原创|一气呵成|多组动图|揭秘仓储物流中的自动化包装技术

大家好。我是智能仓储物流技术研习社的社长，老K。

上次给大家分享了物流中心内的自动化分拣技术：感兴趣的朋友可以阅读下边这里

原创|干货|长文|264亿件包裹怎么破？闪电式自动化分拣技术 细节大起底！

今天老K带领大家一起来探讨一下在仓储物流中心内的下一个环节：包装。

不论是在商业流通环节的仓储物流中心还是制造环节的生产工厂，物料要产生商业价值，最终都要离开物流中心或者工厂被转运到下游参与到外部的商业流通中。而在物料发货之前，都要经过非常重要的一个环节，那就是包装。

物料包装的功能，一方面是为了保护产品，另一方面也是方便物流操作，例如将物品按照一定数量、形状、规格、大小等等集合为单元，从而利于搬运、装卸、储存以及信息化管理。良好的包装方案既能为企业节省成本，同时也算是提供给客户的一种间接的增值服务的介质。

事实上，包装本身就是个非常专业的领域，因为在大学里我们就能发现设有独立的专业，比如包装工程、包装设计等等，同时包装本身也可以算作一个独立的行业来看待，比如每年有专门的包装技术展会。此处，我们仅顺着之前几篇文章里提到的物料在物流中心的基本顺序，来捋一捋在内部厂内物流中是如何进行发货前的包装的。

包装作业的发生

在物流中心中，包装过程首先开始于将物料放入包装容器中。如果是非整箱出库的拆零拣选作业，如果订单复杂且量大，为不影响拣选员的效率并且使包装材料能不浪费（选择正确的包装材料和容器），通常先将订单物料放入周转箱或其他容器后，再集中到打包区统一打包。则此时的包装过程正式开启。

如果订单模式较为单一或打包箱较为统一，也可以直接在拣选环节直接将拣选物料放置到最终包装材料中，也就是意味着，拣选过程就开启了包装的作业。

而在工厂的规模生产环节中，包装往往是在生产物流的最后一个环节。由于批量生产中，物料规格统一，因此便于实施自动化的包装系统，从单件物料包装一直到整件托盘包装。

包装的步骤

我们按照最传统的方式，可以将物料的包装分成几个步骤：

1.获取包装材料

2.物料放入包装容器

3.在包装内放入物料或者订单相关打印页

4.包装内的空隙填充

5.包装的密封

6.包装外侧的标签贴附

7.包装的下级包装

我们按照如上的顺序，逐一分解开来看一看。

1.获取包装容器

常见的流通包装容器有：

纸箱

PE袋

其它的大规模商品生产的包装形式：

空的包装容器是对物料包装的前提，对于人工包装过程来说，为不间断的能持续作业，通常在包装作业站配备并缓存有大量的各种尺寸和材质的包装材料，并在缺少时进行定量的补充。

而随着自动化技术的发展和物流各个环节的自动化需求，各种包装自动化也陆续被应用。而包装容器的供给自动化是第一步。

单件固定式包装容器成形：

自动纸箱成型机已经在各个生产性质的企业内有广泛的应用。由于规模生产中的产品规格统一，同一批次的产品可以包装到固定的纸箱中。市面上有也有大量的专机设备，技术也较为成熟。

生成后的包装箱可以人工也可以自动运输到包装站台进行物料填充。

连续变尺寸包装容器成形

而在有拆零拣选作业的电商类物流中，由于订单千差万别，如果由统一的容器来包装，虽然方便实现自动化和提高效率，但是包装材料会有极大的浪费，因此如果能根据订单物料的不同，提供匹配合理的包装容器，则能有效的降低包装成本。因此提供可变尺寸的包装容器就需要能“量体裁衣”似的现场裁切出来包装容器。

目前市面上已经有一些创新性的包装容器供应系统投入到应用中，比如

扫描货物后裁切合适尺寸的纸箱

扫描货物后裁切合适尺寸的PE包装袋

扫描货物后裁切合适尺寸的牛皮纸袋

一些半自动的包装专机其实也是同样的原理。

2.物料放入包装容器中

对于效率要求不高，且物料较为规格时，可以采用自动机械手进行塞箱处理。

若是采用连续变尺寸的包装容器，则使用“裹”的进行将物料先包起来。

而如果一个包装容器中要盛放一个复杂的订单，且对包装效率要求很高，则采用人工的方式更加高效。

3. 在包装容器内放入物料或订单相关打印页

在某些应用场景下，为了使信息流上下游能贯通或者给终端用户更全面的信息，有时候会在包装容器中放入订单和物料信息。信息来源于当前生产的物料信息或者是当前的订单信息，通过后台软件将打印信息传递给打印机即可。一些打印信息如果需要跟多的丰富信息的话，需要在包装线配置一定的传感器，比如称重仪，尺寸检测等等。

打印页除了人工放置外，也可以直接由打印机构自动将打印纸投入到包装容器内，比如纸箱：

4. 包装内的空隙填充

为了防止物料在运输过程中的而产生的损坏，通常会用一些具有缓冲功能的材料填充到包装容器中，比如

这些填充材料通常由人工放入，同时市面上有一些能半自动的填充材料生成装置辅助人工填充。

为提高包装效率和自动化水平，陆续有一些创新性的自动化充填技术面世。

比如将物料在放置在包装容器中的同时附着一层膜，并进过热缩后将物料与薄膜、薄膜和纸箱底部合为一体。这样如果外包装容器足够结实的话，则此种方式就可以保护物料，同时也节省了填充材料。

也有薄膜缠绕的方式将物料与长纸板固定住

之后再将物料“卡”在包装容器内，使物料与纸箱成为完整的一体。

5. 包装的密封

人工密封包装的方式常常使用塑料胶带，同样的，在市面上也有成熟的自动化的产品，如下图所示。

不过随着国家和全球绿色环保的要求，以后要逐步的禁止塑料胶带等无法降解的材质。因此更加环保的封箱方式也逐步的在应用中，比如热熔胶直接封箱。

其中连续性变尺寸的纸箱的封箱过程中由多重机械机构配合完成

也有采用天地盖再加热熔胶的方式进行封箱。

6.包装外侧的标签贴附

完成后的包装不论到下级包装环节还是到分拣环节或者到下游商业供应链方，都需要物料本身能传递出自身的信息，因此最简单的办法就是贴附标签，标签内包含有条码或者二维码信息便于快速下游信息获取。

除了手动贴标签的方式，市面上的自动贴标机构也已经非常成熟，可以直接集成到包装机械内部或者自动化输送系统中。

7. 包装的下级包装

经过上边的步骤，基本上完成了对物料的基础包装过程。在有些工控下，可能需要对包装进行二次加强，使其在后续运输过程中能更加结实。常见的比如有纸箱扎捆机，有手动和半自动模式的。

也可以将其集成到包装流水线上

也有用热缩膜加强包装的形式

包装下游---码垛

对于下游商业环节，如果每次发货量较大或者工艺的一些要求，为加速发货过程，有些场景下需要对物料配置到托盘上进行快速转运。将单个物料单元堆放在托盘上的过程，我们通常称之为托盘码垛或者码盘。

码垛策略

1.选择正确匹配物料的托盘

根据要码垛的物料情况，综合各种码垛的垛形来选择最合适的尺寸的托盘，尽量保证物料在码垛时能使物料不超出托盘边缘，同时物料与托盘的外尺寸边缘的距离尽量要小。

物料超出托盘边缘太多，会导致在托盘外侧边缘的物料在运输中被磕碰损坏。

物料小于托盘太多，一方面会由于空间在车厢内会被浪费，不经济，同时如果托盘带扎带后，由于间隙的存在，打包带在其上边的受力不均匀，在托盘移动过程中，如果各层之前有滑动，很容易将物料在打包带受力最集中的点处损坏。

最佳的码垛效果是可以将物料和托盘当做一个完整的整体。

2. 重物置底

与货架的摆放原理类似，重一点的物料放置于托盘的底部，可以使整体的物料的重心降低，有利于结构稳定且在整个托盘搬运过程中不容易受损。

3. 避免金字塔

如上边所述，尽量使托盘码垛后成整体，越接近正方体结构上越稳定。因此要尽量避免几个物料箱子互相叠摞变成金字塔的形状，尽量使码垛后的结构趋于整块。

4. 防滑堆叠

我们知道如果码托盘时，上下层的物料由下到上都是同样角度互累叠摞的时候，累的越高，越容易倒塌

这是由于上下层物料之间互相没有牵制互锁的原因，无法保持很好的结构稳定性。此时我们可以间接盖房子用砖头垒墙的方式：

层与层之间互相错位叠摞，可以有效的保证整体的结构稳定性。

对于托盘我们可以按照如下的方式进行码垛：

或者是这样：

不过需要注意的是：

普通垂直码垛时，上下各层的物料单元收到的压力是均匀分布的：

而各层错叠码垛时，上下各层的物料单元受到的压力是非均匀的：

因此有些特殊的物料单元，处于对于压力敏感的原因，又或者是错叠互锁码放时不能充分匹配托盘尺寸所造成的托盘利用不充分而只能采用垂直码方时，可以采用每层加装防滑纸的方式来保证整体托盘的稳定性。

自动化码垛

码垛工作是属于重复性且体力消耗较大的一道工作，长期的人工码垛会对人体造成伤害

因此多有各种人体工学的设备来辅助人工码垛。

不过随着技术的进步，码垛的自动化技术已经被非常广泛的应用到各个行业中了，包括本文提到的商业物流环节和工厂生产环节内。

最典型的应用就是采用工业标准机器人，通过专门的夹具，按照码垛策略，既可以按照要求顺序码垛，也可以完成其他的伴随工序，比如取空托盘，假装防滑纸等等。

机械手码盘属于离散型搬运，在吞吐量要求高的场景下，可以采用单次多搬运量的方式提升码垛效率，在机械手上体现为单次批量物料抓取。

对于生产物流中的标准化且流量大的物流，为实现较高的码垛效率，也有采用专机的码垛机构来实现近视连续式搬运的码垛装置。

在前序文章中的整箱订单拣选中也讲到过关于自动化码垛的内容：

【原创】葵花宝典！自动化拣选的秘密（整箱拣选）- 偷摸收藏，练吧

有些发货的订单是各种包装形式的物料组成到一个托盘上的，此时就需要智能的码垛软件来对托盘中的订单物料进行分析，计算出最合理最优化的码垛顺序

当然，智能化的码垛同时也需要上游能智能的按照当前码垛的物料进行正确的顺序供应。

码垛后的托盘也有后续的加固包装形式，比如自动缠绕膜

或者自动打扎捆

总结与引申

随着商业社会的变化，自动化包装技术逐渐从标准化固定式的包装转向更加灵活柔性的包装方式，可以适应不同大小的物料而不造成包装材料的浪费。

各种创新型的包装设备也陆续面世来迎合这种需求，这一现象尤其在电商行业中明显。

自动化包装设备也由之前的分离式的专机设备逐渐的被集成到整个自动化物流系统中。因此对于包装设备来讲，也要充分考虑本环节的上下游的吞吐量效率的匹配问题。为了使包装设施能充分利用，上游会有汇流的形式讲包裹集中到包装环节的上游。

由于包装是一种耗材，因此投入精力去研究和创新其实是十分必要的。国内外像很多大的电商巨头都在进行此方面的研究，包括新材料的研发，人工智能的引入，创新设备的开发等等。

在高效的完成包装的同时，也使各种物料找到最优化的包装形式，使包装成本的消耗降到最低。

     

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