电商渠道真空管包装方案设计与验证

王森 顾春鹏 李伟 王思华

（1.青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司，山东青岛 266000；2.数字化家电国家重点实验室，山东青岛 266100）

能源是人类生存和发展的基石，伴随着人类使用化石能源量的增加，能源对人类社会发展的制约和对环境污染的影响也越来越明显。近年来国内雾霾天气频发，国家对能源问题的关注达到了一个前所未有的高度，清洁能源市场也迎来新的契机[1]。

太阳能热水器利用太阳光照转化为热量，无能源消耗，属于纯绿色产品，在商用市场与民用市场均得到广泛使用，成熟的太阳能产业为我国的节能减排做出了突出的贡献。随着网络经济的崛起，电商渠道销量与日俱增，而作为太阳能产品主要部件的真空管（如图1 所示），由于其本身的材料、结构等问题，在物流的储运过程中破损率较高，阻碍了太阳能产业的快速健康发展。该研究以全玻璃真空管的电商渠道储运包装方案为对象，对适用于电商渠道真空管包装方案进行设计、验证、应用，降低真空管的破损率，提升该渠道产品的口碑。

图1 真空管

1 产品特性与物流分析

真空管作为太阳能产品的一个主要部件，常见的真空管直径有φ47 mm、φ58 mm两种，真空管长度有1.8 m、1.9 m、2.1 m 等规格，单支重量2 kg 左右[2]。由于其本身属于玻璃制品，加工工艺决定了产品生产过程中会有热应力的产生，造成了产品本身的不稳定性；内、外管的同心结构特性，导致了真空管在储运过程中受到较大冲击力时会有破损的情况发生。虽然按行业要求轻拿轻放，但在实际的储运过程中搬运装卸状况无法控制。传统销售太阳能真空管包装结构基本已固化，各品牌供应商普遍由EPS 缓冲垫层+包装箱组成（如图2 所示），运输及工作人员相对固定，破损率基本维持在3‰～8‰之间。

图2 真空管包装结构

根据表1 分析可见，电商物流环境比传统物流环境要严酷得多，在电商物流的流通过程中，产品包装有受到多次跌落和冲击的风险，产品发生损坏的概率非常大。在目前我国物流体系还不完善的情况下，电商产品的包装设计对产品的保护性显得至关重要[3]。

表1 电商渠道物流与传统物流对比

经调研，太阳能企业电商平台的真空管破损率在30%以上，为保证网单产品的订单量和口碑，太阳能企业不得不将售出产品的真空管多配发30%的比例。即便如此，真空管的高破损率导致产品价格居高不下，碎管问题导致产品口碑下降，严重影响了太阳能行业的发展。行业内龙头企业为满足电商渠道储运要求，对真空管包装方案进行了不同程度的迭代升级，包装方案形式多样，但效果不太理想。

2 电商渠道包装方案设计

考虑到真空管本身的特性，增加包装物的缓冲性能，解决产品在储运过程中的振动冲击，为电商渠道包装方案的主要方向。电商渠道中玻璃制品的杯子、酒品、灯泡均有销售，真空管完全可以跨品类借鉴酒瓶包装的成功案例，选取缓冲性能优越的包装材料，再结合真空管产品自身的特性进行方案设计。在当前普遍使用的包装材料中，根据缓冲性能优越、便于批量采购加工的特点，本文选取气充柱（如图3 所示）和EPE 缓冲垫（如图4 所示）作为此次方案迭代升级的主材。

图3 气充柱

图4 EPE 缓冲垫

2.1 真空管破损分析

全玻璃真空管结构由外玻璃管和内玻璃管熔接而成（如图5 所示），同心的外玻璃管和内玻璃管只有在平头处熔接，在圆头处用不锈钢弹簧支架支撑。国内太阳能市场使用量最大的是1.8 米规格真空管，如此长度的产品根本无法满足在储运过程中的大幅度振动，一旦振动冲击力使内、外玻璃管振动幅度超过临界值，真空管平口附近会首先出现破损。

图5 真空管结构图

2.2 方案设计思路

表2 试验数据

电商渠道产品储运过程中会经过多次周转、装卸，最大限度保障此过程中振动和跌落对真空管造成的损伤最小。虽然真空管产品是玻璃制品，储运过程中属于严禁跌落的产品，但在实际的物流运输过程中，踩踏、碰撞、跌落几乎无法避免。想要满足电商物流运输的要求，就要将真空管产品跟常规产品同等对待，根据运输包装件常规的检测标准要求，如果真空管属于非玻璃制品，此产品跌落高度标准应为610 mm。所以本文对电商渠道产品包装方案跌落高度底线定为610 mm。

2.3 包装方案结构设计

为使真空管在发生跌落冲击的时候，能利用缓冲材料自身的形变来吸收冲击能，从而保证产品的安全。本文使用缓冲性能优良的气充柱对真空管内箱两端进行缓冲防护，使用EPE 缓冲衬垫对真空管内箱进行二次缓冲防护，从而衰减振动，减少产品损坏的几率[4]。由于气充柱缓冲性能优良但抗压性能较差，为防止包装箱在堆码后出现坍塌、鼓肚包装变形的问题，内外箱之间增加EPS 衬垫进行防护支撑。

表3 运输模拟数据

2.4 电商真空管包装方案解析

（1）如图6 包装结构所示，电商真空管包装方案采用传统真空管EPS 垫层防护，包装箱由双瓦楞纸板调整为单瓦楞纸板。这样既降低成本且减少不必要的浪费，又可保证真空管包装工序不变，预装后内箱可正常存储，方便后续生产加工，提高生产效率。单瓦楞纸板内箱在真空管破损时，可保护气充柱不会被玻璃渣扎破漏气，持续发挥缓冲作用；

（2）内箱外使用缓冲性能优良的气充柱进行缓冲防护，吸收在储运过程中造成的振动冲击力。为减少材料的损耗，本文选择在真空管受力几率较大的两端重点防护，气充柱长度600 mm，充气后单柱φ20 mm，2 层气充柱叠加使用；

（3）外箱立面与气充柱之间使用20 mm 厚EPS 衬垫，用于防止堆码后，气充柱受压导致包装箱的坍塌、鼓肚变形问题。外箱上、下面与气充柱之间使用10 mm 厚EPE 缓冲衬垫，用于提高整体的缓冲性能并保证堆码后包装箱上、下面均匀受力；

（4）外箱使用双瓦楞纸板，承受储运过程中的压力、冲击力、戳穿力，保护内部产品不受损坏。

3 试验测试与运输模拟

真空管属于易碎品，严禁跌落。国家标准、企业标准中对真空管的跌落试验均无明确要求，为满足电商市场的需求，本文根据物流储运特点，项目1、项目2 分别参照中华人民共和国国家标准GB/T 4857《包装运输包装件基本试验》系列标准的第2 部分温湿度调节处理、第4 部分压力试验方法执行，项目3、项目4 分别按照自行编制跌落试验要求、检验方法进行验证。

虽然试验数据达到了本文设计的预期，但是物流发运情况是难以在试验中模拟实现的。为了更加真实的验证真空管在储运中的性能参数，本文在电商销售的正常订单中随机选择了22位消费者进行随机跟踪验证。

通过表2 试验测试数据与表3 运输模拟数据可见，电商渠道真空管包装方案基本可满足太阳能企业的销售需要。经过气充柱、EPE 衬垫的双重缓冲防护，610 mm 高度的跌落试验无破损，跌落高度已符合国标对常规产品的要求。实际发运订单22 个，真空管56 箱共计512 支，破损9 支，破损率1.8%，相比之前高于30%的破损率已有较大改善。

4 结论

此电商真空管包装方案，从生产方面来看，该包装设计可以保持对传统真空管包装工艺的一个延续，使生产更高效，迭代升级更便利；从市场需求角度来看，对真空管进行了双重缓冲防护后，基本可满足电商真空管的物流运输需求，保证太阳能产品电商渠道的正常销售。综上，该包装设计能够为电商真空管提供一个良好的包装解决方案，这不仅促进了太阳能产品在电商环境中的成长，同时也为国家节能减排贡献了一份力量[5]。

同时，在现有的技术条件下，为提高缓冲性能导致生产工序复杂、使用包材多样，也是这个方案的弊端。笔者将持续对新材料、新技术进行探索研究，以更优的方案来促进太阳能行业的快速发展。