如何制定大型運輸包裝件的試驗方案？

陳志強

近年來，隨著物流業的快速發展，包裝單元、搬運單元與集裝單元之間的優化配置在運輸、裝卸、搬運、流通等過程的作用愈發重要，單元化貨物運輸的優勢越來越被大多數企業所認可，從貨物運輸安全的角度出發，需要進行運輸試驗的對象也逐漸變為多元化的大型運輸包裝件。企業是否擁有大型運輸包裝件的試驗方案，已經關系到企業控制包裝成本、物流成本、管理成本和提高產品質量重要因素。目前，物流運輸過程中單元化和集合化運輸已成為主流趨勢。例如，對于一些尺寸較大和重量較重的產品，如服務器行業（百度、浪潮等）、平板顯示器行業（京東方、華星光電等），企業都需要根據實際運輸渠道和產品特點設計大型運輸包裝件的試驗方案和確定包裝件是否通過測試的接受標準。

那么，如何制定有效的大型運輸包裝件有效的試驗方案，成為大多數企業關注的重要課題。本文，筆者將介紹國內外相關標準中規定的試驗方法標準，大型運輸包裝件試驗方案制定時的重要事項以及考慮的主要危害因素，供業界參考。

大型運輸包裝件的定義及分類

GB/T 5398-2016《大型運輸包裝件試驗方法》中規定的大型運輸包裝件的定義為：質量與體積需要機械裝卸的運輸包裝件（此類包裝件的質量一般大于45kg，通常需要用包裝箱、底盤或托盤進行固定或搬運）。ISTA 6-Fedex-B標準中規定的大型運輸包裝件的定義為：質量大于150lbs（68kg），底部允許使用叉車或標準貨運托盤升降機搬運。

按照底部形式，大型運輸包裝件可分為無托盤結構（圖1）、有托盤結構（圖2）和滑木結構（圖3）。無托盤結構大型運輸包裝件主要是運輸大型家電產品（滾筒洗衣機或雙開門冰箱等）和家具產品等；有托盤結構的大型運輸包裝件主要是運輸機柜類產品和各類托盤；滑木結構的大型運輸包裝件主要是運輸尺寸較大或質量較重的大型機電產品。

大型運輸包裝件的試驗方法標準

1.國內大型運輸包裝件的試驗方法標準

目前，國內大型運輸包裝件的試驗方法標準主要是2016年5月15日實施的GB/T 5398-2016 《大型運輸包裝件試驗方法》，與舊版標準相比，該標準主要有以下幾方面變化。

（1）明確了“沖擊臺面”的要求：沖擊臺面應平整并具有一定的剛性；其任意10mm×10mm面積上承受10kg的靜載荷時，變形量不超過0.1mm；沖擊臺面上任意兩點的水平高度差不得超過2mm，對于與沖擊臺面表面接觸尺寸超過1000mm的試驗樣品，允許任意兩點水平高度最大偏差不超過5mm；沖擊臺面的質量應為試驗樣品的50倍以上且足夠大，以保證試驗樣品完全落在其表面上。

（2）在面跌落試驗、棱跌落試驗、角跌落試驗和自由跌落試驗中均增加了“在跌落過程中應防止試驗樣品產生傾翻”的要求。

（3）增加了自由跌落試驗，將試驗樣品提起到沖擊臺面上方，可采用剪斷繩索、電磁控制等方法釋放試驗樣品，令其自由落下；也可以使用專用跌落試驗機按GB/T 4857.5- 1992《包裝 運輸包裝件 跌落試驗方法》的規定進行試驗。

（4）增加了傾斜試驗，使用鏈條、吊索等類似工具將試驗樣品適當固定，防止試驗樣品在試驗過程中傾翻。除非另有規定，將試驗樣品從垂直位置傾斜22°，觀察其移動方式（傾翻或回到初始位置），然后將試驗樣品輕輕放回原來位置。在所有可能不穩定的方向上，重復以上操作。

GB/T 5398-2016標準中主要涉及到跌落試驗（主要包括面跌落試驗、棱跌落試驗和角跌落試驗）、自由跌落試驗、傾斜試驗、傾翻試驗、滾動試驗和堆碼試驗（主要包括頂面承載試驗和側面承載試驗）、起吊試驗和噴淋試驗8種試驗方法，但對于大型運輸包裝件需要增加環境試驗、振動試驗和穩定性試驗等。

2.國外大型運輸包裝件試驗方法標準

國外大型運輸包裝件的試驗方法標準主要有ASTM D 6055《集裝單元、大型運輸包裝件和框架木箱機械搬運標準試驗方法》、ASTM D6179《集裝單元、大型運輸包裝件和框架木箱野蠻搬運標準試驗方法》、ASTM D4169-2014《運輸包裝容器和系統的性能試驗標準規程》、ISTA 3B-2012《適用于零擔運輸的包裝件》、ISTA 3E-2009《適用于相同產品的集合包裝》、ISTA 3H-2011《機械搬運散裝運輸容器盛裝的產品或包裝件的性能測試》、ISTA6-Fedex-B《質量超過150lb（68kg）的包裝件》和ISTA 4AB-2009《運輸包裝件在已知運輸渠道》。

ASTM D6055標準中規定了叉車搬運試驗、叉齒搬運試驗、夾持搬運試驗、推拉搬運試驗、掛鉤起吊試驗、吊索試驗8種試驗方法。

ASTM D6179標準中也規定了8種試驗方法，其中跌落試驗規定了旋轉棱跌落試驗、旋轉角跌落試驗、旋轉面跌落試驗、無支撐自由跌落試驗、沖擊試驗5種試驗方法；穩定性試驗規定了傾斜試驗方法和傾翻試驗方法；滾動試驗規定了滾動試驗方法。

ASTM D4169-2014標準中主要規定了10種危害因素及對應的試驗方法（如表1所示）和18種物流運輸情況以及試驗順序和項目，并在標準中詳細規定了如何選擇試驗項目及相關試驗參數。如果已知貨物的質量、尺寸、包裝形式和物流運輸的類型，就可以根據ASTM D4169-2014標準制定一套完整的大型運輸包裝件試驗方案。

ISTA 3B、ISTA 3E、ISTA 3H

和ISTA6-Fedex-B標準是特定運輸類型下大型運輸包裝件的試驗方法標準，經過國內外企業的多年使用，得到了大多數企業的認可，并成為企業大型運輸包裝件試驗規范的重要依據。

ISTA 4AB標準是大型運輸包裝件試驗方案的制定標準，需要了解試驗樣品的尺寸、質量、運輸環節和物流詳細信息，可以指定標準中對應的試驗方案，了解的信息越詳細，制定的方案越準確。

大型運輸包裝件試驗方案制定時的注意事項

一般來說，企業制定適合本企業產品的大型運輸包裝件試驗方案時，需要收集產品輸入信息、確定配送渠道、確定試驗項目和強度等級以及確定損壞等級或接受標準。具體要求如下。

1.收集產品輸入信息

建立產品易碎性目標，以臨界加速度、速度變化量和沖擊脈沖及波形表示。

2.確定配送渠道

為了確定要進行哪種試驗方案，了解每個特定產品的配送渠道環境是非常必要的，因為并非所有試驗方案都適用于所有的產品和所有的配送渠道。為此，大型運輸包裝件試驗方案制定者必須根據配送系統、計劃期限和成本目標來確定試驗的合理程度。例如，使用人工搬運的單箱配送需要的試驗方法標準可能不能用于帶托盤配送。

3.確定試驗項目和強度等級

所有的配送系統都存在某種程度的不正確操作風險，可能會導致產品損壞。大型運輸包裝件試驗方案制定者（或包裝工程師）需根據產品的特定運輸渠道，制定大型運輸包裝件的試驗項目，同時對運輸渠道危害因素進行數據采集，制定不同程度的試驗等級，一般分為較好、一般和惡劣3個等級。

4.確定損壞等級或接受標準

在現場就產品損壞的結果和獲得所需的保護等級而帶來的成本開支，來進行平衡每個包裝試驗都應有不同級別的通過/失敗標準，所選擇的質量接受標準對包裝成本和設計時間都有著重要影響。一般分為3種等級：包裝和產品均無損壞；包裝有損壞，但產品無損壞；包裝和產品均有損壞（需要考慮產品損壞的實際情況）。

大型運輸包裝件試驗方案制定時考慮的主要危害因素

在運輸過程中，大型運輸包裝件經歷的危害主要體現在隨機振動危害、機械搬運危害、堆碼危害、環境溫濕度危害和其他環境危害（包括捆綁、淋雨、低氣壓等）等方面。

（1）對于溫濕度危害和其他環境危害，需要根據實際流通情況而定，一般作為可選項目進行。

（2）穩定性試驗主要用于評估產品傾倒的傾向性。典型的裝卸過程，包括上下斜坡的運輸、滑托板裝卸和機械裝卸等，可能會將產品傾斜到一定程度，使貨物單元不穩定。對于大型運輸包裝件，當它們超出穩定重心位置時就會變得不太穩定。當容易傾翻的貨物單元會造成人員傷害的危害時到，就需要進行傾斜或傾翻試驗，該試驗對與重心比（重心的高度與底座最小尺寸的比）或高度比（高度與底座最小尺寸的比）較大的產品尤為重要。一般，包裝件的重心比與高度比分別為0.25和0.50，一旦大于該比率，包裝件就可能出現傾翻。

（3）機械搬運危害涉及到的試驗項目較多，需要考慮的叉車搬運試驗（旋轉角、旋轉面、旋轉棱跌落試驗和水平沖擊試驗）。根據企業選擇機械工具的不同種類，試驗類型還有擠壓夾持試驗等。

（4）堆碼危害需要考慮倉儲過程中的堆碼情況，需要關注堆碼層數、堆碼時間和堆碼方式。除了倉儲堆碼的情況，還需要考慮車輛堆碼的情況，包括固定方式、堆碼層數和頂部載荷的沖擊強度。在進行大型運輸包裝件載荷強度試驗時，需要比較堆碼強度值和車輛載荷強度值，一般取其較大者即可。由于大型運輸包裝件的高度尺寸有可能較大，無堆碼情況，那么在進行方案設計時可以根據實際情況，如果沒有堆碼情況那就不需要設計此項試驗。

（5）隨機振動危害逐漸地被眾多企業重視，在進行隨機振動試驗時需要重點考慮的因素包括運輸方式（公路運輸、鐵路運輸、空運和海運）、測試方向（僅垂直方向或三個方向）、固定方式（與振動臺緊固連接或加護欄限制4個方向）、振動時間（可以根據運輸距離來定或按照標準規定）。

因此，在制定大型運輸包裝件的試驗方案時，一般試驗項目的順序為：①環境溫濕度試驗（可選）；②穩定性試驗（傾斜試驗或傾翻試驗）③沖擊試驗1或機械搬運試驗1；④壓力試驗；⑤隨機振動試驗或堆碼振動試驗；⑥沖擊試驗2或機械搬運試驗2。