1、前言
　　我國的包裝工業(yè)與世界先進水平存在差距，一方面是由于技術方面的問題，另一方面也是由于設計指導思想方面的問題。比如說，在包裝的設計過程中僅僅是就事論事，缺乏系統(tǒng)論分析方法，從而使得所設計出來的包裝不能夠滿足人機工程學的要求，以及技術經(jīng)濟合理性等方面的要求。這一點，在目前的紙箱尺寸設計中反映得十分明顯。
　　紙箱屬于紙器包裝中的一部分。紙器包裝是各種包裝方法中應用最廣的一種，它既可以作為內(nèi)包裝又可作為外包裝，而紙箱則是紙器包裝中最常見的形式，它具有易開啟搬運存放，可再生反復使用，能在表面上印刷各種文字和圖案，相對價格比較低廉等優(yōu)點，而且具有一定的強度，可以為包裝內(nèi)容物提供較好的促銷作用和保護作用，所以紙箱包裝得到了越來越廣泛的應用。我們有理由對紙箱包裝的設計予以足夠的重視。
　　目前，我國只是對紙箱的箱型作了明確的規(guī)定，而對紙箱的尺寸大小卻無任何要求，主要由設計者來定，而設計者在確定紙箱尺寸時又主要是考慮兩方面的因素：一是能夠包容得下包裝內(nèi)容物；二是具有足夠的強度。對于一些大件物品，象冰箱、彩電、洗衣機等，紙箱的尺寸和形狀確實主要取決于產(chǎn)品的大小與形狀，但仍然有相當多的時候，包裝紙箱比其所包裝的單件產(chǎn)品要大得多，如衣物、食品以及小商品等，這時候紙箱形狀和大小的設計相對來說就要靈活得多，但這決不意味著可以隨意設計。其實，制約紙箱大小和形狀的因素除去包裝內(nèi)容物外，還有許多其它的因素，所以設計時只有系統(tǒng)地綜合地把握住所有的制約因素，才能夠真正合理地確定紙箱的大小形狀。下面僅以出口服裝的包裝紙箱設計來說明這個問題。由于為了便于制造、存放、搬運，這類紙箱一般都是設計成長方體形，所以，實際在設計中要確定的是紙箱的長寬高三個尺寸的大小。
　　2.紙箱尺寸大小的制約條件
　　為了使問題簡單明了，我們暫不考慮紙箱的生產(chǎn)制造這個環(huán)節(jié)，僅就紙箱的使用過程來加以分析。顯然這樣做并不會使我們的問題和答案失去意義。
　　紙箱在服裝廠出口中的使用過程一般可以概述如下：
　　1）將出口服裝按單裝箱，再用膠帶紙封箱，填寫必要的文字說明，再用塑料帶捆扎。
　　2）裝車。有二種方式：一是將紙箱碼在托盤上隨托盤一起裝車，這樣做便于自動或機械化裝卸，效率高，是常用的一種方式；另一種是將紙箱直接碼放在貨車車廂內(nèi)或集裝箱內(nèi)。
　　3）將紙箱運至車站碼頭，卸車，再裝入集裝箱內(nèi)。當然，有時這一步會在廠內(nèi)直接完成。
　　4）紙箱運抵出口目的地（國）后，一般都有要轉(zhuǎn)由汽車運到批發(fā)中心或配貨中心進行碼放。
　　5）將服裝（常常是隨同紙箱一起）放至配貨架上，由配貨員根據(jù)分銷商或者分銷店的清單要求進行配貨。
　　6）將騰空的紙箱或者再用作包半配貨或者壓疊回收。
　　在使用過程中涉及到包裝紙箱大小的制約因素主要有以下五個方面：
　　1）人機工程學方面的因素。在碼放、捆扎、半年以及將服裝按照種類、顏色、大小順序地放入配貨架上時，都需要由人來搬放一個個的紙箱。如果紙箱的尺寸大小設計得不好，就可能使工人操作起來十分不便。如有家出口服裝廠生產(chǎn)的是牛仔褲，采用的是800（長）×800(寬)×200(高)mm的單層瓦楞紙箱包裝.在去掉捆扎帶和蓋后,由于牛仔褲較重,當用手搬住紙箱兩邊時,發(fā)生紙箱中間向下凸的現(xiàn)象,兩手操作十分吃力,更別說有時需要將紙箱連帶衣物一起放到2米高的配貨架上.又比如有一個廠所用的紙箱為1150(長)×400(寬)×600(高)mm,這種規(guī)格的紙箱在一個人操作時十分吃力.更有甚者,我在調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)有個廠子的紙箱長1米,寬80厘米,高60厘米,毛重60多公斤,一般的人根本別想搬得動,配貨中心也只好就地開箱,然后將衣物取出裝入一個小些的紙箱中再送上配貨架,增加了勞動成本,恐怕這個增加出來的成本最終也要算到出口廠家的頭上.
　　2)托盤的尺寸。這里主要要考慮到托盤的表面利用率和碼垛貨物的穩(wěn)定性。
　　3）貨車車廂的尺寸大小。
　　4）集裝箱空間的尺寸大小。
　　以上兩個因素都是要考慮到充分利用容積，方便裝卸作業(yè)。
　　5）配貨架的尺寸大小。這里要考慮到便于操作，特別要防止紙箱無法放入配貨架中。
　　3.紙箱尺寸大小與各制約因素之間的關系
　　下面讓我們具體地分析一下，紙箱的尺寸應怎樣設計才能滿足上述五個方面的制約條件。
　　1）人機工程學方面的制約條件。人搬運物體的力量與人的姿勢（這主要涉及是彎腰搬，還是半蹲搬，兩手離開身體正面的距離、兩手的開距以及兩手搬放的高度等）和操作方式（這主要涉及是單手搬還是雙手搬，是提還是舉，是推還是拉，以及搬放時物體的重心是否落在雙手與身體組成的平面內(nèi)，是否在雙手的連線上等等）均有關，具體應用時應查看相關的人機工程學方面的資料手冊。這里只是想簡單地從一、二個因素出發(fā)，討論一下從人機工程學的角度應該怎樣來把握紙箱的尺寸大小。
　　圖1所示為手離開膝的前向距離分別為25厘米（最佳膝前向距離）和50厘米時成年男子用雙手能提起物體的平均重量與高度的變化曲線。圖2為手高于膝的垂直距離為102厘米時成年男子用雙用能提起物體的平均重量與手離開膝的前向距離之間的關系曲線。
　　由圖1可以看出雙手能夠舉起的重量與雙手所處的高度關系密切，同時還嚴重受到雙手離開身體前方距離的影響。在本例的紙箱使用過程中，影響手的搬箱高度的工序有半年工序、碼垛工序和將衣物擺放到配貨架上去，這個因素直接影響到了紙箱的允許最大毛重，間接地也就影響到了紙箱的容積，即紙箱的三個尺寸。
　　圖2則清楚地表明了當雙手在離開胸前50厘米內(nèi)時舉力幾乎是保持不變的，而當超過這個距離之后，舉力就隨著距離的增大而急劇地下降，這個因素實際限制了紙箱的寬度。根據(jù)這個限制，理論上紙箱可以做到1米寬，但由于在搬運過程中，雙手還需要將紙箱向前方送出一段距離，所以實際上紙箱的寬度要做得比這小得多。雙手的開距與雙手的舉（提）力之間也有類似于圖2所示關系曲線，這個因素將制約紙箱的長度。
　　此外，還值得指出的是，一只手的負重能力比兩只手的負重力的一半還要小。在搬運過程中，除了雙手的開距基本保持不變之外，雙手的高度和前向距離經(jīng)常是在不斷的變化，所以要動態(tài)地分析問題。
　　為了操作方便，除特殊情況外，應考慮1人搬運為宜。
　　從人的操作來說，紙箱當然是小些好，但這決不意味著越小越好。過小的紙箱無疑會增加包裝材料的使用，增加操作動作，還會影響其它搬運工具（如托盤）的面積使用率。
　　2）托盤的制約條件。托盤是使靜態(tài)貨物轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)貨物的媒介物，它能使許多物品堆放在一起并形成具有同樣大小與形狀的集裝單元，便于產(chǎn)品的流通和機械化裝卸，因此是一種常用的貯運包裝工具托盤有許多不同的種類，但最影響到紙箱尺寸的因素還是托盤的尺寸和碼垛的方式，國際ISO組織已經(jīng)制定了托盤尺寸的國際標準，分別為800×1000mm、800×1200mm、1000×1200mm三種，與我國現(xiàn)行推廣使用的托盤尺寸有一定差別，如交通部推廣使用的托盤尺寸就為850×1250mm。顯然，出口商品應以國際標準為準。為簡便起見，我們只取最接近的一種國際標準托盤（800×1200mm）為例，同樣，在碼垛方式上也只分析5件正反交錯式碼垛（圖3）和4件旋轉(zhuǎn)交錯式碼垛（圖4）為例進行分析。至于采用重疊式碼垛或縱橫交錯式碼垛可以類似地進行分析。
　　圖3所示的碼垛方式，其截面可呈長方形，能有效地利用托盤的表面積，而圖4所示的碼垛方式，其截面則肯定呈正方形，而且中央形成空穴，會降低托盤的表面利用率，但這種碼垛方式的穩(wěn)定性好。
　　如果采用圖3所示的碼垛方式，則紙箱的寬度a應為120/3=4厘米，但由于實際碼垛時，物品允許超出托盤一些，理論上每邊可以超出5厘米，所以紙箱的寬度可以稍微大于40厘米。如果不留空隙，則紙箱的長度b應為120/2=60厘米。由于60＋40=100厘米已經(jīng)超過了托盤寬度80厘米較多(理論上允許超過每邊4厘米),所以長度應為44厘米,但是如果不考慮允許適應各種車輛容積的話,僅從碼垛的穩(wěn)定性出發(fā),采用60厘米的長度甚至更大一些也是可以的.如果采用圖4所示的碼垛方式,也只能采用只考慮碼垛穩(wěn)定性的方式進行設計,否則托盤的表面利用率就太低了。為了減少中央的空穴，應盡量減少紙箱的長寬比，最小值就是上面的60（長）×40（寬）厘米，最大值可達到70（長）×50（寬）厘米。
　　3）運輸車輛車廂和集裝箱的約束條件。運輸車輛主要指的是廂式大貨車，目前車輛車箱的尺寸還沒有一個統(tǒng)一的標準。如果是采用隨托盤一起裝卸車，則紙箱的長寬尺寸在考慮托盤的制約條件時就已經(jīng)分析討論了，而紙箱的高度卻應該根據(jù)車輛內(nèi)部高度來確定，即紙箱高度=車輛內(nèi)部高度-托盤厚度-作業(yè)間隙/紙箱碼放層數(shù)作業(yè)間隙一般取10厘米.
　　如果貨物是直接碼放在車廂內(nèi),則紙箱的長、寬、高尺寸都必須與車輛的內(nèi)部尺寸相適應，達到充分利用車廂容積，保證貨物碼放穩(wěn)定，方便裝卸操作的目的。紙箱的長寬尺寸之間以及與車廂長寬尺寸之間要呈倍數(shù)關系。在這一點上與分析集裝箱的約束條件時類似。集裝箱是目前常用的一種運輸包裝工具。我國已于1978年頒發(fā)了貨物集裝箱外部尺寸和重量的系列國家標準，它與國際ISO標準是基本對應的，設計時應參看相應的標準。為簡便起見，下面以鐵路貨運1噸集裝箱為例來進行分析討論。