電子產(chǎn)品包裝設計材料選型的一些思考和實踐

華為公司研制的通信類電子設備主要面向全球電信運營商，即CT領(lǐng)域客戶，電子設備從生產(chǎn)發(fā)貨到工程安裝現(xiàn)場的物流路徑很長，需要經(jīng)歷多次中轉(zhuǎn)和裝卸，且安裝場景復雜，分布于城市大廈、居民樓頂或鄉(xiāng)村山頭，因此要求其包裝以滿足運輸安全防護為首要功能。長期以來，電子設備采用膠合板木箱和EPE（發(fā)泡聚乙烯）作為主流包裝材料，其兼具適中的防護性能和采購成本，以及靈活的產(chǎn)品適應性。

伴隨華為公司業(yè)務從CT向ICT領(lǐng)域的戰(zhàn)略拓展，客戶群和銷售模式發(fā)生了很大的變化。IT設備面向的客戶群遍及金融、電力、各類制造企業(yè)等領(lǐng)域，銷售模式也從CT設備的直銷轉(zhuǎn)為直銷和分銷渠道結(jié)合。IT設備的物流場景相對單一，但渠道商和消費者對包裝的態(tài)度千差萬別，對包裝體驗的差異化要求較高，因此IT設備的包裝設計需要兼具運輸包裝和銷售包裝的雙重功能。另外，IT行業(yè)市場競爭激烈，硬件水平同質(zhì)化現(xiàn)象日趨嚴重，設備生產(chǎn)商之間的競爭在相當程度上是供應鏈綜合實力的比拼。

包裝作為支撐產(chǎn)品交付必不可少的組成部分，毫無懸念，產(chǎn)品市場競爭面臨的成本壓力必然會傳遞到包裝及其儲運成本的控制上來。為此，我們近幾年加大了對節(jié)省包裝儲運成本的設計創(chuàng)新投入。

包裝設計材料選型優(yōu)化的思考

從包裝儲運成本的構(gòu)成情況分析，包裝件運輸費用是包裝材料采購成本的5～6倍。傳統(tǒng)包裝材料技術(shù)門檻低，市場競爭慘烈，加工利潤空間已經(jīng)非常狹小，進一步降低成本難度很大，除非引入革命性的生產(chǎn)技術(shù)和工藝。我公司全球發(fā)貨年運費總額高達10多億元，節(jié)省運費遠比節(jié)省包裝材料成本的效率高。以前，產(chǎn)品線和采購部成本績效考核要求設計方案包裝材料成本只許下降不許上漲，現(xiàn)在基于品質(zhì)優(yōu)先的需要，如果以合理的材料成本增加能換取更多的物流收益，產(chǎn)品線也是認可的。以全流程綜合成本最優(yōu)進行項目度量，這在內(nèi)部已形成共識。因此，我公司包裝物流降成本的基本方向確定為“聚焦物流成本，著力于包裝設計”，即通過包裝設計優(yōu)化實現(xiàn)包裝件的減重瘦身，達到降低物流綜合成本的目標。

我公司國際貨運干線運輸以空運或海運為主，國內(nèi)和海外區(qū)域二次物流則以零擔汽運為主。全球交付物流成本構(gòu)成在整體上符合“二八原則”，即空運貨量比例不足20%，但空運費用卻占到了總運費的80%左右。

眾所周知，空運計費重量有一個輕泡貨的概念，它是以166.7kg/m3為臨界密度，低于該密度為輕泡貨，反之為重貨?！拜p貨減體積，重貨減重量”，調(diào)整空運貨物體積或重量使其趨向于這個臨界密度，可以達到最佳的運費控制。經(jīng)過進一步分析發(fā)現(xiàn)，我公司的運輸包裝件大部分屬于輕泡貨。

海運以標準集裝箱（俗稱“貨柜”）為裝載工具，通常采用整柜租賃計費模式。因此，通過減小包裝件體積提升集裝箱空間利用率，就意味著節(jié)省了產(chǎn)品單位運輸成本，零擔汽運情況與此類似。一般，可以通過調(diào)整發(fā)貨配置和裝配關(guān)系提升產(chǎn)品集成度，例如，整機帶板運輸，從而減少包裝件數(shù)量和貨物總體積，實現(xiàn)節(jié)省包材和儲運成本，

那么，回到包裝設計上，如何實現(xiàn)包裝的減重瘦身呢？下面，筆者將從外包裝容器和緩沖襯墊的材料選型方面進行分析。

1.外包裝容器

外包裝容器的內(nèi)尺寸主要取決于內(nèi)裝物（產(chǎn)品+緩沖襯墊）的外形尺寸，而電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸是剛性的，因此包裝瘦身的核心還是在緩沖襯墊。從減重的角度出發(fā)，外包裝容器（含托盤）存有一定的改進空間。不同外包裝容器和托盤適用材料的重量對比如表1、表2所示。

2.緩沖襯墊

緩沖襯墊的材料選型非常關(guān)鍵，需要權(quán)衡考慮的因素較多，包括但不限于可靠性、可供應性、環(huán)保性和經(jīng)濟性等因素。表3僅針對發(fā)泡塑料緩沖材料的功能特性進行了簡要對比。

客觀地講，緩沖材料的選型跟產(chǎn)品形態(tài)、質(zhì)量標準以及企業(yè)策略有密切的關(guān)系，例如設備重量、可靠性驗收標準、出貨量的大小、貨損率的可接受水平、環(huán)保策略等，不同的應用場景和策略下可以選擇不同的材料。每一種材料都有其存在的合理性，盡管如此，我們還是需要考慮在少數(shù)產(chǎn)品上的差異化應用與平臺化戰(zhàn)略之間找到合理的平衡。

案例分析

下面，筆者以兩個產(chǎn)品包裝設計材料選型的實際案例加以說明。

案例1：工程輔料外包裝容器減重設計的材料選型

（1）主要需求：客戶要求采用可回收循環(huán)再用的代木包裝。

（2）需求分析：原包裝箱高度約0.8m，空箱抗壓需要滿足3層堆碼運輸場景；內(nèi)裝物有多件，包裝箱長度約1.2m，要求包裝容器底托有較強的抗彎性能；當前可供應性較好的備選方案有金屬代木和紙代木。

（3）解決方案：采用“重型瓦楞紙箱+全金屬托盤”方案替代膠合板木箱，實現(xiàn)包裝材料減重約50%，如圖1所示。

案例2：分布式基站RRU（遠端射頻模塊）包裝減重瘦身的材料選型

（1）主要需求：當前EPE包裝體積大、加工效率低，需要改善可供應性和降低交付物流成本，滿足大規(guī)模部署要求。

（2）需求分析：射頻模塊總體發(fā)貨量大，適宜選用模具化制造的包裝材料；模塊外形尺寸規(guī)格相對統(tǒng)一，但不同制式模塊的出線端頭布局變化較大，緩沖包材結(jié)構(gòu)需要考慮歸一化兼容設計，盡量與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸解耦；模塊重達20kg左右，塑膠外殼或散熱齒對緩沖材料抗跌落沖擊性能要求較高，EPS性能不能勝任，EPO暫不具備可供應性，EPP成為最佳備選材料。

（3）解決方案：兼顧防護性能和成本，采用“EPP+蜂窩紙板”替代Laminate EPE，如圖2所示，實現(xiàn)包裝件體積減小28%，包裝材料重量減輕22%，年節(jié)約包裝物流成本5000萬元以上。

電子產(chǎn)品包裝設計創(chuàng)新對材料工藝的需求

包裝設計創(chuàng)新包括平面設計創(chuàng)新、包裝結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)新和材料工藝創(chuàng)新。設計創(chuàng)新的最終目標是以更低的交付成本為客戶和社會創(chuàng)造價值。從上述案例分析可以看出，新材料新工藝給包裝和物流效益帶來的變化往往是革命性的。因此，我們非常關(guān)注包裝材料的推陳出新，樂于針對新材料新工藝在華為產(chǎn)品上的適用性進行深入評估和嘗試。歸納起來，我們對新材料新工藝的需求，主要集中在兩點：輕量化和效率提升。

輕量化一方面體現(xiàn)為使用密度小的材料，如以紙代木；另一方面體現(xiàn)為由于優(yōu)異的材料性能所帶來的整套設計方案中材料用量的節(jié)省，如EPP材料替代EPE。

效率提升涵蓋包裝材料加工效率、生產(chǎn)包裝作業(yè)效率和物流搬運效率等幾個環(huán)節(jié)。其中，提升加工效率的新工藝具有廣闊的發(fā)展空間和應用前景，如EPO/EPP模具成型、免人工黏結(jié)的自動化EPE生產(chǎn)線、一版式翻折成型EPE模切工藝等。

最后，非常歡迎包裝業(yè)界同仁與我們一同探討和嘗試新材料新工藝在ICT產(chǎn)品包裝上的應用！