本项目涉及到包装和装卸的理论和现状。

       一、包装和装卸在现代物流中的地位和作用

包装和装卸在传统物流领域是作为辅助环节而不受重视的。现代物流认为，作为物流主业的运输和仓储，虽然产值很高，但利润很薄，很难取得战略上的优势；只有在物流的瓶颈环节，包括时间瓶颈和空间瓶颈，采用信息技术，才有可能开发出丰厚的第三利润源泉，取得战略优势。
       我国著名现代物流专家王之泰教授，在所著《现代物流学》中指出，装卸是物流每一项活动开始及结束时必然发生的活动，它出现的频率高于其它各项物流活动，往往成为整个物流系统的“瓶颈”，是物流系统是否有效的关键。作为现代物流标志的货柜(即集装箱)化运输，在解决货船装卸瓶颈的同时，却带来了其本身装卸货箱的瓶颈。
       同样，包装处于生产过程的末尾和物流过程的开头，既是生产的终点，又是物流的始点。在现代物流观念形成以前，包装被天经地义地看成是生产的终点，因而一直是生产领域内的活动。包装设计往往主要从生产终结的要求出发，因而常常不能满足流通的要求。物流研究认为，包装与物流的关系，比之与生产的关系要密切得多，其作为物流始点的意义比之作为生产终点的意义要大的多。因此，包装应进入物流系统之中，这是现代物流的一个新观念。
       包装在物流系统中起决定作用的是尺寸。包装尺寸的优化设计决定了货柜内货箱装卸的数量和水平，从而影响到整个物流系统。但是，相关尺寸协调（或优化）和包装模数在现代物流领域是非常困难的问题。

       二、包装和装卸的困难

在[美]M. 贝克主编《包装技术大全》（92年，科学出版社）第500页“尺寸的协调” 一节指出：“近年来非常重视降低运输费用，其方法是确定将小包装如何组成运输包装，再将运输包装组成单元荷载，然后将单元荷载配成货车运载方案。对这一复杂问题曾编制了很多计算机程序，也引起了官方和非官方标准组织的注意，但没有取得统一看法。这些问题曾在1978年的报告中进行了详细讨论，但意见的主要分歧在于模数的选择，不论它是基于一定尺寸的托盘，还是由ISO第1系列集装箱引出来的模数都是这样。”

我国刘鼎铭教授编《集装箱运输业务技术辞典上》（93年交通出版社）第411页“包装模数” 条目中，也对这一问题进行了更为详细的说明：“在决定包装模数时有两种不同的方法，从而也形成了两种对立的观点。一种观点认为决定包装模数应以ISO集装箱标准的内部尺寸为基准，另一种观点认为应以ISO托盘尺寸为标准。可是ISO托盘却不能有效利用ISO内部尺寸，这确是一种遗憾事。围绕着上述包装模数问题，在托盘与集装箱之间长期以来所进行的对立和争论，以及集装箱渗透到全世界的结果都迫切需要ISO从总的体制或整个经济观点出发，协调货物分配领域内的国际标准化，从而促使ISO货物分配技术处立即开展这一工作。” 
       时至今日，这一工作仍在进行，也是物流基准模数国际标准尚未公布的主要缘由。

问题的焦点何在。

实际上，看似简单粗放的包装和装卸，却存在两大世界难题：数学上的NP难问题――装箱问题；计算机科学上的计算时间指数复杂性问题（俗称指数爆炸）。这两个问题都属于形式主义数学组合优化范畴。

目前风行全球的供应链管理信息技术，主要是解决时间瓶颈(及时问题)和静态空间瓶颈（零库存问题），取得了显著效果。但是，是以牺牲动态空间瓶颈――货柜柜容利用率为代价的，如为了装卸快而采用托盘或增大设计裕量。

由于受世界难题“装箱问题” 的制约，而在目前理论界、工程界和企业界形成了一个盲点，认为用空间换时间是合理的，想象不到在包装和装卸这两个简单粗放的环节，会有多大的成本可以节省。

      三、理论和应用现状分析

天津商学院包装工程系杨传民付教授等从1996年开始，在《包装工程》杂志连续发表“立方体包装件集装的离散优化” 系列论文至今，已提出一种尺寸和两种尺寸优化装箱方法，开发出相应CAD软件，并且目前还在继续研究。青岛大学经管系宫佩珊等在《微机发展》97年5期发表“集装箱优化装运决策支持系统的研究”， 提出了一种集装箱产品装箱优化的数学模型及求解方法。这两种方法和国外同类软件存在的问题如下：  
       受组合优化NP难问题理论的制约，只能求单目标近似最优解或满意解；
       计算时间较长；
       靠浪费空间，增大设计裕量来适应相关尺寸的误差变化，提高可靠性；
       计算无灵敏性，一种尺寸产品包装只可设计出一种“最佳” 装箱方案；
       输出装箱图不规范，不便于工人识别和机械作业；
      计算精度差，无法考虑其它影响装箱数量的微小因素。

      因此，这些方法很难普及推广应用。所以，目前国内外包装尺寸和装箱方法优化设计，主要采用基于经验的专家系统方法，而处于“群雄割踞” 状态。
       现代物流可以认为是集装箱物流。托盘是在没有集装箱之前就有的集装运输辅助工具，只考虑平面优化，适用于卡车装卸作业，对于封顶的集装箱就显得力不从心了。

集装箱是美国发明，因此主张集装箱物流以标准集装箱尺寸为基准，并大力推广滑片装卸法，在轻货箱集装箱装卸中取代托盘。

众所周知，杂货集装箱绝大部分都是装轻货。这种轻货的特征是纸箱货，因此在集装箱纸箱物流中，用滑片或其它集装装卸法取代托盘是大势所趋。

在这种基准指导下，运输包装尺寸和装箱方法，目前由两个部门按如下方法设计和协调：

首先，根据产品特性和用户要求进行包装的安全和促销功能设计，据此确定经济的符合标准的纸箱结构和尺寸；其次，设计装箱方法。这种方法是现场试装方法，也可用三维CAD软件模拟现场试装。方法是先将纸货箱的长、宽、高分别顺集装箱宽方向试放，其中剩余空隙最小的边，固定顺宽方向摆放；剩下两边顺集装箱高方向试放，其中剩余空隙小的边，固定顺高方向摆放；最后一边只有顺集装箱长方向摆放。

再次，是空隙的处理，即协调。

在包装和运输分开情况下，是用加固的办法处理，以承受海浪的震荡，其费用很高。考虑到增加几厘米运输包装尺寸，几平不增加什么成本，就可以在集装箱内挤满，而在实践中广泛采用。

最后，是误差处理，即设计裕量。必须取实际租用集装箱最小内部尺寸；必须取货箱最大外部尺寸；必须考虑货箱摆放间隙；必须考虑机械作业间隙。目前，货柜有效容积系数一般取0.80―0.85，有的外资企业达到0.90。有资料指出，满足国际标准的条件下，货柜有效容积系数最高可达0.93。因此，表面上装得很“满” 的货柜，如果从产品尺寸开始，就更加精细地考虑，还是有许多意想不到的空间可以利用。

       传统标准化是工业经济下的产物，在知识经济下是阻碍创新的。

现代标准化活动中，标准所规定的技术状态不是简单地把已经掌握的技术固定下来，而是要求技术指标动态化。这一特征是和传统标准化，在总结成熟经验的基础上，制定标准的一种最重要的区别。

       创新就是向现有标准挑战！

刘鼎铭教授在“包装模数” 条目中，从组合数学的角度提出假想：如果能选择一种包装模数既能把标准托盘的表面积加以整数分割，又能有效地利用ISO 集装箱内部尺寸，则在集装箱运输中就解决了模数问题。数十年来，成千上万的数学工作者和计算机科学工作者的实践证明，这种假想是无法实现的。

       四、重要发现和数学观的创新

罗祥存先生数十年从事数学应用和计算机应用的研究和实践，在计算机计算实现技术对数学影响的研究中，发现了一个重要哲理：计算机计算实现技术是对形式主义数学的一个否定。在这个哲理的指导下，完成了数学观的创新。

这种全新数学观是中国古算思想，西方数学直观（觉）主义思想，在计算机计算实现技术基础上的结晶。

实践是检验真理的唯一标准。

科学技术的发展，就是不断精确化的过程。

在全新数学观的指导下，创立计算实验方法，开发出智神装箱技术，在理论和实践上解决了世界上第一个指数爆炸问题，将目前装箱工艺提高了两个数量级，解决了轻纸箱货集装箱物流动态国际标准问题。

                                    罗祥存   2014-11-11