集装单元化与标准化

物 流 工 程 课 程 设 计 说 明 书物 流 工 程课 程 设 计 说 明 书题目：托盘.集装箱.集装箱运输车辆的集装单元化方案与优化 姓名： 张鹏 孙飞 王素连 学号： 班级： 指导教师： 孙宝凤 吉林大学交通学院二零一一年月十二月目录第一章 课题介绍31.1集装单元化与标准化含义及优势31.2集装单元化与标准化运用概况31.3研究对象：B&G产品（帮宝适.洗发水）41.3.1 产品装卸搬运研究的目的41.3.2 产品装卸搬运研究的任务4第二章 物流需求分析42.1P&G产品（帮宝适.洗发水）物流情况42.2产品特征及需求分析5第三章 产品物流设备的选择63.1产品仓储货架的选择63.2产品托盘的选择63.3产品搬运设备的选择63.4产品运输设备的选择7第四章 产品装箱初级方案设计84.1已知尺寸帮宝适的托盘装码设计84.2 P&G洗发水的托盘装码设计94.3产品装箱方案设计94.4产品尺寸标准化装箱优化方案13第五章 产品集装单元化与标准化优化设计155.1产品混拼托盘集装单元化设计方案155.1.1帮宝适.P&G洗发水同托盘拼装155.1.2拼装托盘装箱方案155.2产品单元化与标准化设计165.2.1产品尺寸标准化165.2.2标准化产品同托盘拼装165.2.3拼装托盘装箱方案17第六章 装箱方案比较与分析196.1装箱方案的运作效率比较196.2装箱该方案的综合比较与分析19第七章 设计总结与体会20参考文献22第一章 课题介绍1.1集装单元化与标准化含义及优势 1.集装单元化：将在生产、流通过程中无包装或有包装，如袋装、箱装、桶装等多种单件物资, 按一定量汇集在具有统一外形尺寸、重量和型式的单元容器中,形成集装单元或者单元载荷， 并以集装单元来组织物料装卸搬运存储运输等物流活动的作业方式，称为集装单元化。 集装单元标准化：物品包装与集装单元的尺寸（如托盘的尺寸，包装箱的的尺寸等）要符合一定的标准模数，仓库货架，运输车辆，运输机械也要根据标准模数决定其主要性能参数。 2.集装单元化与标准化优势：集装单元化是将规模思想运用到不同物料的搬运中，而标准化可协调物品尺寸、包装尺寸、物流集装器具尺寸以及运输车辆尺寸的关系, 使物品、包装、物流集装器具以及运输车辆等之间关系有机结合 实现物流装卸、运输、堆码和贮存等活动一体化。 图1-1其优越性主要体现在：集包装、装卸、搬运、运输储存为一个系统，统筹规划，综合考虑，可以简化环节，减少费用，实现总体优化。便于实现装卸搬运作业机械化，减轻工人劳动强度，提高工作效率。减少货物变换环节，从而减少因变换而造成的货损货差，提高物流质量，节约人力物力和费用。减少了受气候影响的程度，保证正常工作，加速货物流转，提高效率。 1.2集装单元化与标准化运用概况 认知情况：我国物流行业还处于发展初期，人们的注意力首先普遍集中在社会物流的仓储与运输之中，往往忽视生产企业物流在社会物流中的原点和衔接点的地位。随着经济的发展，我国的物流量迅速增加，尤其生产物流中物料搬运工作对提高生产效率、降低成本的重要意义，集装单元化与标准化已经成为越来越多的人的共识。 实际运用情况：当前生产的集装单元化储运机具的品种和数量还很少，器具和容器的盛装水平和切换的柔性度远远不能满足需要，因此，企业的各部门往往是各自设计与制造，一方面因专业技术力量不足，导致闭门造车式的“土办法”，既浪费精力又耗费资源；另一方面，又没有通用的标准，彼此之间无法做到及时互换，阻碍了物资流通的社会化，即我国的集装单元化与标准化的运用情况存在明显不足，亟待改善。 研究方向：（1）对于每品种产品进行集装单元化与标准化，按照需求比例及需求量运送相应的集装单元；（2）对于不同种类产品进行按照需求比例进行在一个单元里进行集装单元化，以更好的运用集装单元的标准化合理运送，提高运输工具的利用率，减少产品在物流活动中的轮换周转。1.3研究对象：B&G产品（帮宝适.洗发水）1.3.1 产品装卸搬运研究的目的 本次课程设计的对象为B&G产品：帮宝适、洗发水,通过对两种产品的集装单元化与标准化设计，协调仓储、装卸搬运、运输之间的作业关系，从而达到充分地利用搬卸设备、设施，提高运作效率，降低运作成本的目的。 1.3.2 产品装卸搬运研究的任务 1.根据帮宝适、洗发水两种产品的特性进行仓储、装卸搬运、运输设备的选择； 2.根据产品既定尺寸分别对帮宝适、洗发水两种产品进行产品集装单元化与标准化设计：（1）单一品种产品托盘装码与装箱的方案设计与优化；（2）两种产品根据需求比例同托盘拼装方案设计与优化及相应装箱方案设计；（3）进行不同方案的比较与分析评价。第2章 物流需求分析2.1P&G产品（帮宝适.洗发水）物流情况 调研分析市场订货周期的需求量：宝洁公司始创于1837年，是世界上最大的日用消费品公司之一。每天，在世界各地，宝洁公司的产品与全球一百六十多个国家和地区消费者发生着四十亿次亲密接触。一九八八年，宝洁公司在广州成立了在中国的第一家合资企业广州宝洁有限公司，从此开始了其中国业务发展的历程。宝洁大中华区总部位于广州，目前在广州、北京、上海、成都、天津、东莞及南平等地设有多家分公司及工厂。图2-1各厂址主要生产产品：广州化妆品、卫生用品、家用产品北京洗衣液、洗衣粉天津化妆品上海卫生用品成都洗衣粉 通过调查发现，其中P&G旗下的帮宝适与洗发水都是从广州总部通过集装箱运输到北京地区，再由北京发往东北地区和西北地区。洗发水按不同品牌分为飘柔、海飞丝、潘婷、沙宣等；按不同包装分为瓶装与袋装；瓶装按不同型号分为330ml、460ml等。其中330ml型洗发水为P&G洗发水竞争市场主要产品。表1：下表为洗发水与帮宝适07-08、08-09年度产品需求量产品 年份07年7月-08年6月 08年7月-09年6月洗发水1186,000,1159,000帮宝适313,000317,000 洗发水北京年运量约为486，000瓶；帮宝适北京年运量约为122，000件；通过以上数据易知每次订货批量洗发水与帮宝适比例约为4/1，按30天为一个订货周期即30天/周期 ，订购洗发水约为40000件 ，订购帮宝适约为10000件。2.2产品特征及需求分析 1.帮宝适产品属性及物流需求：单件帮宝适长宽高分别为4180mm、254mm、389mm，重5.5kg可堆叠，均匀受力时可承重约为70kg，可立放、立方水平旋转、侧放、侧放水平旋转、躺放、躺放水平旋转，常温下保存，避免阳光直射。 2.洗发水产品属性及物流需求：单瓶洗发水长宽高分别为95mm、44mm、180mm，330ml/瓶，重约为350g：每箱洗发水容量为2*6=12瓶，外箱长宽高分别为276mm、199mm、189mm，每箱洗发水重4.5kg（包含外包装），可堆叠，均匀受力时可承重约为100kg，可立放、立方水平旋转，常温下保存，避免阳光直射。第三章 产品物流设备的选择3.1产品仓储货架的选择 由于本次研究对象B&G产品（帮宝适.洗发水）的产品特性且包装单元为小件货物，故采用应用广泛的可调式托盘货架，如下为托盘货架的简单介绍：（1）托盘货架以储存单元化托盘货物，配以巷道式堆垛机及其他储运机械进行作业。 高层货架多采用整体式结构，一般是由型钢焊接的货架片(带托盘)，通过水平、垂直拉杆以及横梁等构件联接起来。其侧面间隙6，考虑在原始位置货物的停放精度，堆垛机的停位精度，堆垛机及货架的安装精度等；货物支承的宽 度。，必须大于侧面间隙凸，免得货物一侧处于无支承状态。 （2）托盘式货架利用率高，存取灵活方便，辅以计算机管理或控制，托盘式货架基本能达到现代化物流系统的要求，既适用于多品种小批量物品，又适用于少品种大批量物品。托盘式货架在高位仓库和超高位仓库中应用最多. （3）目前都才用自由组合方式，易于拆卸和移动，可按物品推码的高度，任意调整横梁位置，又可称为可调式托盘货架。3.2产品托盘的选择 目前国际上使用的托盘并无统一标准，种类较多，如下为使用比较多的托盘种类：1. 800mm1200mm为欧式托盘2. 1000mm1200mm为通用标准托盘3. 1016mm1219mm (40in48in)为美式托盘4. 1100mm1100mm为日、韩、台湾采用的日式托盘5.新国际标准退步，在800mm1200mm和1000mm1200mm两种尺寸基础上又加了日式1140mm1140mm澳式托盘6.我国重点推行1210和1111规格，优先推荐1210的托盘规格。而宝洁公司采用大多为1210型货架即10001200mm。3.3产品搬运设备的选择 托盘式货架单元货架跨度一般在4m以内，深度在1.5m以内，低、高位仓库货架高度一般在12m以内，超高位仓库货架高度一般在30m以内。根据可调式托盘货架及仓库，低、高位仓库大多用前移式电瓶叉车、平衡重电瓶叉车、三向叉车进行存取作业，货架较矮时也可用电动堆高机，超高位仓库用堆垛机进行存取作业。此种货架系统空间利用率高，存取灵活方便。洗发水采用前移式叉车与窄通道叉车： 图3-1帮宝适采用手推车：图3-23.4产品运输设备的选择 P&G产品（帮宝适.洗发水）产品的国内远途运输多采用铁路货运的方式，故本次设计以铁路集装箱为运输单元:集装箱选型集装箱规格：高宽长 20英尺集装箱：20英尺8英尺8英尺 外部尺寸：1 内部尺寸：0最大总重：20320kg第四章 产品装箱初级方案设计4.1已知尺寸帮宝适的托盘装码设计 表2：帮宝适产品集装包装物理指标产品规格长度（mm）宽度（mm）高度（mm）毛重（kg）容量帮宝适4192543894.5168片/箱 托盘拼装方法 ： 每层货物摆放方法运用启发式的块算法：L=1200mm,W=1000mm,假设（W，L，l，w）为一托盘装箱尺寸，如果在托盘的边S(S=L,W)上可以找到一对非负整数（p，q）满足pl+qwS且S-pl-qwb,则称（p，q）为S的有效割，记为E（S,p，q）。如对长边L的有效割（p，q），可以安排W/w行p列的横箱块和W/l行q列的竖箱块（其中r为不大于r的最大整数）。接下来看竖箱块上是否可以再放一行横箱。同样对短边W进行类似计算，最后以最多的箱子数为最优解。货物层数要求：为保证货物稳定程度，货物重心高度不超过托盘边长的。 下列分别为每种货物摆放方式的托盘拼装结果： 帮宝适拼装托盘A:l=419 ，w=254 帮宝适拼装托盘B:l=419，w=389 帮宝适拼装托盘C:l=389，w=254图4-14.2 P&G洗发水的托盘装码设计 表3：P&G洗发水集装包装物理指标产品规格长度（mm）宽度（mm）高度（mm）毛重（kg）容量洗发水2761991894.512瓶/箱由于洗发水的产品特点只能竖放，同样根据启发式的块方法及高度方面条件可到以下洗发水的托盘拼装方案：洗发水拼装托盘：l=276，w=199图4-24.3产品装箱方案设计20ft铁路集装箱：0（mm)。运量：帮宝适10000箱；洗发水：40000箱 ；集装箱货物顶部与箱顶距离50mm。方案一：帮宝适托盘A与洗发水托盘装箱：帮宝适20个集装箱（绿色），洗发水18个集装箱（黄色）和1个零担集装箱（黄色），共39个集装箱，764个托盘。图4-3图4-4图4-5图4-6方案二：帮宝适托盘B与洗发水托盘装箱:帮宝适21个集装箱（绿色），洗发水18个集装箱（黄色）和1个零担集装箱（黄色），共40个集装箱，781个托盘。 图4-7剩余货物有如下两种装箱方式： 图4-8方案三：帮宝适托盘C与洗发水托盘装箱:帮宝适25个集装箱（绿色），洗发水18个集装箱（黄色）和1个零担集装箱（黄色），共44个集装箱，864个托盘。 图4-9三种帮宝适托盘与洗发水托盘装箱方案的比较: 表4：三种方案集装箱、托盘使用量组合方式集装箱总数托盘总数方案一帮宝适托盘A与洗发水托盘39764方案二帮宝适托盘B与洗发水托盘40781方案三帮宝适托盘C与洗发水托盘44864 从上述表格中我们可以看到在托盘上装码同一产品，即托盘装码难度几乎不变的情况下，方案一：帮宝适托盘A与洗发水托盘组合为使用集装箱数目和托盘数目最少的方案，故此时方案一为当前几种方案中的最优方案。4.4产品尺寸标准化装箱优化方案物流模数是确定集装单元尺寸的基础, 在确定集装单元尺寸参数时, 可采用“逆推法”, 由已经选定的运输设备、输送设备、装卸搬运设备的尺寸来推算最佳的集装单元尺寸,结果如下： 表5：产品原尺寸与标准后尺寸产品规格长度（mm）宽度（mm）高度（mm）毛重（kg）容量原帮宝适4192543894.5168片/箱标准化帮宝适4003003334.5168片/箱原洗发水2761991894.512瓶/箱标准化洗发水4003001891027瓶/箱帮宝适与洗发水尺寸标准化后托盘拼装： 图4-10 集装箱装箱方案：帮宝适16集装箱（绿色），洗发水16个集装箱（黄色），1个混装集装箱。图4-11图4-12 图4-13剩余货物如下拼装：帮宝适（绿色），洗发水（砖红色）图4-14图4-15第五章 产品集装单元化与标准化优化设计5.1产品混拼托盘集装单元化设计方案 5.1.1帮宝适.P&G洗发水同托盘拼装 按照B&G产品（帮宝适.洗发水）既定尺寸进行托盘混合拼装结果如下：每个托盘上帮宝适箱数与洗发水箱数分别为20箱，80箱，此时二者比例为1:4.图5-1 5.1.2拼装托盘装箱方案运用混合拼装托盘进行集装箱装载使用42个集装箱，834个托盘。图5-2相应的装载单元： 图5-35.2产品单元化与标准化设计 5.2.1产品尺寸标准化根据帮宝适.P&G洗发水产品要求及物流基础模数将产品尺寸标准化为: 表6：P&G产品原尺寸与标准后尺寸产品规格长度（mm）宽度（mm）高度（mm）毛重（kg）容量原帮宝适4192543894.5168片/箱标准化帮宝适4003003334.5168片/箱原洗发水2761991894.512瓶/箱标准化洗发水4003001891027瓶/箱 5.2.2标准化产品同托盘拼装 按照产品标准化尺寸进行托盘拼装结果如下：每个托盘上帮宝适箱数为15个，洗发水箱数为25. 图5-4 5.2.3拼装托盘装箱方案 根据标准化尺寸产品拼装托盘进行集装箱装箱：共使用35个集装箱，689个托盘。（为满足每个集装箱中产品比例帮宝适箱数：洗发水箱数=1:1.77,每个集装箱中使用19个混装托盘，1个洗发水托盘,此时比例为：1:1.75)图5-5 相应的装载单元： 图5-6 剩余货物如下拼装：帮宝适（绿色），洗发水（砖红色）图5-7图5-8第六章 装箱方案比较与分析6.1装箱方案的运作效率比较已知所用集装箱内部尺寸长、宽、高分别为5867mm、2330mm、2350mm；托盘长宽分别为1200mm、1000mm。为方便托盘在集装箱内的搬运，需要为叉车在高度方面预留50mm的作业空间，故最大空间利用率为86%。表7：不同方案中设备使用量及利用率既定尺寸产品标准化尺寸产品托 盘单一产品集装箱数目：20（帮）、19（洗）托盘数目:400（帮）、364（洗）集装箱总数:20+19=39托盘总数：400+364=764空间利用率；74.1%（帮）81.7（洗）集装箱数目：17（帮）、18（洗）托盘数目:334（帮）、356（洗）集装箱总数:17+18=35托盘总数：334+356=690空间利用率；85.9%（帮）85.9%（洗）托盘混装产品集装箱总数:42托盘总数：834空间利用率；71%集装箱总数:35托盘总数：689空间利用率；85.9%6.2装箱该方案的综合比较与分析 假设从广州运至北京单位集装箱费用为10000元，单位托盘费用为100元。当托盘产品为单一产品时共节省集装箱4个，节省托盘为74个，共节省费用为47400元；当托盘混装产品时，共节省集装箱7个，共节省托盘145个，共节省费用为84500元。洗发水集装箱空间利用率由原来的81.7%提升到85.9%，接近目标值86%；帮宝适集装箱空间由原来的74.1%提升到85.9%，接近目标值86%。为满足市场洗发水与帮宝适需求比例4/1，由于标准化每箱洗发水由12瓶增加到27瓶，此时需求比例变为1.7778/1。第一种方案当托盘为单一产品时，底面10个托盘均摆放洗发水，顶面10个托盘均摆放帮宝适，此时单位集装箱内洗发水与帮宝适比例为1.6667；第二种方案当托盘为混装产品时，此时单位集装箱内洗发水与帮宝适比例为1.75。综上所述两种方案均可满足市场需求比例1.7778。当考虑到货物分配难易性时，第二种方案更优；当考虑到仓储性与集装单元化原则第一种方案更优。第七章 设计总结与体会 本次课程设计的主要内容为根据具体产品需求对仓储、装卸搬运、运输中机械设备的协调与选择，以及产品的集装单元化与标准化方案的设计与分析评价。 在对物流设备的选择过程中，我们了解到物流设备的的多样性与复杂性，设施设备的选择应该综合考虑厂房规模、流动物料的属性、设备的属性等因素，进行设施设备的合理选择以使设施设备之间得到良好衔接的同时又不浪费成本。 在对产品进行集装单元化与标准化的过程中，由于产品本身的产品特性及相应的物流需求，我们可以得到很多种集装单元化方案以及集装单元化与标准化方案，通过比较我们得到本次研究范围的优化方案，并且根据实际运用对集装单元化与标准化有进一步的了解：整体认识：集装单元化所形成的标准整体单元，一种按一定单元将杂散物品组合在一起, 是属于包装的形态。在实际运用过程中应考虑到集装单元