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物流机械与设备 基础篇第三章 第一节物流系统与物流机械设备第二节物流机械设备的概念及其类别体系第三节物流机械设备的基本机构 功能 特性第四节物流机械设备的发展现状和发展趋势第五节物流机械设备管理的基本任务和主要任务 目录 本章从物流系统出发 将主要介绍物流系统对物流机械设备的要求 物流机械设备的概念及其类别体系 并对物流机械设备的基本结构 基本功能 基本特性 发展趋势 管理的基本任务 主要内容作一综合性 总体的描述 一 物流系统的基本要素物流系统是由若干个可以相互区别 相互联系而又相互作用的要素组成 处于一定的物流环境之中 为达到物流活动整体目的而存在的有机集合体 物流系统和一般的管理系统一样 都是由人 财 物 设备 信息 组织管理等要素组成的有机整体 第一节物流系统与物流机械设备 人是物流系统的核心要素 是物流系统的主体 财是物流系统中不可缺少的资金要素 物是物流系统中的基础要素 是物流劳动对象 物流信息是物流活动过程中的各环节间的联系纽带 是物流活动圆满完成的基本条件 同时 也是物流 商流间联系的纽带 组织和管理是物流系统的支持要素和 软件 起着连结 调运 运筹 协调 指挥各要素的作用 物流机械设备是物流劳动工具 是物流系统的物质技术基础 每一物流系统都配有不同的物流机械设备 用于完成不同的物流作业 物流机械设备普及程度的高低 直接反映着一个国家现代化程度和技术水平高低 决定着物流作业和作业规模 因此 物流机械设备是实现物流功能的手段和技术保证 是实现物流现代化 科学化 自动化的重要手段 物流系统的发展离不开物流设备 正确 合理地配置和运用物流机械设备 是提高物流效率的根本途径 也是取得良好物流效益的关键环节 二 物流机械设备在物流系统中的地位和作用物流机械设备是构成物流系统的重要组成要素 担负着物流作业的各项任务 物流机械设备是物流系统的物质技术基础 物流机械设备是物流系统中的重要资产 物流机械设备涉及物流活动的每一环节 物流机械设备是物流技术水平高低的主要标志 三 物流系统规划和设计对物流机械设备基本要求物流机械设备的广泛应用 使得物流效率不断提高 但物流系统机械设备不是越先进越好 越多越好 必须根据物流系统目标 即最小成本 最好的服务质量来考虑系统中的物流机械设备的配置 在物流系统规划和设计时 一般对物流机械设备提出如下基本要求 合理采用 保证快速 及时 准确 经济运送货物 尽量选用标准化器具和设备 灵活 具有较强适应性 充分利用空间 减少人力搬运 一 物流机械设备的概念物流机械设备是指进行各项物流活动所需的机械设备 器具等可供长期使用 并在使用中基本保持原有实物形态的物质资料 它不包括建筑物 装卸站台等物流基础设施 二 物流机械设备的类别体系一般最常见的是按照设备所完成的物流作业来划分 可把物流机械设备划分为 包装机械 集装单元器具 装卸搬运机械 运输机械 仓储机械设备 流通加工机械 第二节物流机械设备的概念及其类别体系 物流机械设备的类别体系 如图1 1所示 返回 缠绕式裹包机 集装箱跨运车 龙门式起重机 牵引车与挂车 叉车 一 物流机械设备的基本结构各种物流机械设备性能 用途 结构千差万别 从它们的组成的结构性能上看 一般都有四个基本组成部分 一 动力部分物流机械设备常用的动力装置有1 电动机 2 内燃机 二 传动部分1 机械传动 2 液压传动 3 液力传动 三 工作部分 四 控制部分 第三节物流机械设备的基本结构 功能 特性 1 电动机电动机是将电能转变为机械能的动力装置 它具有结构简单 使用方便 重量轻 效率高 成本低易实现自动化 没有污染等优点 又有较好的工作特性 能满足大多数物流机械设备的拖动要求 广泛用于各类物流机械设备中 物流机械设备选择配套电动机的要求是 电动机的技术性能必须满足物流机械设备的要求 电动机的容量能充分利用 电动机的结构型式和冷却方式应适应工作环境条件 电动机的经济性能应该是先进的 返回 2 内燃机内燃机是将燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的动力装置 内燃机按所用燃料分类 可分为柴油机 汽油机 煤气机等 内燃机的优点是 热效率高 功率范围广 转速范围广 启动快 配套与操作方便等 内燃机作为动力装置在物流机械设备中应用极广 如载货汽车 船舶 小型飞机 内燃机车 内燃叉车等 大都以内燃机为动力 尤其是以柴油机为动力 选择柴油机时 首先应根据其特性 判断其动力性能 转速 扭矩 功率 是否满足不同配套机械的工作要求 然后再根据所选择工作转速的负荷特性 判断所选择柴油机能否经常在经济负荷运转 如能满足上述要求 则选择是合理的 此外还应考虑柴油机的体积小 重量轻 维修方便等要求 返回 二 传动部分传动部件是将机械设备动力部分的动力和运动传给机械设备工作部分的中间装置 是连结动力部分和工作部分的桥梁 常用的动力部分都有很高的转速 而工作部分由于不同工作条件等原因 往往不需要那么高的运动速度 并且还要求进行速度的调节变化 这就依靠传动部分的特殊功能来实现 如起重机中的减速箱 传动部分是物流机械设备的重要组成部分之一 它在一定程度上决定了物流机械设备的工作性能 外型尺寸和重量 也是选型 维护 管理的关键部位 传动部分传动形式很多 物流机械设备常用的传动形式有 1 机械传动 2 液压传动 3 液力传动 返回 1 机械传动在物流机械设备传动部分中机械传动应用的较为广泛 机械传动作用主要表现在三个方面 1 传递动力 2 改变运动速度和方向 3 改变运动形式 返回 物流机械设备中常用的机械传动形式有 1 带传动是利用胶带与带轮之间的磨擦作用将主动带轮的转动传动到另一个被动带轮上去的传动方式 其优点是 传动平稳 噪音小 结构简单 可长距离地传递能量 可缓冲振动 有超载保护作用 带传动常用在内燃机搬运车辆 输送机等物流机械设备中 2 齿轮传动是用齿轮的轮齿互相啮合传递轴间的动力和运动的机械传动 其优点是 尺寸紧凑 承载能力高 传动效率高 工作可靠 寿命长 齿轮传动在起重机 输送机等物流机械设备中应用较为广泛 3 螺旋传动是通过螺杆与螺母的啮合来传递动力和运动的机械传动 其优点是结构简单 工作平稳 易于自锁 所以在流通加工机械 起重机 输送机中得到广泛应用 4 链传动是通过链条与链条齿轮连续不断地啮合来传递力和运动的机械传动 其优点是 平均传动比准确 传动效率高 可在恶劣条件下工作 输送机 起重机常采用这一传动形式 返回 返回 返回 返回 返回 2 液压传动液压传动是以液体 液压油 矿物油 作为工作介质通过液压元件来传递力和运动的传动形式 液压传动与机械传动相比 具有体积小 重量轻 反应快 冲击小 运行平稳 能实现大范围无极调速 便于布置 自润滑性能好 容易进行过载保护等优点 在物流机械设备上越来越被广泛应用 如船舶 飞机 叉车门架前倾后倾 叉车货叉上下移动都采用液压传动 返回 3 液力传动液力传动是靠叶轮与液体之间的流体动力作用来传递能量的流体传动 其优点是 缓冲和防振性好 过载保护好 甚至当输出轴卡死时 动力装置仍可运转而不受损伤 易实现自动变速和无级变速 还可以传递较大的动力 所以能广泛应用于起重运输机械以及其他冲击大 惯性大的传动装置中 此外 传动部分还有气力传动 电力传动等形式 一般来讲 在物流机械设备上也采用以上传动形式组合成的联合传动 联合传动能取长补短 发挥更大的传动效率 返回 三 工作部分工作部分是机械设备直接进行工作的部分 是一台机械设备的用途 性能综合体现的部分 也是体现一台机械设备的技术能力和水平的部分 它标志着各种机械设备的不同特性 是机械设备主要区别和分类的依据 物流机械设备中的工作部分 根据其不同的工作要求而千差万别 型式多样 有的是用来提升和装卸搬运货物 如各种起重机的吊钩部分 叉车的货叉部分 有的是用来运送货物 如飞机的货舱 载货汽车的车箱 有的是用来改变产品的形状和尺寸 如剪切机等 返回 四 控制部分控制部分是为了保证作业质量和安全 提高工作效率 减轻劳动强度 节省人力 物力而设置的那些控制器 控制部分是由控制器和被控制对象组成的系统 不同控制器组成的系统也不一样 有手动操纵代替控制器的手动控制系统 有机械装置作为控制器的机械控制系统 也有气压 液压装置作控制器的气动 液压控制系统 还有电子装置或计算机作为控制器的电子或计算机控制系统等 随着科学技术发展 计算机控制系统在物流机械设备中得到了广泛应用 返回 二 物流机械设备的基本功能物流机械设备基本功能是构成其使用价值的基本条件 由于使用目的的不同 对其基本功能也有不同的要求 一 提供完成某一方面工作的能力 二 由单机 辅机 主机组成生产线 从事物流作业 三 改变产品形状 尺寸 对产品进行深加工 返回 三 物流机械设备的基本特性物流机械设备有自身的基本特性 以区别于其他设备 掌握物流机械设备的基本特性 有利于科学地运用与管理 物流机械设备一般有如下基本特性 一 安全性要求高 二 类型繁多 三 结构复杂 技术含量高 四 电子化与自动化程度高 五 配套性要求强 需组合使用 六 寿命较长 属耐用品以上这些特性 说明了物流机械设备管理重要性 也说明了实施管理工作的复杂性和艰巨性 返回 一 物流机械设备的发展概况第二次世界大战后 工业生产 科学技术 经济得到了迅速发展 物流业以及作为物流业的硬件设施 物流机械设备也得到了相应的发展 从运输设备来看 20世纪50 60年代 散货船舶的载重量一般是几千吨至1万吨 运输的货物是以煤 大宗建材为主 水运工艺的第二次革命是将谷物由袋装改为散装 还将某些本属于散货的件货 如化肥 也改为散装运输 因此 出现了5 8万吨级的巴拿马型散货船 1987年韩国还建成了超巴拿马型的散货船 其最大载重量达到了36 5万吨 第四节物流机械设备的发展和发展趋势 20世纪60年代末 在公路上首先出现了集装箱运输 集装箱运输因为具有能实现全部机械化作业 提高装卸效率 提高货运质量 适合组织多式联运的运输方式等优点 改变了件货运输和装卸的落后状况 因此 很快地应用到水路运输上 并引发了水运工艺的第三次革命 1976年出现了第一代集装箱运输船 其载箱量仅为200TEU 航速22kn 经过20多年的发展 最近下水的第6代超大巴拿马型集装箱船 其载箱量高达8700TEU 航速达到了36kn 另外 为满足不同货物的运输要求 还出现了各种专用船舶如液货船 滚装船 载驳船 冷藏船等 twentyfootequivalentunit标准箱 系集装箱运量统计单位 以长20英尺的集装箱为标准 目前20ft集装箱货物装载量一般为10 12t 返回 汽车运输快捷 方便 能做到 门到门 输送 满足小批量 多品种的原材料 产成品的输送要求 因此 近年来公路运输发展迅速 但普通的载货卡车只能完成一般的货物运输 以满足运量要求 为满足输送货物的特殊要求 出现了越来越多的专用车辆 自卸车 罐式车 冷藏车等专用车辆 因为能有效地发挥汽车运输的功能 成为物流系统中不可缺少的设备 随着物流业的发展及运输工具的大型化 专用化 物料搬运设备也向大型化 高速 高效 多品种方向发展 其控制方式也从手动 半自动发展到全自动 返回 返回 履带起重机 汽车起重机等流动式起重机在20世纪50 60年代起重量大多为5t 8t 以后 通用型流动式起重机以中小型为主 起重量在40t以下 专用型流动式起重机向大型化发展 为满足大型石油 化工 冶炼设备和高层建筑构件安装等的需要 已生产了起重量800t的轮胎起重机 汽车起重机的起重量达到了l000t 主臂架长度121m 早期的流动式起重机大多采用机械式传动 由于液压传动具有结构紧凑 可以无级调速 操纵方便 运转平稳和安全可靠等优点 目前在流动式起重机上广泛采用 特别是大吨位的全液压起重机发展迅速 许多流动式起重机还采用液力传动 这种传动方式使液力变矩器与发动机合理匹配 发动机的转矩能自动适应行驶条件 还采用了动力换档的变速器 液压转向装置 这样大大减小了驾驶员的劳动强度 返回 返回 近代国际集装箱运输系统的迅速发展 出现了第6代集装箱运输船舶 并相应发展了岸边集装箱起重机 服务于第1 2代集装箱船舶的岸边集装箱起重机的起重量为22 68t 外伸距23 78m 而目前世界上最大的岸边集装箱起重机是由上海振华港口机械有限公司生产的 其外伸距达到了65m 吊具下起重量65t 最新研制的双小车岸边集装箱起重机的生产率达到了60TEU h 集装箱装卸起重机的电力拖动方式 从第1 2代的直流发电机 电动机组 第3代的晶闸管直流调速发展到现在的全数字直流调速 带式输送机是用来将散货和件货进行平面输送的机械 早期的移动带式输送机单机长度仅几十米 固定带式输送机单机长度不过100多米 通过采用钢绳芯带 增加驱动单元的数量 采用中间驱动方式 增大单个驱动单元的功率 增大输送带与传动滚筒间的摩擦系数等方法 使单机长度大大提高 当长距离输送时 可以实现无转载运输 目前 带式输送机单机长度最长达到15000m 最初 对带式输送机单机采用手动操作 以后对带式输送机系统中各个单机用电器控制方式进行顺序操作 目前已经发展到在中央控制室里对输送系统进行集中控制 实行无人操作及监控运行 为了提高装卸效率 散货船舶的装卸从采用门座起重机等通用设备发展到用装船机 卸船机等专用机械 目前亚洲最大的抓斗卸船机的生产率达到了2500t h 而移动式煤炭装船机的生产率达到了10000t h 弧线式矿石装船机的生产率则达到了16000 20000t h 物流产业的发展也使传统的仓储部门从被动的储存和保管功能向物流中心和配送中心等新型物流组织转化 美国于1959年开发了世界上第一个自动化立体仓库 并于1963年率先使用计算机进行自动化立体仓库的管理 1974年郑州纺织机械厂建立了我国第一个自动化立体仓库 进入20世纪80年代 自动化立体仓库在世界各国发展迅速 使用范围涉及到几乎所有的行业 仓库的规模由最初的几百个 几千个货位 发展到几万个 十几万个货位 仓储设备从最初的人工管理 手动控制发展到计算机管理和自动控制 在自动化物料搬运系统中 扫描技术 条形码技术 数据采集技术 射频数据通讯技术越来越多地运用到巷道堆垛机 自动导向车 出入库输送机等设备上 仓库的利用率达到了96 98 大型自动化立体仓库每小时可以完成500 800次出入库作业 在自动化立体仓库中 早期大多采用桥式堆垛起重机向货架存取货物 因为考虑节省土地 提高仓库面积的利用率 货架的高度增加了 货架间的巷道变窄 巷道堆垛机成了自动化立体仓库主要的堆垛设备 巷道堆垛机的高度更大 机身更窄 可以同时进行货物的垂直提升和起重机的水平运行 因此 工效更高 巷道堆垛机从最初的由驾驶员手动控制来存取或拣取货物 发展到由可编程序控制器控制 无人驾驶 自动存取货物 而且具有较高的认址搜索能力 平层认址精度和运行速度 1976年北京起重运输机械研究所研制出我国第一台滚珠加工用的自动导向车 现在承载量从50kg l00t的各种自动导向车广泛应用在仓库 货场 加工车间等场合 其中使用最多的是自动导向搬运车 近年来 已制定了各种自动导向车的技术标准和安全操作规程 并在自动导向车中采用了更完善的安全保障技术 如传感控制智能化处理技术 非线路导向技术 实时双向无错传输技术 使自动导向车在自动化物料搬运系统中更好地适应系统柔性的要求 在传统的仓库里 工人根据订货单拣取货物 再将拣取出的多种货物组合 装箱 在自动化仓库里 自动分拣机将从输送机运来的货物自动分拣 由移动式机器人或机械手将订单上所列的多种货物拣到集装容器中 这样大大提高了分拣的速度和准确性 减小了工人的劳动强度 二 物流机械设备的发展趋势纵观物流机械设备发展现状 可以看出 为适应现代物流的需要 物流机械设备有如下发展趋势 一 大型化 高速化 二 实用化和轻型化 三 专用化和通用化 四 自动化和智能化 五 成套化和系统化 一 物流机械设备管理的概念及其技术状况指标 一 物流机械设备管理的概念物流机械设备管理是指根据企业物流发展战略和物流作业要求 通过一系列的技术 经济和组织措施 对设备寿命周期内的所有设备的物质运动形态和价值运动形态进行的科学管理 正确理解这一概念 必须把握以下几点 第一 所谓设备寿命周期 指的是设备从规划 购置 安装 调试 使用 维护直到改造更新及报废所经历的全部时间 第二 设备的物质运动是指设备在使用中由于物理和化学的作用而产生磨损 疲劳和腐蚀等性能劣化 从而需要修正 改造和更新 直至报废的过程 设备的价值运动是指设备在制造产品过程中的资金转化 即使设备原有的价值和维持费用通过提取折旧和记入生产 物流 费用 逐步转移到产品 管理 成本中去 从而导致设备净值不断下降 所以 设备管理的范畴不仅包括技术管理 而且包括经济管理 以保证设备经常处于良好的技术状况 保证物流活动正常进行 第五节物流机械设备管理的基本任务和主要内容 第三 设备管理的目的是取得最佳的设备投资效果 换句话说 就是充分发挥设备效率 并谋求寿命周期费用经济 设备综合效能最高 第四 设备管理应当依靠技术进步 促进物流发展 坚持以预防为主 坚持规划与使用相结合 维护与计划相结合 修理 改造与更新相结合 技术管理 经济管理 组织管理相结合 第五 设备管理的职责是 采取一系列措施对设备进行综合管理 保持设备完好 利用维修 改造和更新等手段 保持设备工作性能 提高设备的素质 改善原有设备的构成 充分发挥设备效能 保证作业质量和设备的安全运行 降低消耗 提高物流效率 提高物流经济效益 二 物流机械设备管理的地位与作用物流机械设备管理主要是通过有效合理的管理 保证物流机械设备处于良好的工作状态 尽量避免其使用价值的下降 在保证和提高各种设备功能的同时 最大限度地发挥其综合效益 这就要求管理人员必须充分了解和掌握物流机械设备原理和性能 研究如何最有效地发挥它们的功能 提高利用率 并在此基础上 尽量减少劳动力和能耗物耗 通过正确合理的维修和保养 保持设备处于良好的技术状态 为物流活动提供坚实的技术保证 作为企业管理中的一个重要领域 设备管理地位和作用主要表现在 1 保证物流活动顺畅 2 提高物流经济效益 3 影响企业的声誉及社会形象 4 保证操作人员和货物安全 三 物流机械设备管理的特点设备管理除了具有一般管理的共同特征外 与企业的其他专业管理比较 还有以下一些特点 技术性 综合性设备管理的综合性表现在四个方面 一是现代设备包含了多种专门技术知识 是多门科学知识的综合应用 二是设备管理的内容是工程技术 经济财务 组织管理三者的综合 三是为了获得设备的最佳经