纸箱尺寸设计指南：如何合理确定纸箱大小与形状以满足包装需求
目前，我国仅对纸箱的形状做出了明确规定，而对纸箱的尺寸没有任何要求。主要由设计者决定，设计者在确定纸箱尺寸时主要考虑两个因素：一是能容纳包装内容物；二是能容纳包装物。二是有足够的实力。对于一些大件物品，如冰箱、彩电、洗衣机等，纸箱的尺寸和形状确实主要取决于产品的尺寸和形状，但仍有相当多的情况是包装纸箱是比它所装的单个产品要大很多。物品种类很多，比如服装、食品和小商品等，这时纸箱的形状和尺寸的设计就相对更加灵活，但这并不能解决问题。意味着可以随意设计。
事实上，除了包装内容物外，还有很多其他因素限制着纸箱的尺寸和形状。因此，只有在设计时系统、全面地掌握所有制约因素，才能真正合理地确定纸箱的尺寸和形状。下面仅以出口服装包装纸箱的设计来说明这个问题。由于此类纸箱为了便于制造、储存和运输，一般都设计成矩形形状，因此设计中实际确定的是纸箱的长、宽、高。
1、纸箱尺寸的限制
为了让问题简单明了，我们暂时不考虑纸箱的生产制造，只分析纸箱的使用过程。显然，这样做并不会使我们的问题和答案变得毫无意义。
出口纸箱的使用流程大体可概括如下：
1）按照订单将出口货物装箱，用胶带封箱，填写必要的文字说明，然后用塑料胶带扎紧。
2) 装车。有两种方式：一是将纸箱堆放在托盘上，与托盘一起装入卡车。这样便于自动或机械化装卸，效率高。这是一种常用的方法；另一种是将纸箱直接堆放在卡车车厢内或卡车车厢内。容器内。
3）将纸箱运输至车站终点站，卸车，然后装入集装箱。当然，有时这一步是直接在工厂完成的。
4）纸箱到达出口目的地（国家）后，一般采用汽车运输至批发中心或配送中心进行堆放。
5）将产品（常与纸箱一起）放到配送货架上，由经销商按照经销商或经销店的清单要求进行配货。
6）将空纸箱重新包装或包装或堆放以供回收。
包装纸箱在使用过程中对尺寸的限制主要有五个方面：
1）人体工学因素。当将货物的种类、颜色、尺寸按顺序堆放、捆扎、摆放在货架上时，人们需要将纸箱一一搬运。如果纸箱的尺寸设计不好，工人操作起来可能会很不方便。例如，某出口厂家生产的货物采用800（长）×800（宽）×200（高）mm的单层瓦楞纸箱包装。拆掉捆扎带和盖板后，由于货物重量较重，当移动纸箱两侧时，纸箱中部向下凸起，双手操作非常困难，更何况有时需要将纸箱和货物一起放在2米高的货架上。又如某工厂使用1150（长）×400（宽）×600（高）mm的纸箱。这种尺寸的纸箱对于一个人来说操作起来非常困难。更何况，我在研究过程中还发现，A厂的纸箱长1米，宽80厘米，高60厘米，毛重60多公斤。普通人根本不可能移动它。配送中心必须在现场拆包货物，然后将货物装入较小的纸箱中，然后发送到配送货架上，这增加了劳动力成本。恐怕这增加的成本最终还是要由出口厂家来承担。
2）托盘的尺寸。这里主要考虑的是托盘的表面利用率和托盘货物的稳定性。
3）卡车车厢的尺寸。
4）集装箱空间的大小。
必须考虑以上两个因素，才能充分利用容积，方便装卸作业。
5）配套货架的尺寸。这里要考虑到操作的方便性，特别是要防止纸箱无法放入配送货架。
2、纸箱尺寸与各种约束条件的关系
下面我们详细分析一下纸箱的尺寸应该如何设计才能满足以上五个约束条件。
1) 人体工程学限制。一个人搬运物体的力量取决于他的姿势（这主要涉及是否弯腰或蹲着移动、双手与身体前方的距离、双手之间的距离、双手的高度）等）和操作方法（这主要涉及是否用一只手或两只手移动，举起或举起，推或拉，物体的重心是否落在手与身体形成的平面内）移动时，是否在双手连线上，等）都与具体应用相关。应查阅相关的人体工程学信息手册。这里我只是想根据一两个因素简单讨论一下如何从人体工学的角度来把握纸箱的尺寸。
双手所能举起的重量与双手的高度密切相关，同时也受到双手与身体前方距离的严重影响。本例纸箱使用过程中，影响纸箱手高的工序有半年工序、码垛工序、衣服上架工序等。这个因素直接影响纸箱的最大允许毛重，间接影响纸箱的体积，即纸箱的三个尺寸。
此外，值得指出的是，一只手的承重能力还不到两只手的一半。在运输过程中，除了双手之间的距离基本保持不变外，双手的高度和前进距离往往在不断变化，因此必须对问题进行动态分析。
为方便操作，除特殊情况外，应考虑一人携带。
从人性化操作来说，纸箱当然越小越好，但这并不意味着越小越好。太小的纸箱无疑会增加包装材料的使用，增加操作动作，同时也会影响其他运输工具（如托盘）的面积利用率。
2）托盘的约束。托盘是将静态货物转变为动态货物的媒介。它们可以将许多物品堆叠在一起，形成相同尺寸和形状的集装箱单元，有利于产品流通和机械化装卸。因此，它是一种常用的储运包装。工具托盘有多种不同类型，但影响纸箱尺寸的最大因素是托盘的尺寸和码垛方式。这样，国际ISO组织制定了托盘尺寸的国际标准，分别为800×1000mm、800×1200mm、1000×1200mm。与我国目前推广使用的托盘尺寸有一定差异，如交通运输部推广使用的托盘。尺寸为850×1250mm。显然，出口商品应遵守国际标准。为了简单起见，我们仅以最接近的国际标准托盘（800×1200mm）为例。同样，在码垛方式方面，我们只分析了5件正向、反向交错码垛和4件旋转交错码垛。并举例进行了分析。至于采用重叠码垛或纵横交错码垛，可类似分析。
5片前后交错码垛方式可以具有矩形横截面，可以有效利用托盘的表面积，而4片旋转交错码垛方式则必须具有正方形横截面，并且中心将形成空腔，这将降低托盘。表面利用率高，而且这种码垛方式的稳定性好。
若采用5片交错码垛，纸箱宽度a应为120/3=4厘米。但在实际码垛过程中，物品是允许超出托盘的。理论上，每边可以超过5厘米，因此纸箱的宽度可以略大于40厘米。如果不留间隙，纸箱的长度b应为120/2=60厘米。由于60+40=100厘米已经超过托盘宽度80厘米（理论上允许每边超过4厘米），所以长度应为44厘米。但如果不考虑适应各种车辆体积的能力，仅考虑托盘的稳定性，使用60厘米甚至更大的长度也是可以的。如果采用4片旋转交错码垛方式，设计时只能采用只考虑码垛稳定性的方式，否则托盘的表面利用率会太低。为了减少中心孔，应尽可能减小纸箱的长宽比。最小值为60（长）×40（宽）厘米以上，最大值可达70（长）×50（宽）厘米。
3）运输车辆车厢和集装箱的限制。运输车辆主要指大型货车。目前，汽车车厢尺寸尚无统一标准。如果用卡车装卸托盘，在考虑托盘的约束时，纸箱的长度和宽度已经分析讨论过，但纸箱的高度应根据车辆的内部高度确定，即纸箱高度=车辆内部高度-托盘厚度-工作间隙/纸箱堆放层数。工作间隙一般为10厘米。
如果货物直接堆放在车厢内，纸箱的长、宽、高必须与车辆内部尺寸相适应，以充分利用车厢容积，保证货物堆放稳定，便于装卸作业。纸箱的长度和宽度与车厢的长度和宽度之间应存在倍数关系。这类似于分析容器的约束。集装箱是目前常用的运输和包装工具。我国于1978年颁布了一系列关于货物集装箱外形尺寸和重量的国家标准，与国际ISO标准基本对应。设计时应参考相应的标准。为了简单起见，下面以1吨铁路货运集装箱为例进行分析讨论。其尺寸如下：
外形尺寸：900×1300×1300mm
内部尺寸：830×1260×1144mm
体重：186公斤
负载能力：814kg
总重量：1000kg
显然，纸箱的最佳尺寸为620（长）×570（宽）×400（高）mm。此时可以放置八个纸箱。考虑到仅堆放在二楼以及托盘的尺寸限制，纸箱的尺寸 宽度和高度两个尺寸可以互换。还值得指出的是，最终检查应确保满足负载要求。而且国际海运集装箱一般都在20吨以上，主要是为了方便集装箱船运输。
4）配送货架的限制。配送货架与超市使用的货架非常相似。一般有五层，总高约2.5米，长约3米，宽约1米。它们在安装时可以根据需要进行调整，但一旦安装固定后，在使用过程中一般不进行调整。使用时，两组并排紧密相连，形成一长排，顶层用于堆放、储存和分发。因此实际采用四层分布，每层高约50厘米。因此，如果纸箱的高度超过50厘米，操作起来就会很麻烦，甚至可能无法放入货架空间。至于纸箱的宽度，如果宽度不合适，可能会出现最终空间很大但放不下一个纸箱的情况。例如，如果货架的长度是3米，纸箱的宽度是51厘米，就会出现六个放不下，五个就空了45厘米的情况。类似的故事也适用于长度。纸箱尺寸越小，可能浪费的货架面积就越小。然而，如果纸箱太小，则需要更频繁地向货架添加。
从以上分析可以看出，确定纸箱尺寸时需要系统地考虑一系列约束条件。这些约束有些是相互兼容的（可以定义为兼容条件），而有些则是相互矛盾的（可以定义为矛盾条件）。兼容性条件相对容易处理。只要你按照其中之一进行设计，其他条件就会自动满足。对于冲突的情况，需要单独设计，找到最佳方案，而这个最佳方案肯定会因设计时考虑的主要原则而有所不同。