电子产品包装设计材料选型的一些思考和实践

华为公司研制的通信类电子设备主要面向全球电信运营商，即CT领域客户，电子设备从生产发货到工程安装现场的物流路径很长，需要经历多次中转和装卸，且安装场景复杂，分布于城市大厦、居民楼顶或乡村山头，因此要求其包装以满足运输安全防护为首要功能。长期以来，电子设备采用胶合板木箱和EPE（发泡聚乙烯）作为主流包装材料，其兼具适中的防护性能和采购成本，以及灵活的产品适应性。

伴随华为公司业务从CT向ICT领域的战略拓展，客户群和销售模式发生了很大的变化。IT设备面向的客户群遍及金融、电力、各类制造企业等领域，销售模式也从CT设备的直销转为直销和分销渠道结合。IT设备的物流场景相对单一，但渠道商和消费者对包装的态度千差万别，对包装体验的差异化要求较高，因此IT设备的包装设计需要兼具运输包装和销售包装的双重功能。另外，IT行业市场竞争激烈，硬件水平同质化现象日趋严重，设备生产商之间的竞争在相当程度上是供应链综合实力的比拼。

包装作为支撑产品交付必不可少的组成部分，毫无悬念，产品市场竞争面临的成本压力必然会传递到包装及其储运成本的控制上来。为此，我们近几年加大了对节省包装储运成本的设计创新投入。

包装设计材料选型优化的思考

从包装储运成本的构成情况分析，包装件运输费用是包装材料采购成本的5～6倍。传统包装材料技术门槛低，市场竞争惨烈，加工利润空间已经非常狭小，进一步降低成本难度很大，除非引入革命性的生产技术和工艺。我公司全球发货年运费总额高达10多亿元，节省运费远比节省包装材料成本的效率高。以前，产品线和采购部成本绩效考核要求设计方案包装材料成本只许下降不许上涨，现在基于品质优先的需要，如果以合理的材料成本增加能换取更多的物流收益，产品线也是认可的。以全流程综合成本最优进行项目度量，这在内部已形成共识。因此，我公司包装物流降成本的基本方向确定为“聚焦物流成本，着力于包装设计”，即通过包装设计优化实现包装件的减重瘦身，达到降低物流综合成本的目标。

我公司国际货运干线运输以空运或海运为主，国内和海外区域二次物流则以零担汽运为主。全球交付物流成本构成在整体上符合“二八原则”，即空运货量比例不足20%，但空运费用却占到了总运费的80%左右。

众所周知，空运计费重量有一个轻泡货的概念，它是以166.7kg/m3为临界密度，低于该密度为轻泡货，反之为重货。“轻货减体积，重货减重量”，调整空运货物体积或重量使其趋向于这个临界密度，可以达到最佳的运费控制。经过进一步分析发现，我公司的运输包装件大部分属于轻泡货。

海运以标准集装箱（俗称“货柜”）为装载工具，通常采用整柜租赁计费模式。因此，通过减小包装件体积提升集装箱空间利用率，就意味着节省了产品单位运输成本，零担汽运情况与此类似。一般，可以通过调整发货配置和装配关系提升产品集成度，例如，整机带板运输，从而减少包装件数量和货物总体积，实现节省包材和储运成本，

那么，回到包装设计上，如何实现包装的减重瘦身呢？下面，笔者将从外包装容器和缓冲衬垫的材料选型方面进行分析。

1.外包装容器

外包装容器的内尺寸主要取决于内装物（产品+缓冲衬垫）的外形尺寸，而电子产品的结构尺寸是刚性的，因此包装瘦身的核心还是在缓冲衬垫。从减重的角度出发，外包装容器（含托盘）存有一定的改进空间。不同外包装容器和托盘适用材料的重量对比如表1、表2所示。

2.缓冲衬垫

缓冲衬垫的材料选型非常关键，需要权衡考虑的因素较多，包括但不限于可靠性、可供应性、环保性和经济性等因素。表3仅针对发泡塑料缓冲材料的功能特性进行了简要对比。

客观地讲，缓冲材料的选型跟产品形态、质量标准以及企业策略有密切的关系，例如设备重量、可靠性验收标准、出货量的大小、货损率的可接受水平、环保策略等，不同的应用场景和策略下可以选择不同的材料。每一种材料都有其存在的合理性，尽管如此，我们还是需要考虑在少数产品上的差异化应用与平台化战略之间找到合理的平衡。

案例分析

下面，笔者以两个产品包装设计材料选型的实际案例加以说明。

案例1：工程辅料外包装容器减重设计的材料选型

（1）主要需求：客户要求采用可回收循环再用的代木包装。

（2）需求分析：原包装箱高度约0.8m，空箱抗压需要满足3层堆码运输场景；内装物有多件，包装箱长度约1.2m，要求包装容器底托有较强的抗弯性能；当前可供应性较好的备选方案有金属代木和纸代木。

（3）解决方案：采用“重型瓦楞纸箱+全金属托盘”方案替代胶合板木箱，实现包装材料减重约50%，如图1所示。

案例2：分布式基站RRU（远端射频模块）包装减重瘦身的材料选型

（1）主要需求：当前EPE包装体积大、加工效率低，需要改善可供应性和降低交付物流成本，满足大规模部署要求。

（2）需求分析：射频模块总体发货量大，适宜选用模具化制造的包装材料；模块外形尺寸规格相对统一，但不同制式模块的出线端头布局变化较大，缓冲包材结构需要考虑归一化兼容设计，尽量与产品结构尺寸解耦；模块重达20kg左右，塑胶外壳或散热齿对缓冲材料抗跌落冲击性能要求较高，EPS性能不能胜任，EPO暂不具备可供应性，EPP成为最佳备选材料。

（3）解决方案：兼顾防护性能和成本，采用“EPP+蜂窝纸板”替代Laminate EPE，如图2所示，实现包装件体积减小28%，包装材料重量减轻22%，年节约包装物流成本5000万元以上。

电子产品包装设计创新对材料工艺的需求

包装设计创新包括平面设计创新、包装结构设计创新和材料工艺创新。设计创新的最终目标是以更低的交付成本为客户和社会创造价值。从上述案例分析可以看出，新材料新工艺给包装和物流效益带来的变化往往是革命性的。因此，我们非常关注包装材料的推陈出新，乐于针对新材料新工艺在华为产品上的适用性进行深入评估和尝试。归纳起来，我们对新材料新工艺的需求，主要集中在两点：轻量化和效率提升。

轻量化一方面体现为使用密度小的材料，如以纸代木；另一方面体现为由于优异的材料性能所带来的整套设计方案中材料用量的节省，如EPP材料替代EPE。

效率提升涵盖包装材料加工效率、生产包装作业效率和物流搬运效率等几个环节。其中，提升加工效率的新工艺具有广阔的发展空间和应用前景，如EPO/EPP模具成型、免人工黏结的自动化EPE生产线、一版式翻折成型EPE模切工艺等。

最后，非常欢迎包装业界同仁与我们一同探讨和尝试新材料新工艺在ICT产品包装上的应用！