托盤載貨配置模式優化：結構、層數及每層單位數

一個人應該了解，一個棧板可以提供三個問題的答案：一層中有多少包裝（或單位）；棧板由多少層包裝（或單位）組成；最後棧板在卡車/拖車中的位置。正確回答這三個問題可以讓每輛卡車裝載更多產品；減少收貨碼頭的拒收；並避免在凌晨2點支付人員重新堆疊棧板的費用。如果回答這些問題的人答錯了，他們仍然可以在HMI上對發生的情況有很好的視覺化，直到貨物開始沿著第一個彎道移動——屆時他們會弄清楚術語是什麼，背後的幾何形狀是什麼，他們對情況的完整視圖是什麼，以及關於每棧板箱數的潛在優化機會有哪些。.

在優化棧板的建造方式時，您需要考慮三個因素；每層單位數（通常稱為“TI”）、每棧板層數（有時稱為“HI”），以及您將使用哪種類型的堆疊模式來堆疊棧板。通過將棧板堆疊成柱狀，可以最大化棧板層中的單位總數，並使用拉伸包裝機提供100%的包裝支撐，但使用交錯堆疊方法則無法提供同樣好的包裝支撐，交錯堆疊的理論最大包裝支撐約為66%。如果您使用的是典型的48″ x 40″ GMA棧板尺寸，且棧板必須適合110″的貨車內部，則裝載貨物的總實際高度必須約為100″至102″，再加上貨物上方棧板的高度。.

TI和HI：您的客戶已經熟悉的兩個數字

各種倉庫文件形式——路由指南和棧板配置圖——都使用相同的代碼：TI × HI。TI指單層中的物品數量（紙箱、托盤、桶、袋、收縮包裝包），而HI指棧板上的層數。計算TI和HI可得出貨物中的總單位數，這是配送中心用來確認貨物與採購訂單相符的計量單位，而無需檢查貨物的任何箱子。.

例如，如果一個棧板標示為16 × 4，表示貨物中有64個單位；標示為10 × 5的棧板則包含50個單位。雖然兩個棧板看起來非常相似，但它們可能包含的貨物數量差異很大，這種差異直接反映在運費成本上。因此，有經驗的工程師將TI和HI視為設計標準，而非僅僅是測量值；例如，如果他們在主紙箱上調整半英寸，就能每層多裝四個單位。.

最後，請注意TI和HI僅顯示數量，而非形狀。兩個讀數相同（12 × 5）的貨物在運輸時可能有顯著差異，這取決於紙箱是邊緣堆放還是每層旋轉堆放。.

棧板裝載方案實際包含的內容

如果您正在定義一條新生產線、建立模擬模型或填寫機器人的配方表，您所擁有的僅是設計的圖像。因此，您需要一組完整描述裝載的數據，並促進兩個部門製作相同的棧板。以下十二個欄位是最低要求，也是原因所在。 在紙箱底面尺寸確定之前規劃的生產線 往往在實際紙箱從瓦楞紙機出來後需要返工。一個單一SKU的實用方案如下。.

完成這十二個欄位後，包裝單元、人工團隊或外部倉儲設施將能精確形成相同的裝載。若遺漏其中一項——通常是超尺寸——則裝載雖符合文件上的數字，卻無法適應卡車。.

五種堆疊模式及其成本

事實上，幾乎所有棧板設計都可歸類為五大類。直列堆疊中，同一層持續堆疊至整個棧板高度。交錯模式（亦稱磚塊模式）中，箱子每隔一層旋轉90度，使不同層的箱角相互鎖定。風車模式指箱子圍繞層中央空隙排列，適用於形狀不規則的單位。分列模式表示箱子堆疊方式與前一層不同。螺旋模式適合圓形箱子或包裝的棧板。.

必須強調壓縮數據，因為這些是人們不夠重視的問題。當紙箱角保持對齊時，它們以直接方式承受負荷，因此具有箱證書中提到的壓縮值。層旋轉會將負荷路徑從角落改變到邊緣，因此根據現場數據，經典交錯堆疊的損失約為40–50%。這是累積效應。對交錯堆疊的負荷增加一英吋的懸垂，與齊平柱狀堆疊相比，該負荷的有效強度可能下降超過60%。例如，如果您的堆疊由8層額定400磅的箱子組成，那麼這就是安全交付與底層被壓扁之間的差異。.

每層單位數的實際計算方式

這是簡單的算術，但限制條件較為複雜。以48 × 40英吋的托盤和12 × 10英吋的底面積為例。首先，將48除以12得到長度（4），再將40除以10得到寬度（4）。這意味著每層可以放16個單位，如果有4層，每層高10英吋，則40英吋高度可放64個單位。.

現在是棘手的部分。用13英吋的底面積去除48沒有整除的好方法。因此，您必須讓托盤浪費2到5英吋（51到127毫米），允許懸垂，或旋轉托盤。如果紙箱旋轉90°，計數會有所不同。交錯層需要分別解決奇數層和偶數層，因為問題不再相同。.

層數的真正來源

HI由最先出現的限制決定。通常至少有三個限制。拖車內部高度約為110英吋（2794毫米）；扣除間隙、負載桿和地板高度後，實際可用負載高度約為100至102英吋。貨架可能更窄——標準貨架高度為96英吋（2438毫米），這就是為什麼可能輕鬆放入拖車的負載，卻無法放入第一個存儲點的原因。重量則從另一端限制——名義托盤容量為2500磅（1134公斤）是最大容量，大多數承運商偏好處理重量不超過2000磅（907公斤）的貨物。.

因此，將可用高度除以單位高度，將此數字向下取整，並與零售商的重量參數及路由要求進行比較。有些分銷商的硬性高度限制為48英吋（包含12英吋的托盤高度）— 這比拖車所能提供的任何限制都嚴格。如果圖案在未經此合規檢查的情況下通過檢驗，儘管計算準確，結果仍將是錯誤的。.

超越圖案調整的優化槓桿

團隊花費數週時間精煉圖案，而更大的獎勵其實存在於紙箱層級。將一個主紙箱從12 × 10英吋調整為能正確鋪滿托盤的尺寸，可以將一層的單位數從12個提升至16個。這是托盤密度提升33%的改進，且適用於該SKU所產生的每一個托盤。紙箱寬度增加半英吋的價值，可能超過任何軟體調整的效果。.

在紙箱層級之上，收益來自單元化與搬運設計，而非幾何形狀：層間滑墊用於分散負載並減少變形，膠點用於防止頂層滑動，正確施加的伸縮膜至少有三層底部包裹緊貼托盤，超過36英吋的貨物使用角板。這些是穩定性措施，而非計數措施，但它們讓您能在不增加損害索賠的情況下保持更高的計數。自動化在此也改變了經濟效益，因為 標籤與托盤化之間的紙箱自動搬運 讓您每個循環都能保持特定的底層方向與特定的包裹張力，而非依賴班次的隨機操作。.

更佳圖案的產能成本

選擇正確的圖案對循環時間與穩定性都很重要。機器能執行的最高效率圖案是柱狀堆疊，因為所有層均相同，動作也相同。交錯堆疊需要兩組座標與運動程式，因此機器人工作站必須分別處理奇數層與偶數層。對於傳統層式托盤機，基於柱狀的圖案幾乎能以最大速度運行；交錯圖案則因每個循環的因素而較慢。.

然而，機器類型比圖案規格更為重要。機器人托盤機的速度無法超過每分鐘10箱且每次抓取重量低於20公斤，而傳統托盤機在實際操作中可達每分鐘28至30個循環，且每層下放少於12箱。層式搬運機是放置整層最快的設備，從整層箱貨切換到其他類型貨物僅需2至5分鐘，而傳統托盤機則需18至58分鐘。當 生產線以每班產出量評估 而非以每托盤箱數評估時，較慢的圖案成本超過額外三箱的價值。.

自動化對圖案優化的改變

當圖案以指令形式存在，而不僅僅是貼在機器上的印刷紙張時，優化便成為一個過程的一部分，而非一次性的操作。分層圖案以放置資料庫的形式存在於系統中，該資料庫是根據單元尺寸和平台大小獲得的。配方包含有關層間交錯、旋轉及位置變化的資訊。操作員透過人機介面（HMI）選擇配方，或根據條碼或系統資訊由機器自動選擇。.

有三件事可以實施以提高此系統的效率。首先，重要的是在工作站建立之前，透過離線模擬檢查該層是否可達。無法達到第八層的圖案是機械問題，而非程式問題。其次，必須確認在系統新增新SKU時，只需調整配方，並確定由誰負責此項工作。最後，在評估邊緣支撐時，保持圖案測試的現實性非常重要，因為用理想包裝完成的圖案測試，然後再用過度填充或膨脹的箱子測試，會導致一些放置問題，這些問題會被誤認為是機器人的問題。.

配置錯誤造成的實際損失

昂貴的錯誤反覆發生。未檢查壓縮極限即改善每托盤層數，導致貨物狀況良好，但底層變形。為拖車設計而非為貨架設計。為滿足托盤數量要求而允許部分懸垂。將非分離的佔地面積視為軟體問題，而非包裝問題。在閱讀客戶路由指示前即完成圖案設計。.

還有一個更複雜的問題：創建適合機器而非貨物的圖案。適合夾具的圖案，但貨物重心過高，雖然在過程結束時看起來良好，但在拖車上會失敗。解決方案並不特別令人興奮——建立貨物模型，檢查數量並與所有可能的高度和重量限制比較，然後再調整機器。.

benlongkj 在此情境中的角色

我們應該坦率說明我們的位置。benlongkj 建造 自動化組裝系統, 、注塑模具及專用生產線——包括從模具成型、組裝、測試到包裝的MCB自動生產線。在起步階段，我們不是托盤堆垛機製造商，也不提供優化圖案的軟體。相反，我們在服務框架內提供的是工業製造序列設計，涵蓋累積、定向、標籤及檢查等過程，關注產品引入托盤堆垛的流程。.

這一點非常重要，因為通常是棧板堆垛機被指責為堆疊模式失敗的原因，而實際上，失敗的原因往往出現在更上游的某個環節。當箱子以15°旋轉、過度填充或標籤朝向錯誤時，沒有任何堆疊模式能夠解決這個問題。我們的大部分工作都是致力於創造一致的輸入，以便能夠有效地實施良好的配方。.

常問問題

棧板堆疊圖上的TI和HI代表什麼意思？

TI指的是一層中有多少單位，HI則表示棧板上有多少層。16 × 4的配置將產生總共64個單位。這兩個數字必須在規格表或流程文件中提供，因為收貨倉庫會根據這些數字檢查貨物負載，而不會拆開拉伸膜。.

如何計算每層的單位數？

使用棧板長度除以單位長度，棧板寬度除以單位寬度，然後將兩個結果相乘。例如，一個48 × 40英吋的棧板和一個12 × 10英吋的箱子，長度方向可放4個單位，寬度方向也可放4個單位，總計16個單位。如果單位無法均勻放置在棧板上，則必須在損失部分棧板空間、允許單位懸掛或放置交錯列之間做出選擇。.

直列堆疊和交錯堆疊哪種更好？

如果主要關注的是壓縮強度和循環時間，可以採用直列堆疊。如果負載需要承受長途運輸，則應使用交錯堆疊。值得注意的是，交錯堆疊需要約40%至50%的箱子壓縮強度，因為角落不再對齊，因此這不是適合重型產品長距離運輸且包裝良好的最佳選擇。.

棧板堆垛機能否在同一棧板上處理多個SKU？

當然可以。在當今自動化配方驅動的生產單元中，混合SKU和彩虹棧板的使用非常普遍；機器軟體有能力處理所需的多種產品。因此，限制僅存在於工具方面，因為用於箱子的真空吸盤無法拾取袋裝產品。.

棧板堆疊模式會影響運費嗎？

簡單來說，尺寸重量和棧板密度會導致運輸商根據實際重量或尺寸重量（以較大者為準）收取費用。實質上，棧板越密集，對於相同產品負載量，運輸批次就越少。每層12至16個單位的配置相比相同拖車尺寸，密度優化可提升約33%。.

參考文獻

• ISO — ISO 3394:2012 剛性長方形包裝尺寸標準
• NIST — Handbook 44，稱重設備的規格、公差及其他技術要求
• UL Solutions — 棧板及單位負載測試標準
• ASTM International — D4169 運輸容器及系統性能測試標準實務
• 美國環保署 — 托盤重複使用及木質包裝指導
• MHI — 單元負載及托盤化參考資料

結論

雖然棧板負載的設計不是運輸過程的一部分，但在最終設計確定之前，必須對設計進行評估，包括棧板佈局和設計保護措施。這些應在達成最終設計方案之前加以考慮。面對如何安排棧板的決策，使用者必須在兩種可用的棧板配置中選擇一種，即柱狀配置和交錯配置。這兩種配置在各自的壓縮性以及建造和拆卸時間上有所不同。在這方面，整個過程的第一步是測量放置在棧板上的運輸箱。適當尺寸的運輸箱在過程中會產生比其他任何因素更好的結果。因此，還必須確定運輸箱是否與所需的負載配置相容。.