電商渠道真空管包裝方案設(shè)計與驗證

王森 顧春鵬 李偉 王思華

（1.青島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司，山東青島 266000；2.數(shù)字化家電國家重點實驗室，山東青島 266100）

能源是人類生存和發(fā)展的基石，伴隨著人類使用化石能源量的增加，能源對人類社會發(fā)展的制約和對環(huán)境污染的影響也越來越明顯。近年來國內(nèi)霧霾天氣頻發(fā)，國家對能源問題的關(guān)注達到了一個前所未有的高度，清潔能源市場也迎來新的契機[1]。

太陽能熱水器利用太陽光照轉(zhuǎn)化為熱量，無能源消耗，屬于純綠色產(chǎn)品，在商用市場與民用市場均得到廣泛使用，成熟的太陽能產(chǎn)業(yè)為我國的節(jié)能減排做出了突出的貢獻。隨著網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟的崛起，電商渠道銷量與日俱增，而作為太陽能產(chǎn)品主要部件的真空管（如圖1 所示），由于其本身的材料、結(jié)構(gòu)等問題，在物流的儲運過程中破損率較高，阻礙了太陽能產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展。該研究以全玻璃真空管的電商渠道儲運包裝方案為對象，對適用于電商渠道真空管包裝方案進行設(shè)計、驗證、應(yīng)用，降低真空管的破損率，提升該渠道產(chǎn)品的口碑。

圖1 真空管

1 產(chǎn)品特性與物流分析

真空管作為太陽能產(chǎn)品的一個主要部件，常見的真空管直徑有φ47 mm、φ58 mm兩種，真空管長度有1.8 m、1.9 m、2.1 m 等規(guī)格，單支重量2 kg 左右[2]。由于其本身屬于玻璃制品，加工工藝決定了產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會有熱應(yīng)力的產(chǎn)生，造成了產(chǎn)品本身的不穩(wěn)定性；內(nèi)、外管的同心結(jié)構(gòu)特性，導(dǎo)致了真空管在儲運過程中受到較大沖擊力時會有破損的情況發(fā)生。雖然按行業(yè)要求輕拿輕放，但在實際的儲運過程中搬運裝卸狀況無法控制。傳統(tǒng)銷售太陽能真空管包裝結(jié)構(gòu)基本已固化，各品牌供應(yīng)商普遍由EPS 緩沖墊層+包裝箱組成（如圖2 所示），運輸及工作人員相對固定，破損率基本維持在3‰～8‰之間。

圖2 真空管包裝結(jié)構(gòu)

根據(jù)表1 分析可見，電商物流環(huán)境比傳統(tǒng)物流環(huán)境要嚴酷得多，在電商物流的流通過程中，產(chǎn)品包裝有受到多次跌落和沖擊的風(fēng)險，產(chǎn)品發(fā)生損壞的概率非常大。在目前我國物流體系還不完善的情況下，電商產(chǎn)品的包裝設(shè)計對產(chǎn)品的保護性顯得至關(guān)重要[3]。

表1 電商渠道物流與傳統(tǒng)物流對比

經(jīng)調(diào)研，太陽能企業(yè)電商平臺的真空管破損率在30%以上，為保證網(wǎng)單產(chǎn)品的訂單量和口碑，太陽能企業(yè)不得不將售出產(chǎn)品的真空管多配發(fā)30%的比例。即便如此，真空管的高破損率導(dǎo)致產(chǎn)品價格居高不下，碎管問題導(dǎo)致產(chǎn)品口碑下降，嚴重影響了太陽能行業(yè)的發(fā)展。行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)為滿足電商渠道儲運要求，對真空管包裝方案進行了不同程度的迭代升級，包裝方案形式多樣，但效果不太理想。

2 電商渠道包裝方案設(shè)計

考慮到真空管本身的特性，增加包裝物的緩沖性能，解決產(chǎn)品在儲運過程中的振動沖擊，為電商渠道包裝方案的主要方向。電商渠道中玻璃制品的杯子、酒品、燈泡均有銷售，真空管完全可以跨品類借鑒酒瓶包裝的成功案例，選取緩沖性能優(yōu)越的包裝材料，再結(jié)合真空管產(chǎn)品自身的特性進行方案設(shè)計。在當(dāng)前普遍使用的包裝材料中，根據(jù)緩沖性能優(yōu)越、便于批量采購加工的特點，本文選取氣充柱（如圖3 所示）和EPE 緩沖墊（如圖4 所示）作為此次方案迭代升級的主材。

圖3 氣充柱

圖4 EPE 緩沖墊

2.1 真空管破損分析

全玻璃真空管結(jié)構(gòu)由外玻璃管和內(nèi)玻璃管熔接而成（如圖5 所示），同心的外玻璃管和內(nèi)玻璃管只有在平頭處熔接，在圓頭處用不銹鋼彈簧支架支撐。國內(nèi)太陽能市場使用量最大的是1.8 米規(guī)格真空管，如此長度的產(chǎn)品根本無法滿足在儲運過程中的大幅度振動，一旦振動沖擊力使內(nèi)、外玻璃管振動幅度超過臨界值，真空管平口附近會首先出現(xiàn)破損。

圖5 真空管結(jié)構(gòu)圖

2.2 方案設(shè)計思路

表2 試驗數(shù)據(jù)

電商渠道產(chǎn)品儲運過程中會經(jīng)過多次周轉(zhuǎn)、裝卸，最大限度保障此過程中振動和跌落對真空管造成的損傷最小。雖然真空管產(chǎn)品是玻璃制品，儲運過程中屬于嚴禁跌落的產(chǎn)品，但在實際的物流運輸過程中，踩踏、碰撞、跌落幾乎無法避免。想要滿足電商物流運輸?shù)囊螅鸵獙⒄婵展墚a(chǎn)品跟常規(guī)產(chǎn)品同等對待，根據(jù)運輸包裝件常規(guī)的檢測標(biāo)準(zhǔn)要求，如果真空管屬于非玻璃制品，此產(chǎn)品跌落高度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為610 mm。所以本文對電商渠道產(chǎn)品包裝方案跌落高度底線定為610 mm。

2.3 包裝方案結(jié)構(gòu)設(shè)計

為使真空管在發(fā)生跌落沖擊的時候，能利用緩沖材料自身的形變來吸收沖擊能，從而保證產(chǎn)品的安全。本文使用緩沖性能優(yōu)良的氣充柱對真空管內(nèi)箱兩端進行緩沖防護，使用EPE 緩沖襯墊對真空管內(nèi)箱進行二次緩沖防護，從而衰減振動，減少產(chǎn)品損壞的幾率[4]。由于氣充柱緩沖性能優(yōu)良但抗壓性能較差，為防止包裝箱在堆碼后出現(xiàn)坍塌、鼓肚包裝變形的問題，內(nèi)外箱之間增加EPS 襯墊進行防護支撐。

表3 運輸模擬數(shù)據(jù)

2.4 電商真空管包裝方案解析

（1）如圖6 包裝結(jié)構(gòu)所示，電商真空管包裝方案采用傳統(tǒng)真空管EPS 墊層防護，包裝箱由雙瓦楞紙板調(diào)整為單瓦楞紙板。這樣既降低成本且減少不必要的浪費，又可保證真空管包裝工序不變，預(yù)裝后內(nèi)箱可正常存儲，方便后續(xù)生產(chǎn)加工，提高生產(chǎn)效率。單瓦楞紙板內(nèi)箱在真空管破損時，可保護氣充柱不會被玻璃渣扎破漏氣，持續(xù)發(fā)揮緩沖作用；

（2）內(nèi)箱外使用緩沖性能優(yōu)良的氣充柱進行緩沖防護，吸收在儲運過程中造成的振動沖擊力。為減少材料的損耗，本文選擇在真空管受力幾率較大的兩端重點防護，氣充柱長度600 mm，充氣后單柱φ20 mm，2 層氣充柱疊加使用；

（3）外箱立面與氣充柱之間使用20 mm 厚EPS 襯墊，用于防止堆碼后，氣充柱受壓導(dǎo)致包裝箱的坍塌、鼓肚變形問題。外箱上、下面與氣充柱之間使用10 mm 厚EPE 緩沖襯墊，用于提高整體的緩沖性能并保證堆碼后包裝箱上、下面均勻受力；

（4）外箱使用雙瓦楞紙板，承受儲運過程中的壓力、沖擊力、戳穿力，保護內(nèi)部產(chǎn)品不受損壞。

3 試驗測試與運輸模擬

真空管屬于易碎品，嚴禁跌落。國家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對真空管的跌落試驗均無明確要求，為滿足電商市場的需求，本文根據(jù)物流儲運特點，項目1、項目2 分別參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4857《包裝運輸包裝件基本試驗》系列標(biāo)準(zhǔn)的第2 部分溫濕度調(diào)節(jié)處理、第4 部分壓力試驗方法執(zhí)行，項目3、項目4 分別按照自行編制跌落試驗要求、檢驗方法進行驗證。

雖然試驗數(shù)據(jù)達到了本文設(shè)計的預(yù)期，但是物流發(fā)運情況是難以在試驗中模擬實現(xiàn)的。為了更加真實的驗證真空管在儲運中的性能參數(shù)，本文在電商銷售的正常訂單中隨機選擇了22位消費者進行隨機跟蹤驗證。

通過表2 試驗測試數(shù)據(jù)與表3 運輸模擬數(shù)據(jù)可見，電商渠道真空管包裝方案基本可滿足太陽能企業(yè)的銷售需要。經(jīng)過氣充柱、EPE 襯墊的雙重緩沖防護，610 mm 高度的跌落試驗無破損，跌落高度已符合國標(biāo)對常規(guī)產(chǎn)品的要求。實際發(fā)運訂單22 個，真空管56 箱共計512 支，破損9 支，破損率1.8%，相比之前高于30%的破損率已有較大改善。

4 結(jié)論

此電商真空管包裝方案，從生產(chǎn)方面來看，該包裝設(shè)計可以保持對傳統(tǒng)真空管包裝工藝的一個延續(xù)，使生產(chǎn)更高效，迭代升級更便利；從市場需求角度來看，對真空管進行了雙重緩沖防護后，基本可滿足電商真空管的物流運輸需求，保證太陽能產(chǎn)品電商渠道的正常銷售。綜上，該包裝設(shè)計能夠為電商真空管提供一個良好的包裝解決方案，這不僅促進了太陽能產(chǎn)品在電商環(huán)境中的成長，同時也為國家節(jié)能減排貢獻了一份力量[5]。

同時，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，為提高緩沖性能導(dǎo)致生產(chǎn)工序復(fù)雜、使用包材多樣，也是這個方案的弊端。筆者將持續(xù)對新材料、新技術(shù)進行探索研究，以更優(yōu)的方案來促進太陽能行業(yè)的快速發(fā)展。