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1、基于绿色包装供应链的整体运输包装设计文件综述摘要：目前绿色供应链的研究刚刚开始, 尚未形成理论体系。我们认为在这种情况下进行绿色供应链体系的研究对提高产品在国际市场上的竞争力、保护环境和实施可持续发展战略具有十分重要的意义。从产品设计、原材料生产、供应过程、生产过程、销售、运输和使用、回收与再利用等方面对供应链管理过程中对环境的影响因素加以分析, 提出绿色供应链管理的基本思想、研究条件、框架体系和评价方法, 目的是增强对绿色供应链的感性认识和供应链管理对环境保护的重要性关键词：绿色设计; 绿色制造; 绿色供应链; 并行工程一、绿色供应链管理体系的研究现状与战略意义人类物质文明发展中对资源使用量
2、的急剧扩张, 已经造成了对环境和资源的破坏及绿色平衡的失调。因此, 进入20 世纪90 年代以来, 大多数国家先后相应地调整了自己的发展战略, 全球性的产业结构呈现出绿色战略趋势, 绿色工艺、绿色产品、绿色产业不断出现。由于一个产品从原材料开采到最终消费, 其间经历了很多生产和流通过程, 因而, 绿色战略就不仅是某个工艺、某个产品、某个企业所能解决的问题, 它涉及到整个供应链中所有企业的各项活动, 绿色供应链管理在这个时候便应运而生。传统的供应链管理仅仅是基于供应链上企业利益最大化的管理, 虽然它也涉及原材料、能源的节约, 但这只是考虑到企业的成本和企业内部环境的改善, 并没有充分考虑过在制造
3、和流通过程中所选择的方案会对周围环境和人员所产生的影响, 并没有考虑到使用产品的废弃物和排放物如何处理、回收与再利用, 等等, 因此,其对资源和环境的可持续发展的作用十分有限。在供应链中考虑环境因素的研究最早在20 世纪70 年代即被提出, 但当时只是作为物流管理研究的一个次要方面。大规模、有意识的研究绿色化物流是在20 世纪90年代初。 1994 年, 韦伯研究了一些产品对环境的影响, 建议通过环境标准（环境标准是环境法上一项重要而又特殊的制度,随着对环境标准认识的日渐深入,研究环境法实施过程中环境标准的法律意义尤为必要。环境标准的法律意义依其作用的领域主要可划分为两类,一是作为环境行政管理
4、尤其环境执法的重要手段和依据的特殊意义,二是作为环境行为违法性的判定标准之一在司法中所起的作用。目前的分析研究偏重于环境标准与环境法律责任关系问题,过分夸大了其在司法领域的作用;事实上,环境标准法律意义的重心还在于它是环境行政管理的重要手段和环境执法的重要依据,环境标准还不足以成为司法判断行为违法性的唯一依据。重视和充分发挥环境标准在环境行政中的作用,具有重要的现实意义。）来选择合适的原材料, 同时注重再生利用, 并提出了绿色采购的概念。密歇根州立大学的制造研究协会(MRC) 在美国国家科学基金(NSF)40万美元的资助下, 进行了“环境负责？制造(ERM) ”研究, 将绿色供应链作为一个重要
5、的研究内容, 并于1996 年提出了绿色供应链的概念。在我国, 近年来在绿色制造及相关问题方面也进行了大量的研究, 国家自然科学基金和国家863计划的C IM S 主题均支持了一定数量的绿色制造方面的研究课题, 已取得了不少研究成果。绿色供应链作为绿色制造的重要组成部分, 在我国的一些大学也做了一些研究工作, 但目前的研究还仅仅集中在概念和理论上。由此可见, 国际上绿色供应链管理的理论研究还较分散, 没有形成系统的理论,实践先驱也还局限在上述一些国际知名大公司。因此, 研究绿色供应链管理, 将绿色设计管理、机械制造工艺、评价方法和决策技术相结合是一个全新的研究领域。其对提高产品的国际竞争力、保
6、护环境和实施可持续发展战略具有十分重要的意义。二、绿色供应链管理体系的基本思想供应链管理理论已提出20 多年, 关于供应链的定义在不同时期也有着不同的内涵。早期的观点认为供应链是制造企业中的一个内部过程, 概念仅局限于企业的内部操作层上, 注重企业的自身资源利用。后来供应链的概念注重了与其他企业的联系, 注重了供应链的外部环境, 认为它应是个“通过链中不同企业的制造、组装、分销、零售等过程将原材料转换成产品, 再到最终用户的转换过程”。而到了最近, 供应链的概念更加注重围绕核心企业的网链关系, 如核心企业与供应商、供应商的供应商乃至与一切前向的关系, 与用户、用户的用户及一切后向的关系。绿色供
7、应链是在此基础上综合考虑环境的影响, 其目的是使产品从原料获取、加工、包装、存储、运输、使用到报废处理的整个过程中, 注重对环境的保护, 从而促进经济与环境的协调发展。绿色供应链管理具有如下特征。 1. 绿色供应链管理充分考虑环境问题 传统的供应链管理是对供应链中物流、能流、信息流、资金流以及工作流进行计划、组织、协调及控制。它是以顾客需求为中心, 将供应链各个环节联系起来的全过程集成化管理。它强调在正确的时间和地点以正确的方式将产品送达顾客, 但它仅仅局限于供应链内部资源的充分利用,没有充分考虑在供应过程中所选择的方案会对周围环境和人员产生何种影响、是否合理利用资源、是否节约能源、废弃物和排
8、放物如何处理与回收、环境影响是否做出评价等等, 而这些正是绿色供应链管理所应具备的新功能。 2. 绿色供应链管理强调供应商之间的数据共享 数据共享包含绿色材料的选取、产品设计、对供应商的评估和挑选、绿色生产、运输和分销、包装、销售和废物的回收等过程的数据。供应商、制造商和回收商以及执法部门和用户之间的联系都是通过In ternet 网来实现的。因此, 绿色供应链管理的信息数据流动是双向互动的, 并通过网络来支撑。 3. 绿色供应链管理是闭环运作 绿色供应链中流动的物流不仅是普通的原材料、中间产品和最终产品, 更是一种“绿色”的物流。在生产过程中产生的废品、废料和在运输、仓储、销售过程中产生的损
9、坏件及被用户淘汰的产品均须回收处理。当报废产品或其零部件经回收处理后可以再使用, 或可作为原材料重复利用时, 绿色供应链没有终止点, 是“从摇篮到再现”; 如经处理后可重新销售、可回到制造厂和可作为原材料使用。 4. 绿色供应链管理体现并行工程的思想 绿色供应链管理研究从原材料生产、制造到回收处理, 实际上是研究的产品生命周期的全过程。并行工程要求面向产品的全生命周期, 在设计一开始, 就充分考虑设计下游有可能涉及的影响因素, 并考虑材料的回收与再利用, 尽量避免在某一设计阶段完成后才意识到因工艺、制造等因素的制约造成该阶段甚至整个设计方案的更改。因此应用并行工程的思想, 使材料的生产、产品制
10、造过程和回收与再利用并行加以考虑。 二、整体运输包装设计的方法包装件在运输流通过程中所经历的一切外部因素统称为流通环境条件。包装技术的目的就是确保产品有一地向另一地运送时避免经济上和功能上的意外损失。包装在流通过程中说道各种复杂条件作用时，有可能使内装物收到不同天程度的损坏，其中以机械环境的影响最大。从力学角度看，损坏模式可归纳以下几种：（1）冲击过载损坏。当冲击载荷超过内装物或它们的部分元器件材料屈服点后，会产生塑性变形，或使内装物或它们部分元器件功能失效。对于具有细长杆形状的元器件收冲击时，压力一旦超过压力稳定的临界值，将出现弹性失稳而破坏。对于某些脆性材料制成的产品，当冲击引起的拉力过大
11、，超过抗拉强度时，会产生脆性断裂。（2）疲劳破坏。许多弹性材料制成的内装物或者它们的部分元器件，在流通过程中受到长期交变应力的作用，达到持久强度极限时，会产生疲劳失效。（3）过度变形。有的产品尽管受力没有达到破坏强度水平，但如果变形过大，超过结构设计允许公差的范围，引起相邻部件被擦伤或电子部件等短路，同样会导致产品失效。（4）表面磨损。由于冲击振动作用，使产品重要部位表面收到磨损，产生的大量导电颗粒，影响使用功能，或外观严重受损。内装物受上述内外因素影响而产生损坏的特性，称为内装物的易损性；定量描述这种特性的量值，称为易损度或脆值。脆值译自英文“fragility”一词。不同的产品有完全不同的
12、损坏模式，与随机特性的流通环境条件有很大关系，包装件的不同缓冲特性也会大大改变产品的损坏特性。因此，产品的脆值并非仅仅与产品的固有特性有关，而是具有统计意义的描述产品承受外界载荷作用后临界破损状态的一个度量值，用于评价产品在流通环境下耐损坏的能力。引起冲击过载损坏的主要原因是产品受到较大的动载荷作用，使内应力超过了允许极限。跌落冲击载荷是最常见的动载荷（工人师傅搬运过程中发生的意外跌落、野蛮搬运或车辆运输过程中发生的意外跌落），它与产品在跌落冲击过程中出现的加速度成正比。产品不发生物理损坏或功能失效所能承受的最大加速度Ac与加速度g的比值被定义为产品的脆值Gc,即：Gc=Ac/g考虑到产品价值
13、与重要程度、环境条件和产品使用材料的强度等内外因素的随机性质，缓冲包装设计时，常采用产品的许用脆值G作为设计依据，其中考虑一个安全系数n，即：G=Gc/n , n1现代的脆值理论可大体分为冲击脆值和振动脆值。使用冲击试验机测试产品脆值，可得到该产品的冲击损坏边界曲线。它与临界速度和临界加速度有关。同样，通过实验或计算，可求得产品的振动损坏边界曲线，它与振动循环次数N有关。缓冲包装与防振包装设计的六步法：根据流通环境确定环境条件；用实验法确定产品的脆值；如果发现产品脆值偏低，应考虑重新设计产品中的关键结构，提高其脆值；根据产品脆值和缓冲材料特性，设计缓冲材料的结构和确定最佳尺寸；设计并制作原型包
14、装结构；按国家标准规定的或客户要求的条件，试验评价原型包装。如果试验结果与设计的预期结果不一致，重复上述步骤，直到满意为止。包装材料的缓冲效率：当缓冲材料受到冲击时，如果不考虑机械能损耗，全部冲击能都转化为缓冲材料的变形能。不同材料有不同的变形曲线，对冲击能的吸收也就不同。单位体积吸收冲击能愈大的缓冲材料，满足同样缓冲效果所需的材料愈少。缓冲材料的弹性系数为k=F/x.由于材料的非线性特征，k不是常数，通常可以用三次函数来表示：F=x+rx其中k为初始线性系数，r为弹性系数非线性修正系数。缓冲系数：缓冲效率虽能反映缓冲材料的缓冲性能，但在缓冲包装设计过程中常用的参数是它的倒数，称之为缓冲系数C
15、,即C=1/=设计缓冲包装时，应选择缓冲系数较小的缓冲材料，以便减少缓冲材料的用量。如何推导出缓冲系数C，其含义是什么，如何测出？缓冲系数C与跌落高度h（如何查表确定）、产品脆值Gc（如何查表确定）三者是什么关系？又如何依据缓冲系数C求出缓冲材料尺寸的厚度t和面积A？还需用防振的传递率对缓冲包装进行校核，如何校核？缓冲材料：按结构来分有泡沫塑料盒气垫塑料薄膜两类。EPS（Expanded Polystyrene）EPS即发泡聚苯乙烯，俗称丽龙。这是一种可模塑的，轻质的，半硬质的，闭孔的和低成本的缓冲材料。EPS的缺点是不耐多次冲击，性脆，拉伸强度低。EPE(Expanded Polyethyl
16、ene)EPE即发泡聚乙烯，俗称珍珠棉，是一种低密度的，半硬质的，闭孔结构的，耐候性好的，无毒的，耐腐蚀，阻水的和易回收的聚乙烯聚合物。它的柔软性和韧性介于EPS和开孔结构的PU之间，拉伸强度高，不会像EPS那样易掉渣，缓冲性好，能耐多次冲击，动态变形小。PU（Polyurethane）PU即发泡聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯，俗称人造海绵。具有极好的缓冲性能，耐多次冲击，振动阻尼性良好，复原性好。EPP（Expanded polypropylene）EPP即发泡聚丙烯，俗称拿普龙，是一种性能卓越的高结晶型聚合物、气体复合材料。它以其独特而优越的性能成为目前增长最快的环保新型抗压缓冲隔热材料。抗震吸能性能，形变后回复率高，很好的耐热性，耐化学品，耐油性和隔热性好。瓦楞
