Archive for the ‘pakkaussuunnittelu’ Category

Tärinänvaimennettu pakkaus

23.9.2012

Isojen laitteiden kuljetuksessa tärinä on iskuja suurempi ongelma. Iskujen esiintymistodennäköisyys on pienempi, sillä isojen laitteiden pudottelu on epätodennäköistä. Käsin kuljetettavien pakkausten tapauksessa pudottaminen tai heittäminen on erittäin todennäköistä. Tietyt lajittelukeskukset on jopa rakennettu niin, että pakkaukset heitetään oikeaan jakeluhäkkiin.

Tärinänvaimennuksessa usein virheellisesti ajatellaan, että vaimentimilla saadaan poistettua laitteen kokema tärinä. Näin ei todellisuudessa ole, vaan vaimentimien avulla saadaan vähennettyä tiettyjen taajuusalueiden tärinän voimakkuutta, mutta vastaavasti jonkin muun taajuusalueen läpäisy kasvaa. Käytännössä siis siirretään sitä taajuusaluetta, jolla tärinä esiintyy voimakkaana laitteelle.

Käytännön suunnittelun kannalta se, että tärinän voimakasta aluetta siirretään, on ongelmallista. Yleensä ei etukäteen tiedetä, mikä taajuusalue on laitteen näkökulmasta ongelmallinen ja minkä taajuusalueen herätettä on kuljetuksessa voimakkaasti tarjolla. Molempiin löytyy tilastotietoja, mutta ne eivät välttämättä auta suunnittelijaa. Jos esimerkiksi saamme siirrettyä resonanssitaajuuden laitekaapilla 9 hertzistä 12 hertziin, on vaikea varmasti sanoa, tehtiinkö hyvä vai huono siirto. Todellisuus paljastuu vasta oikeissa toimituksissa. Jos siirto oli huono ja laitteessa ei ole käytetty ruuvilukitetta, on tuloksena rakennussarja.

Jotta vaimentimien toiminnasta saataisiin edes jonkinlainen kuva, on käytettävä pakkausratkaisu testattava. Erityisen tärkeää tämä on, mikäli ei tarkasti tunneta käytettävän vaimenninmateriaalin ominaisuuksia. Esimerkiksi polyeteenifoameissa on valtavia eroja energian absorboitumisessa tärinässä. Tietyt materiaalit vaimentavat resonansseja olennaisesti paremmin kuin toiset. Näitä seikkoja ei saa selville datalehdeltä, vaan kokonaisuuden toiminta selviää tärypöydällä.

Markkinoilla on tarjolla erilaisia valmiita vaimentimia lavoihin. Esimerkiksi Skid Mate-nimiset vaimentimet on tarkoitettu vaimentamaan tärinöitä. Kokemusteni pohjalta tällaiset valmisratkaisut eivät ole oikotie onneen, vaan niiden toiminta pitää huolella sovittaa kuhunkin kokonaisuuteen.

APGCasen tarjoama Skid Mate-vaimentimilla toteutettu vaimennettu lava. http://www.apgcases.com/skid%20mate.htm

Pakkaustyön hinta

19.8.2012

Ikean konsepti, jossa kokoonpanotyö on siirretty asiakkaan tehtäväksi on loistava. Kuluttajat katsovat keskimäärin enemmän omasta lompakosta karkaavaa rahavirtaa kuin oman ajan käyttöä. Teollisuustyössä tällainen katsantokanta johtaa kasvaviin tuotantokustannuksiin, joka johtaa herkästi tehtaan siirtoon halvempiin maihin.

Pakkaussuunnittelussa voidaan materiaali- ja rakennevalinnoilla vaikuttaa erittäin paljon siihen, miten paljon pakkaustyöhön kuluu aikaa. Esimerkiksi puupakkauksissa voidaan kansipuut ottaa pakkausvalmistajalta tai sahata itse pakkaamossa sirkkelillä. Pitkän sahatavaran ostohinta on pienempi kuin mittaan sahatun, mutta pakkausvalmistaja pystyy varmasti sahaamaan puut tehokkaammin mittaan nipussa kuin pakkaaja yksitellen. Mikäli pakkaajilla ei ole viljalti ylimääräistä aikaa, on kannattavampaa siirtää työ sinne, missä se tehokkaimmin saadaan tehtyä.

Toinen tyypillinen esimerkki on valinta muotoon valmistettujen sisäosien ja pahvisten sisäosien välillä. Pahvista stanssatut sisäosat ovat huokeita, mutta monimutkaisemmilla muodoilla muotittamalla saadaan lähes poikkeuksetta lyhyempi pakkausaika. Mikäli katsotaan vain ostohintaa, on valinta selvä: Pahvi voittaa aina. Jos kuitenkin katsotaan myös pakkaamon työaikaa, muuttuu tilanne usein toiseksi.

Alueelliset palkkaerot vaikuttavat huomattavasti eri tekniikoiden painotukseen. Materiaalihinnoissa ei ole globaalisti niin suuria eroja kuin työn hinnassa. Näin ollen Aasiassa kannattaakin usein suosia pakkaamoa työllistäviä rakenteita, joiden hankintahinta on halpa. Euroopassa painotus on toisin päin.

Myyntipakkaus kuljetusketjussa

17.6.2012

Pakkaussuunnittelussakin eri viiteryhmillä on hyvinkin erilaisia toiveita lopputuloksen suhteen. Suunnittelijaparan odotetaan täyttävän kaikkien toiveet.

Pakkaussuunnitteluprojektissa logistiikan ja markkinoinnin vaatimukset ovat tyypillisesti vastakkain. Logistiikkapuoli toivoo hyvän täyttöasteen antavaa kestävää pakkausta, joka ei pehmene kosteissakaan olosuhteissa. Markkinoinnin silmissä siintää kiiltaväpintainen kaunis offset-painatus. Budjetti ei tietysti salli erillistä kuljetuspakkausta, vaan laatikoiden pitää olla lavattavissa sellaisenaan ja kuitenkin niiden tulee saapua määränpäähän siistinä.

Tilanne on valitettavasti niin, että on valittava, tehdäänkö kuljetuspakkaus vai tyylikäs myyntipakkaus. Molemmat eivät onnistu samoilla osilla. Kuljetuspakkaus ei viehätä kuin insinöörin silmää ja myyntipakkaus hankautuu ja likaantuu kuljetuksessa. Joudutaan siis tekemään valintoja.

Esimerkiksi Applen pakkaukset ovat saaneet kiitosta ilmeestään. Pakkauksen rakenne kokonaisuudessaan on sellainen, että laitteen myyntipakkausta suojaa kuljetuksessa erillinen kuljetuslaatikko ja pehmusteet. Tässä mallissa saadaan tyylikäs pakkaus kaupan hyllylle ja kokonaisuus on hyvin suojassa kuljetuksen aikana. Valintoja tehtäessä on siis tingitty täyttöasteesta, hinnasta ja pakkausajasta visuaalisen ilmeen hyväksi. Ratkaisuun ei varmasti päädytty vahingossa.

Projektin onnistuneen läpiviennin kannalta on tärkeää, että eri tahot saadaan saman pöydän ääreen sellaisen henkilön kanssa, joka ymmärtää tekniset reunaehdot. Kun kaikki tietämys yhdistetään, voidaan tehdä tarvittavat kompromissit heti konseptointivaiheessa. Näin saadaan myös osapuolten odotustasot realistisiksi ja vältetään pettymykset lopussa.

Standardi pakkausten optimointiin

3.6.2012

Toukokuun lopulla kokoontui ISO:n pakkauksista vastaava työryhmä. Kokoontumisessa päätettiin lopullinen muoto ISO 18602 ”Optimization of the packaging system” standardille. Standardin ennakoidaan saavan virallisen statuksen tämän vuoden loppupuolella.

Standardin tavoitteena on määritellä menetelmät, joilla todennetaan pakkauksen olevan optimoitu käyttötarkoitukseensa. Laajemmin tavoitteena lienee pakkausmateriaalin käytön vähentäminen, jotta kierrätettävän materiaalin määrä vähenisi. Standardille on käyttöä, mikäli se on hyvä. En ole vielä päässyt tutustumaan sisältöön, joten en osaa arvioida käyttökelpoisuutta. Tällä hetkellä EN 13428 määrittelee jonkinlaiset ohjeet, miten materiaalin määrä minimoidaan. Kyseinen menettelytapa on kuitenkin niin raskas, että käytännössä sitä ei voi noudattaa.

Tuotantoerän vaikutus hintaan

9.4.2012

Pakkaussuunnittelussa on tärkeää tietää arvio siitä, kuinka paljon pakkauksia vuositasolla tarvitaan. Tietoa hyödynnetään ohjaavana tekijänä valmistustavan ja osien määrän valinnassa.

Pakkausteollisuus, erityisesti pahvipuoli, on suuntautunut massatuotantoon. Tuotantolinjalta tulee tunnissa jopa 20000 pakkausta. Elektroniikka- ja konepajateollisuudessa volyymit harvoin yltävät elintarviketeollisuuden tasolle. On aivan tavallista, että jotain tuotetta tehdään 500 kpl vuodessa.

Pakkauksen hintaan vaikuttaa tuotantomenetelmä ja erityisesti asetusaika. Asetusaika lienee tyypillisesti noin 15 minuuttia. Jos tehdään koko vuoden tarve kerralla, eli 500 pakkausta, on asetusaika ja tuotantoaika yhteensä 17 minuuttia, eli ajoaika jää vain kahteen minuuttiin. On varsin ymmärrettävää, että kasvattamalla tilauserää saadaan yksikkökohtaista hintaa pudotettua reilusti.

Pakkaussuunnittelun näkökulmasta tämä tarkoittaa sitä, että pienivolyymisilla tuotteilla pyritään käyttämään mahdollisimman vähän räätälöityjä osia.

Pakkausvalmistajan tuotantovälineet vaikuttavat myös järkevään tilauserään. Isolla aaltopahvitehtaalla saattaa mennä painolaattaa kohdistettaessa pienen tilauserän verran materiaalia hylkyyn. Muutaman kymmenen pahviosan erään pienempi arkkijalostaja onkin sopivampi valmistaja. Tieto potentiaalisesta valmistajasta on myös suunnittelun kannalta tärkeää, jotta voidaan ohjata tuotos sellaiseksi, että kyseisen valmistajan koneilla voidaan osa valmistaa.

Vuosimäärän ollessa yli sadantuhannen ei tuotannon asetusajalla ole juurikaan merkitystä. Tällöin pakkaussuunnittelussa voidaan keskittyä optimoimaan osan valmistettavuutta halutulle tuotantomenetelmälle sekä myös miettimään onko pakattavuuden kannalta järkevämpi käyttää yhtä vai useampaa osaa. Osien määrän lisääntyessä ei suurilla määrillä hinta automaattisesti kasva reilusti, sillä tuotantoerän kasvaessa materiaalikustannuksen määrä on suuremmassa roolissa.

Tällaisella laitteella voidaan tehdä vähän pienempiäkin eriä. Lähde:www.sweetpak.com

Raskaiden laitteiden sidonta

25.3.2012

Viime viikolla innostin lukijoitani kiinnostumaan lastinsidonta-asioista. Olin torstaina ja perjantaina aihetta käsittelevässä seminaarissa ja pohdiskelin pari päivää, miten tavarat saa pysymään pakkauksen sisällä.

Keveiden tuotteiden tapauksessa luotettavan sidonnan saa monella tavalla: Vanteilla, ruuveilla tai tuennoilla. Lisäksi tuotteen lipsahtaminen pakkauksen ulkopuolelle ei yleensä aiheuta muuta kuin  vaurioita itse tuotteeseen. Kun painoyksikkö muuttuu tonniksi, tulee asiaa pohtia vakavammin.

Ajatellaan tilannetta, jossa on 10000 kg painava tuote, joka laitetaan puuhäkkiin. Container handbook ilmoittaa, että rekkarahdissa normaali maksimihidastuvuus on 1 g, eli 9,81 m/s^2. Jos pakkaussuunnittelija päättää, että laite sidotaan alustaan vanteilla ja kitkan tuomaa pitovoimaa ei varovaisuussyistä huomioida, tulee laitteen sidonnan pakkaukseen kestää 98100 N voima.

19×1 mm PET vanne kestää 8000 N voiman. Tästä voi Container handbookin mukaan hyödyntää 70% laskelmissa. Näin ollen esimerkkilaite pitäisi kiinnittää 18 vanteella alustaan, jotta rekan jarrutuksessa ei vanteet katkeaisi. Jos vanteet vetää lavan ali, saattaa hyvinkin olla, että kannen laudat irtoavat ennen vanteiden katkeamista. Ei taida naulojen kotkauskaan riittää?

Jos laitteen kiinnityksen ratkaisee pulttaamalla laitteen lavan runkoon, saattaa sidonta autoon aiheuttaa ongelmia. Jos pakkauksen saa tuettua lavasta lujasti kuljetustilan reunoille, ei ongelmia välttämättä tule. Jos lasti päätetään sitoa vaakatasossa liinoilla, kohdistuu esimerkin noin 100000 N voima pakkauksen seinärakenteisiin. Tämä edellyttää, että pakkaus on tukeva, muutoin puunsäleet lentelevät. Pakkauksen yli tapahtuvaa sidontaa ei kannata edes ajatella, sillä sen teho ei riitä. Pakkaus pääsee liukumaan lavalla.

Esimerkistä käy hyvin selväksi se, että raskaat laitteet tulee sitoa kuljetusvälineisiin laitteen sidontapisteistä, ei pakkauksesta. Tällainen sidonta edellyttää, että mekaniikkasuunnittelija on suunnitellut laitteeseen sidontapisteet ja pakkaussuunnittelija hyödyntää ne pakkauksessa tekemällä aukot sidontapisteiden kohdalle. Lisäksi lastin sidonnasta vastaavalle henkilölle pitää saada ohje, miten sidontapisteitä käytetään.

Lavaylityksen vaikutus pinontaan

18.2.2012

Lavaylitys on eräs huonoimmista asioista, mitä kuljetuspakkaukseen voi tehdä. Tämä on tunnettu tosiasia, josta olen kirjoittanut aiemminkin. Ylitys aiheuttaa sen, että käsittelyssä lava ei ota törmäyksiä vastaan, vaan voimat kohdistuvat lavan päällä olevaan pakkaukseen. Kuormassa, joka muodostuu pahvilaatikoista, aiheuttaa lavaylitys myös pinontalujuuden heikkenemistä. Joku insinööri oli tutkinut aihetta ja todennut, että yhden tuuman lavaylitys aiheuttaa 32 % heikennyksen lavan pinontalujuuteen.

Heikennys johtuu siitä, että uloimmaisten laatikoiden ulkoseinät eivät ole lavan päällä, vaan voimat siirretään pohjan kautta. Aaltopahvin taivutusjäykkyys on heikompi kuin reunapuristuslujuus. Tästä johtuen pinon lujuus heikkenee. Ongelmaksi asia muodostuu, mikäli lavakuorman kestävyys on mitoitettu (tai se on sattunut tulemaan) marginaaliseksi käyttäen laskennassa yksittäisen laatikon puristuslujuutta.

Kuljetuspakkauksia suunniteltaessa tulee jättää vähintään 5 mm tilaa lavan reunoille. Tämä varmistaa sen, että pinot eivät pääse lipsahtamaan lavan ulkopuolelle. Tyypillinen virhe on, että tuotepakkauksen mitoituksessa huomioidaan lavan mitat, mutta unohdetaan, että tuotepakkaukset pakataan vielä ryhmäpakkauksiin. Tällä toimintatavalla saadaan joko surkea täyttöaste lavalle tai lavaylitys ryhmäpakkauksille.

Ylemmässä kuvassa on esitetty laatikoiden mitoitus siten, että ne eivät sovi lavalle. Alempi ehdotelma on pinonnassa mekaanisesti paljon kestävämpi.

Tuotekehitys on iteratiivinen prosessi

15.1.2012

Taas sattui pari tapausta RD Velhon pakkaussuunnitteluosastolla, jossa olimme tehneet työtä tomerasti pakkauksen kehittämiseksi. Sitten tuli loistoajatus ja yksinkertainen ja toimiva konsepti oli luotu.

Tällainen tapahtumasarja herättää kahdenlaisia tuntemuksia. Ensiksi tulee riemu siitä, että ongelma on ratkaistu. Sitten tulee pohdinta, että miksi ei aiemmin huomannut hyvää ratkaisua. Työmäärästä olisi säästetty suurin osa, jos neronleimaus olisi tullut heti kättelyssä.

Taitaa kuitenkin olla niin, että tuotekehityksen henkeen kuuluu useat kehittelykierrokset. Useat iteraatiokierrokset ovat myös hyödyllisiä kehityksen kannalta. Jokaisella kierroksella arvioidaan hyvät ja huonot ominaisuudet, jolloin vaatimukset myös tarkentuvat ja ymmärrys niistä paranee.

Suunnittelua ei pidä lopettaa ensimmäsen lähes kelvollisen ratkaisun löydyttyä, ei ainakaan silloin, kun lopputuloksen hinnalla on suurempi merkitys kuin suunnittelun hinnalla. Lisäkierroksilla voidaan lopputulosta parantaa ja yksinkertaistaa. Ei pidä tyytyä ensimmäseen riman ylittävään ratkaisuun.

Lisäkierroksilla saatetaan päästä myös huonompaan lopputulokseen. Jos alussa ei olla osattu määrittää kaikkia vaadittavia ominaisuuksia, voi konsepti olla väärä. Väärästä peruskonseptista ei muokkaamallakaan tule hyvää lopputulosta. Iteroidessa joutuu toisinaan tekemään kitkerän valinnan ja hylkäämään kaiken aiemmin tehdyn työn.  Päätös kannattaa tehdä ennen kuin työkalut on tilattu ja osat valmistettu. On taatusti halvempaa muuttaa pakkausta tai tuotetta ennen tuotannon aloittamista.

Pystymallinen kaappipakkaus

13.11.2011

Pakkaussuunnittelun peruskauraa on kaapin pakkaaminen. Kaappi voi olla tarkoitettu tehoelektroniikalle, tietoliikennevälineille, servereille tai vaikkapa ruuan säilyttämiseen. Käyttötarkoituksella ei juuri ole väliä pakkauksen kannalta, vaan kaikissa on samat problematiikat.

Ensimmäinen seikka, mikä pitää valita on kuljetusasento. Lentorahtiin nämä pitää kaataa, ellei halua pitäytyä rahtikoneissa. Pystyssä ei parimetrinen pakkaus mene koneen alarahtitilaan. Selällään kuljettamista kannattaa myös harkita, mikäli tuote on kovin herkkä. Tosin tällöin kannattaa kertoa mekaniikkasuunnittelijalle aikeistaan. Siellä ei välttämättä olla huomioitu ollenkaan käyttöasennosta poikkeavaa kuljetusasentoa. Vaakamallisessa pakkauksessa on yleensä haittana korkea pakkauksen hinta.

Pystyssä kuljettaminen on järkevää, jos käytettään vain rekka- tai konttirahtia. Konttikin sillä varauksella, että tavarat mahtuvat ovesta sisään. Pystypakkauksessa tuote on oikeassa asennossa saapuessaan asennuspaikalle, joskin se pitää jotenkin kammeta lavalta alas asentaessa. Suurempi etu useimmiten lienee se, että pystypakkaukseen kuluu erittäin vähän pakkausmateriaalia. RD Velhon pakkaussuunnitteluosasto on tehnyt tällaisia pakkauksia useita. Yksinkertaisimmillaan on vain lava alla ja katolla hieman suojaa. Kaappi kiinnitetän lavaan vanteilla ja koko komeus kääritään kiristekalvoon. Tukevammissa malleissa on käytetty erilaisia häkkejä. Hinta jää reilusti alle puoleen vaakamallisen pakkauksen hinnasta.

Yksinkertainen pakkaustapa edellyttää, että tuote itsessään on niin tukeva, että se ei tarvitse pehmustusta alle. Lisäksi oletetaan, että kuljetuksen aikana tuotetta ei kaadeta. Pakkauksen tekeminen sellaiseksi, että laite kestää kaatamisen, vaatii niin paljon suojausta, että saman tien kannattaa laittaa tuote valmiiksi selälleen.

Kaikkein vaativin on tilanne, jossa tuote tulee kuljettaa pystyssä, mutta se vaatii vaimentimet alleen. Tällöin pakkauksesta tulee herkästi epävakaa, sillä pehmeä alusta yhdistettynä korkealla olevaan painopisteeseen aiheuttaa voimakasta pyrkimystä kaatumiseen.

Vaimennettuja lavoja näkee yleisimmin servereissä. Näissä ilmeisesti elektroniikka on herkkää ja ainoa mahdollinen kuljetusasento on pystyssä. Vaimennettu lava ja tukeva pakkaus laitteen ympärillä edellyttää tuotteelta korkeaa hintaa. Kaikki vaimennetut lavat, joita olen nähnyt, ovat erittäin kalliita. Markkinoilla on olemassa huokeita lavajalkaan tarkoitettuja vaimentimia, mutta näiden toimivuus on kokemukseni mukaan heikkoa. En laske näitä lainkaan vaimetimiksi.

Keskeinen tekijä pakkaustavan valinnassa on mekaniikan vaatimusmäärittely. Mikäli raudasta halutaan tehdä sellainen, että kuljetus ilman vaimentimia on mahdollinen, niin siitä voidaan sellainen tehdä. vahingossa näin ei kuitenkaan käy, joten tavoite pitää saada mekaniikan lähtövaatimuksiin.

Lavan vaikutus pakkauksen luotettavuuteen

30.10.2011

Suuri osa lavalla varustettujen pakkausten ongelmista johtuu lavan kestävyydestä. Erityisesti pahvisia kontteja käytettäessä tulee lavan rakenteen olla sellainen, että se kestää trukkikäsittelyä. Jos pahvipakkauksesta vaurioituu jalka, on pinon lujuuden kanssa todellisia ongelmia.

Olen joutunut todistamaan useita tapauksia, joissa lavajalka on pudonnut lavasta, mutta tällainen pakkaus on silti laitettu pinoon siten, että päälle on laitettu vielä lisää pakkauksia. Pino on toki notkuva, mutta jos se nojaa toiseen pinoon, ei kaatumista pääse tapahtumaan. Kontti tai rekka saadaan näin lastaamalla täyteen.

On sanomattakin selvää, että yhden jalan puuttuessa painojakauma allaolevan kontin kanteen ei ole suunnitellun mukainen ja pinottavuus kärisii. Tuloksena on pakkauksen painuminen kasaan ja mahdollisesti allaolevan tuotteen vaurioituminen. Käytännössä vaurioituneiden lavojen pinoamista ei voida estää, joten lavan rakenteen tukevoittaminen on ainoa järkevä korjaustapa.

Lavan vaikutus pahvikonttien pinottavuuteen on merkittävä. Ainoa ongelmia aiheuttava tekijä ei ole lavojen jalkojen vaurioituminen. Lavan jalkojen pinta-ala ja sijoittelu on myös tärkeässä roolissa. Esimerkiksi lastulevyn tyyppisestä materiaalista valmistetuissa lavoissa on niin pienet jalat, että vähänkään suuremmalla kuormalla ne painuvat allaolevan pakkauksen kannesta sisään.

Kuorma onkin saatava jakautumaan vähintään nurkkiin ja mielellään koko pitkälle sivulle. Jos kuorma jakautuu kannelle siten, että tukea ei tule nurkkiin, pinottavuus romahtaa. Huonoin mahdollinen lopputulos lienee se, että käytetään huippulaatuista pahvia, mutta tuhotaan sen hyvät ominaisuudet tekemällä lava, joka ei hyödynnä pahvin vahvoja kohtia.