手工包装设计

S.G. Lee和S.W. Lye

南洋科技学院生物工程学院

新加坡共和国大学

摘要

包装成本（人工和材料等）占产品制造成本的很大一部分，因此最好将这些成本降至最低。 而且由于生产效率的提高已经在制造业中得到实现，所以生产率提升的最后一个方面似乎在物流方面。 因此，提出了一种正式的方法来评估手动插入和包装操作的效率，如折叠，插入，标签，密封和扫描。 通过这种方法，可以识别和改进低效率的包装操作。 本文还讨论了从行业收集的原始数据可以计算标准手动处理和插入时间。 这些标准手动处理和插入时间是计算手工包装效率的基础，表示为包装指标。 指数越接近1，包装操作效率越高。 提供标签标签时间表，扫描条形码，胶带密封，以及插入Zip-Locke袋和二，三和四个襟翼的纸板箱。 一个简单的五步骤程序将理想和实际的包装时间记录在工作表中，从中可以计算包装效率。 该方法适用于手机，硬盘驱动器，台式喷墨打印机，笔记本电脑，录像机和微波炉的包装。 三种流行手机型号的封装效率分别为81.5％，76％和74.4％。 通过采用两种竞争对手模式的最佳包装特点，发现一款手机的包装效率可提高13.7％。 作者从研究出发，假设一个通用的手工包装线，包括所有可以想象的手工包装操作。 这种通用手动包装生产线在特定产品线上的重要性可能会被快速配置。 最后，由于作者在本研究中的经验，提出了高效包装线设计指导。

关键词：包装，设计，成本，效率，生产率

绪论

产品包装是为了遏制、保护、运输、储存和信息显示的目的而保护产品的科学，艺术和技术。 图1总结了包装的五大功能。 四分之三的成品需要包装，食品和饮料行业占包装市场的90％（Hanlon，1984）。 由于后勤是工厂生产力提升的最后前沿，现在的重点是通过最大限度地减少使用材料的数量和合理化包装操作的数量和类型（以及与设备和劳动力相关的成本）来改进产品包装操作。

图1 包装的主要功能

许多因素影响手工包装，如包装物品的设计，使用的包装材料的性质及其成本。 有效的产品包装不仅取决于所用材料的数量和人力，还包括其他因素，如包装设计。 在过去十年中，作者研究了聚苯乙烯防爆包装的发展; （Lye和Ho，1993; Lye和Yeong，1994; Lye et al。，1997），制造工艺（Lye et al。，19951996; Lye and Yeong ，1996），计算机介导的包装设计（Lye和Lee，19981999; Lye和Chuchom，1997），以及最近，发泡聚苯乙烯泡沫缓冲液的重新循环（Lye等，2002）。 这项研究的结果是设计方法，以尽量减少浪费和最大化工厂内利润。 有时，通过改变包装的类型，可以实现显着的节省。 例如，加利福尼亚州圣何塞市的一家直销公司Media Arts Group最近在其画框框架周围替换了纸板，从而将所需工人从21个减少到只有3个（Brody and Marsh，1997）。 提供相同水平保护的节省空间的保护性包装通常消耗多达85％的材料，并且需要更少的材料处理工作（Hanlon，1984）。

与包装操作一样多的包装材料如图2所示。 表一显示了美国包装材料的实际和预测消费量（Rauch Associates，2002）。 这些数字不包括塑料食品和垃圾袋，快餐包装，改装桶和桶，气瓶，管和芯和散装容器。 可以看出，主要的包装材料是纸和纸板，金属，塑料和玻璃，塑料注册量最高。 事实上，78％以上的制造业使用纸和纸板包装。 木材作为环保型包装材料正在复出。 主要的包装塑料，聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC），聚苯乙烯（PS），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETE），聚碳酸酯（PC）和聚酰胺（PA） 和冲击强度（Hanlon，1984）。 通常，用纸或铝箔增强塑料以形成层压板。 工业出货的价值约占美国制造业的2.2％，1996年至2000年间增长了12.6％，平均每年增长3％。 消费品占全部包装价值的78％，食品和饮料占55％。 工业产品占剩余的22％。

包装成本的三个主要组成部分是劳动力，设备和材料成本。 在手工包装中，只有劳动力和材料成本才是重要的，所以需要系统地计算劳动力和材料成本的方法。 任何产品的约9％的成本可能是其包装成本（Laszlo，1990）; 约90％的包装成本可能归因于包装材料本身以外的因素（Stern，1981）。 包装的制造，使用和处理占总生产成本的约60％，或产品销售价格的15-50％（Rauch Associates，2002; Harckham，1989; Briston和Neill，1972年）。 此外，包装材料占全球固体废物的65％，这强调了包装材料对生态友好的需求（Brody and Marsh，1997）。 今天，环保的包装制造是所有利益相关者的责任：原材料供应商，包装制造商和转换器，用户（填料和包装商）和贸易商（分销商，批发商和零售商）（Levy，1993，1999）。

图2 包装操作的类型

在当今的供应链物流中，包装的影响更为显着。 开发了一种称为“包装记分卡”的新方法来评估供应链中所有合作伙伴的整体包装贡献（Jonson，2000）。 经过两种不同类型的快速消费品包装系统测试，发现零售业更有效地使用纸板容器，而分销效率最低。 包装被认为对供应链效率有重大影响（Twede，1992; Ebeling，1990）。 然而，包装成本往往不被后勤人员或包装设计师考虑或测量（Twede，1992）。 同一作者发现，处理包装物品强烈影响了杂货连锁店的整体物流成本。 例如，瑞典最大的杂货零售连锁店ICA声称，零售连锁店的总处理时间的75％发生在商店，主要是由于包装处理。 上述事实突出表明，需要量化和最大限度地减少整个分销链处理和其他包装操作所需的时间。 包装和物流应该更紧密地结合在一起，同时也开发出新的包装概念和解决方案，促进更有效的处理。 本文的目的是引入一个客观，可量化的绩效指标来衡量包装业务的有效性。 这样一个指标具有提高工厂生产力和使整个供应链合理化的潜力。 许多公司采用经过验证的包装设计，但不得不优化包装使用的类型和数量。 作者提出了一种简单易用的“手动包装设计”（DFPkg）方法，并计算可以比较不同包装操作的有效性的索引。

表一：美国包装业的实际和预测出货量（百万美元）

资料来源：Rauch Associates（2002）

1手动包装

通常，手动包装线包括折叠，插入，包装，密封和标签的基本包装操作（Laszlo，1990）。 包装首先从折叠的形式折叠，然后将产品插入折叠的包装中，然后用包装片（其可以由塑料，泡沫或纸制成）包装，然后通过胶带密封，装订或捆扎。 最后，诸如条形码之类的识别标签被卡住或打印出来。 图3示意性地示出了与每个包装操作相关的各种包装材料和包装形式。

1.1DFPkg的方法

作者的经验是，尽管行业包装业务普遍存在，但很少有研究集中在提高效率的方法上。 当考虑制造业的生产率增长的量子跳跃时，似乎最后的生产力提升的前沿是产品包装。 在此基础上，作者提出了一种具有环境设计要素（DFEnv）（Paine，1991）和装配设计（DFA）（Hanlon，1984; Boothroyd et al。，1994））的DFPkg方法。 通过纳入DFEnv，作者承认环境恶意的产品包装材料和做法的潜在影响。 由于包装操作类似于部件组装，组装的基本原理可以应用于包装，除了由于包装比零件组装更不复杂，所以包装所花费的时间通常比零件组装时间短。

在讨论DFPkg方法之前，首先要确定各种包装操作的标准时间是非常重要的。

1.1.1标准化包装操作的时间

由于作者无法找到任何已发布的数据，他们决定测量原始时间并自行计算标准时间。 这是通过记录熟练操作员在制造公司进行各种包装操作的时间来实现的。 对于本文报道的每个包装操作，作者记录了20个秒表读数并计算了简单的平均值。 如果不可能在现场观察包装操作，包装操作在大学中被复制，条件与工业界非常相似。 这些对照实验占所有包装操作的约15％。 然后根据技术熟练的操作员的评级（或工作速度）和与作业相关的所有津贴计算标准包装时间。

图3 包装材料的工艺和形式

1.1.2评级

由于观察者可能以比正常情况下更快或更慢的速度执行任务，因此时间研究分析师将观察对象的表现（速度和速度）与他自己对正常表现的感知进行比较。 根据绩效评级系统（Barnes，1980），单个因素的评级（无论是运营商速度，速度还是速度）可以表示为百分之百的正常表现的百分比。 评级为10％是标准，这是作者所采用的价值。

1.1.3正常时间

观察时间乘以评级产生“正常”时间。 因此：正常时间=观察时间x评级。

因此，正常时间是一个积极的训练有素的操作员以稳定的速度工作完成一个操作周期的时间。 当所有津贴在正常时间被考虑在内时，我们到达标准时间。

1.1.4津贴

经常考虑三种一般类型的津贴（Barnes，1980）：

（1）个人津贴 。每个工作人员都必须得到个人需要的时间，例如去洗手间，用餐休息，甚至只喝一杯。 在没有计划休息的八小时工作日内进行轻工作，典型的是每天10到24分钟。 对于包装，5％的津贴是合理的（Barnes，1980）。

（2）疲劳补贴。 如果任务重复或剧烈或紧张，则需要从疲劳中恢复一些津贴。 然而，由于包装业务的体力要求不高，所以作者选择不包括疲劳津贴（Barnes，1980）。

（3）延期津贴。 延误可能是由于材料短缺或与主管咨询等中断造成的。 还考虑到由于不当处理而导致的延误。

不难理解，三项津贴的价值不是普遍的，而是公司政策的问题。 所有三个津贴均按正常时间计入标准时间，标准时间如下：标准时间=正常时间（正常时间x津贴表示为百分比）。

1.1.5标准手动处理和插入时间

现在可以计算处理和插入包装物品（如ZipLocke袋和二，三和四折盒）的标准时间，以及标签，胶带和扫描等操作。 结果示于表II-IX。 有几个解释是有序的：

L（长度）是指包装的最长边，W（宽）是指到第二最长边或另一边具有相同的长度。

表二 标准手动处理时间（秒）