4物料搬运系统设计

1、15.1.1 意义（从数据中看问题） 中等批量的生产车间里，零件在机床上的时间仅占生产时间的5%，而95%的时间消耗在原材料、工具、零件的搬运、等待上。 据统计，搬运费用占总生产费用的30%40%25.1.2 什么是物料搬运： 对物品进行搬上、卸下、移动的活动。 搬上、卸下改变物料的存放状态。 移动（搬运）改变物料的空间位置。5.1.3 什么是物料搬运系统： 将一系列的相关设备或装置，用于一个过程 或系统中，协调合理地 将物料进行移动、储 存和控制。 思考：沙钢卸料时为何要往地上甩？思考：沙钢卸料时为何要往地上甩？物理改变只增加成本该系统的设计取决于物料特性和种类3n直达型指物料从起点到终点经

2、过的路线最短，适合于物流量大或特殊要求的物料。n渠道型指物料在预定路线上移动，与来自不同地点的其他物料一起运到同一终点，适合布置不规则或搬运距离较长的物料。n中心型各物料从起点移动到中心分拣处，然后再运到终点，适合物流量小且搬运距离长的物料。BCADCBAAB4直达型渠道型或中心型物流量距离物流量距离物流量大且搬运距离长说明了什么？5 5.4.1 依据依据：距离与物流量的大小 思考：思考：n距离短，物流量小，选何种类型设备？n距离短，物流量大，选何种类型设备？n距离长，物流量小，选何种类型设备？n距离长，物流量大，选何种类型设备？6不适宜的观点为了完成任务，赶快去买一台运输机或 增添一排货架（

3、长远目标、标准化）。这台叉车是属于我们部门的，你们不能 随便用（部门利益与整体利益）。我也不知道还需要什么搬运设备，管他 的，先申请了再说（明确问题）。设备肯定越高级越好了（简化原则）。这家设备商和我们是老关系了，买他的 没错的（比较原则）。物料搬运设备及用具对搬运效果及成本会有直接影响75.5.1 考虑因素考虑因素n 物料的特征和运动方式n 设备的技术性能：能否胜任工作n 经济因素：成本、性价比n 能耗：是否符合电力供应情况n 备件、维修和存放方式（托盘、 箱器）、搬运频率复杂搬运设备简单运输设备简单搬运设备复杂运输设备距离物流量设备的类型、型号和数量8易燃、易损、重量、形状 水平式（滑道、

4、推车、运输机、索道） 垂直式（升降机、起重机、卷扬机） 倾斜式（连续运输机、提升机、卷扬机） 多平面式（旋转起重机） 95.6.1 起重搬运设备起重机、起重电梯、叉车、小型搬运车、无人搬运车工业机器人。5.6.2 运输机械卡车、拖车、连续运输机。105.7.1 传输带这是一种将物料沿固定路径移动的装置，可以通过电气、重力或手工等方式对其进行操作，特点是连续动作、循环动作、持续载荷、路线固定。常见滚轴式、皮带式、托盘式和高架式。非 柔 性 不 可 重 构 传 输 带 优 缺 点 传 输 带 种 类 优 点 缺 点 滚 轴 式 可 搬 运 热 的 材 料 容 易 安 装 可 作 临 时 储 存 物

5、 料 用 不 适 合 传 送 易 变 形 的 物 品 只 能 处 理 表 面 光 滑 的 物 品 皮 带 式 可 处 理 精 细 物 品 可 倾 斜 速 度 快 、 噪 音 小 拉 力 不 易 控 制 托 盘 式 有 利 于 自 动 化 物 料 易 排 列 受 托 盘 尺 寸 限 制 速 度 慢 高 架 式 节 约 地 面 空 间 布 局 简 单 可 临 时 存 物 减 少 了 可 用 空 间 屋 脊 需 有 承 载 力 11是一种将重物提升、降低或传输的装置，特 点： 是间歇动作、重复循环、短时载荷、升降运动。 常见高架吊车、堆垛机。非柔性不可重构起重机优缺点 种类 优点 缺点 高架吊车 可

6、处理较重物料 节约地面空间 提升距离大 需加固系统 柔性差 操作慢、安装费高 堆垛机 自动化程度高 可高层、高密度存储 需导轨 只能与托盘配合 路径固定，不柔性 121314工业车辆这是一种轮式无轨运输装备，特点是可独立 运行，进行流动作业。非柔性不可重构车辆优缺点 种类 优点 缺点 卡车 传输路径灵活 可传输体积的大、重量大的物体 操作空间大 维护费用高 叉车 操作灵活、转弯半径小 劳动强度低 有一定提升能力 一般与托盘配合使用 不适合长距离传输 15自动引导小车自动引导小车（AGV）一种用电池供电、无人驾驶的工业货车，可以通过编程进行路径选择和定位。通常与其他自动化系统集成起来使用（如CN

7、C机床、工业机器人），从而获得集成、柔性自动化的综合效益。AGV 的优缺点 优点 缺点 可编程，高柔性 故障恢复比较容易，易维护、可靠性高 可与其他自动化系统联接 不会对厂房构成固定的障碍 投资大 要求厂房空间大 主计算机停机将导致系统停机 不适合大批大部件的传输 1617最初级的方法是将每个AGV在缓冲站的停位点联接成线。但生产实际中，AVG不可能穿过任何设施，而且须考虑一定的转弯半径。一般地，AGV转弯半径为车长的75%取货点AGV轮廓线路示意图AGV优化路径18工业机器人可沿规划好的路径搬运重物，适合再柔 性装配中搬运或从事危险工况。 工业机器人的优缺点 优点 缺点 可重复完成某项工作，

8、精度高 可在三维空间操作 可进行危险工作 价格高 受布局限制 控制程序编写、调试周期长 19n 净载重量：确定载重堆机械手臂所产生的最大力矩。n 精度：由最小移动距离、可重复性和准确性三个因素n 组成，其中最小移动距离由定位数据存储精度决定，准确性和可重复性由机械齿轮和连接件的反弹及变形决定。n 速度：由整个装配操作完成的周期决定。20基对象尺寸、形状、重量机器人的任务机器人的需求载荷与机器人尺寸的比较可行的车间层计划区域被处理对象尺寸、形状、重量装配技术载荷与机器人尺寸的比较选择开始选择结束寻找其他更合适的机器人机器人的选择方法21222324案例解析：案例解析： 某企业在厂内新建5座综合性

9、（普通）库房，每座库房面积为60*15=900m2，每座库房年吞吐量1.9万吨（与库容量和出入库频率有关），存放物品为单件，最大单件重量为5吨，问：如何合理配置搬运装卸机械设备？解：解：（1 1）预设库房机械设备配置系数）预设库房机械设备配置系数K K（案例中预设K=95%）tcQQK仓储过程总物流量年）吨设备能完成的物流量（/衡量仓库作业机械化程度的一个参数。K越大，机械化程度越高）5.8 搬运设备合理配置方法25（仓储机械设备能力）万吨，如无两次搬运的选取：万吨仓储物资重复搬运系数仓库年吞吐量)(025. 9%95*5 . 9*) 121()(5 . 95*9 . 1*)(1KQQHQtc

10、nit26（2）机械设备类型选择：）机械设备类型选择：类型选择依据：单件、最大重量5吨、库房面积60*15。初选两种机械配置方案：主要参数 方案 机械类型 额定起重量(t/Qe) 工作运行速度(m/min)_ 跨度 （m） 结构特征 1 桥式起重机 5 70 13 .5 通用双梁 2 叉车 5 15 3.5 内燃平衡重式 为叉车最小外侧转弯半径。 27（3 3）确定各类机械工作状况参数：）确定各类机械工作状况参数： 载重量系数:平均一次吊装或搬运的物资重量与QC的比值 时间利用系数:设备年平均工作小时与t的比值单位工作小时平均吊装或搬运货物次数（由运行距离、运行速度及所需时间确定）年日历工作小

11、时（h/年） 一班制工作时间t=7*280=1960h/年 两班t=14*280=3920h/年nt 设备类型 n t 桥式起重机 0.45 6 0.7 1960 叉车 0.45 4 0.65 1960 28（4 4）机）机械设备数量配置械设备数量配置 ： 每座库房所需机械台数： Qci第I类机械承担的物流量（t/年） )(6 . 1)(96. 0)(叉车台桥式起重机台ieciitnQQZ29调整调整 a、每座库房配置一台5吨桥式起重机或两台五吨叉车则可 b、根据叉车具有机动性特点，可多库共用，5个库房只需配备1.6*5=8台即可 c、叉车若全部用5吨叉车，则既浪费又不方便，需要重新调整叉车载

12、重组合 根据5座库房机械作业物流量（0.95*1.9*5=9.025） 及平均载重量 5*0.45=2.25,同时考虑物品单重分布状况得到叉车配置，见下表:30 由上表可知：8台叉车年物流作业量9.22吨9.025吨，满足要求。叉车配置表：起载重量 台数 n t 5 2 0.7 0.65 4 1960 3 3 0.8 0.65 4 1960 2 2 0.8 0.65 4 1960 1 1 0.7 0.65 4 1960 31（）确定机械配置方案：）确定机械配置方案： 5座库房各配置1台5吨桥式起重机； 5座库房共配置8台叉车（5t的2台、3t的3台、2t的台、t的台）。 再根据机械设备配置的经

13、济性原则最后 确立方案325.9.1 阶段结构n 弄清所分析区域的物料进出情况。n 编制总体搬运方案n 编制详细搬运方案n 方案实施335.9.2 程序模式：主要输入因素：P、Q、R、S、T1、物料的分类3、各项移动的分析4、各项移动的图表化2、布置5、物料搬运方法的知识和理解6、初步的搬运方案7、修改和限制8、各项需求的计算方案A方案C方案B9、方案的评价选定物料分析移动分析方法分析（确定合理经济的搬运方法）345.9.3 主要数据 P （Product） Q （Quantity） R （Route） T （Time） S （Supporting Service）35物料分类的依据：物料分类

14、的依据：n物料的可运行n物流条件物料分类程序：物料分类程序：n标注所有物品的名称n记录其物理特征n分析各类物料的特征n确定物料类别n编制物料特征表36收集各种移动分析的资料收集各种移动分析的资料n 物料的分类n 路线的起点、终点和搬运路径n 物流的物流量和物流条件移动分析方法移动分析方法n 流程分析法（品种少或品种单一时）n 起止点分析法（路线数目不太多的情况）n 编制搬运活动一览表37示 例 1： 某 厂 铅 笔 装 配 物 料 流 程 图 （ 简 图 ） 方 法 动 作 说 明 （ 现有 或 拟 采 用 的 ） 储存 停留 检查 运输 操作 距离（ m） 数 量 估 计 时 间 (min)

15、 附 注 1 储 存 在 仓 库 内 D 1200 0.25 2 手 推 车 送 至 开槽 开 沟 机 D 8 1200 10.00 削 薄 的 板 ， 每 箱 包括 1200 个 每 伴 四 件的 木 版 （ 共 2400） 3 在 底 部 开 槽 ， 顶面 开 四 个 沟 D 600 0.13 一 次 通 过 串 列 机 械 4 送 往 嵌 铅 机（ 半批 见 9） D 8 600 手 推 车 5 等 待 嵌 铅 机 D 600 坯 料 在 批 次 间 等 待 6在 机 构 的 料 斗内 装 料 D 600 20.00 在 机 械 工 作 时 装 料 7在 木 版 上 嵌 铅芯 D 推 杆

16、 式 机 械 8 检 验 铅 芯 充 填 ，移 动 到 装 上 板 机 D 由 机 床 照 管 人 在 机械 工 作 时 于 钢 平 台上 检 验 38示 例2 ： 搬 运 路 线 表 起 点 ： 原 料 库 项 目 ： 6 1 9 终 点 ： 压 力 机 车 间 制 表 人 ： K R L 日 期 ： 5 月1 8 物 料 类 别 路 线 状 况 距 离 2 8 0 m 物 流 或 搬 运 活 动 特 定 等级 依 据 名称 代号 起 点 路 程 终 点 物 流 量（ 即 单位 时 间的 数 量 物 流 要 求（ 数 量 要求 、 管 理 、时 间 要 求 ） 钢板 A 用 桥式 起重 机堆

17、 放 穿 过 露天 场 地到 达 在 剪 切机 旁边 ， 地方 有 限 平 均 每天6 0 张 必 须 与 剪切 机 计 划步 调 一 致 托盘货物 B 物 料在 托盘 上起 运 生 产 厂房 ， 电梯 至 三楼 预 焊 接线 ， 极为 拥 挤 平 均 每天1 8 托盘 与 每 天 的油 漆 进 度密 切 练 习 小件 E 从 料架 上取 下 ，放 在存 放区 穿 过 两个 门 ，生 产 厂房 的 底层 交 通拥 挤 分 布 在小 件 所用 的3个 不 同的 料 架上 平 均 每天3 0种 ， 共1 6 0 0 个 运 送 时 间间 隔 为1天 、 2 天 或1 周 39示 例 3： 物 料

18、进 出 表 区 域 ： * 项 目 ： * 日 期 ： * 运 进 操 作 或区 域 运 出 每（ 单 位时 间）数 量 每 （ 单 位 时间 ） 数 量 产 品过 物料 名 单位 平均 最大 来自 去往 单位 平均 最大 产 品或 物料 名 1 2 3 4 5 6 7 8 备 注 ： 物 料 进 出 表 说 明 ： 本 表 用 于 汇 总 某 一 区 域 全 部 运 进 和 运 出 的 搬 运 活 动 1、 列 出 所 有 进 出 物 料 ， 包 括 数 量 和 起 止 点 2、 说 明 给 区 域 内 物 料 所 进 行 的 事 宜 3、 把 进 一 步 解 释 以 上 数 据 的 有 关

19、 资 料 写 在 备 注 栏 内 40示 例4 ： 搬 运 活 动 一 览 表 空 桶 （ a ） 其 他 物 品 （ d ） 从 至 线路情况 距离 物 流量 物 流条 件 等 级运 输 工 作量 物 流量 物 流条 件 等 级运 输 工 作量 物流量 运 输工 作量 等级 铁 路 车辆 至 空桶 库 1 2 5 0 2 / b ,e A /7 2 7 O 原 料 库至 化 工厂 4 9 1 0 5 / c ,d 0 /9 1 5 9 1 A 2 .7 4 .3 6 4 3 8 .7 4 7 .3 E 物 流 量 4 .7 1 1 1 5 .7 运输工作 量 1 1 .3 1 3 4 1 4 5 .3 每 类 物料 合 计 标定等级 O E 代 号 线 路 情 况 1 无 站 台 ， 室 外 作 业 2 有 站 台 ， 在 起 点 不 准 堆 放 3 露 天 ， 道 路 良 好 ， 不 拥 挤 代 号 物 流 条 件 或 其 他 a 稳 定 ， 物 流 变 化 小 b 间 歇 搬 运 c 物 流 波 动 ， 有 急 件 41物料搬运常见问题和基本原则：物料搬运常见问题和基本原则：n搬运通道不畅通（交叉）流动原则n搬运动作不连续连续搬运最经济n搬运路线曲折最短距离原则n搬运容器不标准标准化原则（国际公认标准