物流系统规划与分析设计—第六章物料搬运系统分析与设计

1、物流系统规划与分析设计第六章物料搬运系统分析与设计目目 录录 物料搬运物料搬运(material Handling)(material Handling)是物流系统的重要组成部分，是物流系统的重要组成部分，也是衔接其他物流活动的桥梁与手段，其活性程度和系统也是衔接其他物流活动的桥梁与手段，其活性程度和系统合理化对企业的物流效率与效益有至关重要的影响。合理化对企业的物流效率与效益有至关重要的影响。注：活性是指从物的静止状态转变为装卸搬运运输状态的难易程度注：活性是指从物的静止状态转变为装卸搬运运输状态的难易程度 据国外统计：在中等批量的生产车间里，零件在机床上据国外统计：在中等批量的生产车间里，

2、零件在机床上的时间仅占生产时间的的时间仅占生产时间的5%5%，而，而95%95%的时间消耗在原材料、的时间消耗在原材料、工具、零件的搬运、等待上。物料搬运的费用占全部生工具、零件的搬运、等待上。物料搬运的费用占全部生产费用的产费用的30%-40%30%-40%。SOSO，进行搬运系统分析，设计合理、高效、柔性的物料搬运系统，进行搬运系统分析，设计合理、高效、柔性的物料搬运系统，对压缩库存资金占用、缩短物流所占时间，优化企业内部物流系对压缩库存资金占用、缩短物流所占时间，优化企业内部物流系统有着十分重要的意义。统有着十分重要的意义。根据缪瑟的搬运系统分析理论，搬运系统分析设计包括了三个根据缪瑟的

3、搬运系统分析理论，搬运系统分析设计包括了三个方面的内涵：一是记录、描绘搬运系统现状，并将其图表化；方面的内涵：一是记录、描绘搬运系统现状，并将其图表化；二是分析搬运系统存在的问题及其原因；三是采用一定的阶段二是分析搬运系统存在的问题及其原因；三是采用一定的阶段程序模式形成系统设计方案，找到解决搬运问题的方法。程序模式形成系统设计方案，找到解决搬运问题的方法。本章将就搬运系统分析设计的基本要素、程序模式、分本章将就搬运系统分析设计的基本要素、程序模式、分析方法及其方案设计进行初步介绍。析方法及其方案设计进行初步介绍。一、概述一、概述1 1、搬运系统的含义、搬运系统的含义物料搬运是指在同一场所范围

4、内为改变物料的存放状态和空间物料搬运是指在同一场所范围内为改变物料的存放状态和空间位置，利用各种器具、采用各种方法对物料进行水平与上下移位置，利用各种器具、采用各种方法对物料进行水平与上下移动。要完成这些移动、改变物品空间位置，就要有相应的作业动。要完成这些移动、改变物品空间位置，就要有相应的作业人员、移动设备和容器人员、移动设备和容器( (搬运单元搬运单元) )、移动路线系统。、移动路线系统。物料、作业人员、移动设备与容器物料、作业人员、移动设备与容器( (搬运单元搬运单元) )、移动路径的组、移动路径的组合就构成了物料搬运作业系统。合就构成了物料搬运作业系统。物料搬运系统设计中常见问题物料

5、搬运系统设计中常见问题 搬运通道不畅通（交叉）流动原则（搬运不是为搬运而搬运）搬运通道不畅通（交叉）流动原则（搬运不是为搬运而搬运）搬运动作不连续连续搬运最经济搬运动作不连续连续搬运最经济搬运路线曲折最短距离原则搬运路线曲折最短距离原则搬运容器不标准（国际公认标准基础模数尺寸为搬运容器不标准（国际公认标准基础模数尺寸为600mm600mm* *400mm400mm）搬运机械应根据标准模数决定其性能参数）搬运机械应根据标准模数决定其性能参数）搬运活动未从系统考虑系统化原则（把各种搬运活动当作一个搬运活动未从系统考虑系统化原则（把各种搬运活动当作一个整体，其范围包括供货厂商、收货、储存、生产、检验

6、、包装、发整体，其范围包括供货厂商、收货、储存、生产、检验、包装、发货、运输和消费用户。）货、运输和消费用户。）搬运设备缺乏柔性柔性原则（用叉车（堆、卸、搬）搬运设备缺乏柔性柔性原则（用叉车（堆、卸、搬）搬运系统与生产系统不均衡搬运系统与生产系统不均衡2 2、搬运系统分析、搬运系统分析 搬运系统分析搬运系统分析(System Handling Analysis,(System Handling Analysis,简称简称SHA)SHA)就是为了就是为了解搬运系统的合理化程度，减少搬运作业工作强度，为消除不解搬运系统的合理化程度，减少搬运作业工作强度，为消除不必要的搬运作业活动、提高搬运活动的活

7、性指数，对构成物料必要的搬运作业活动、提高搬运活动的活性指数，对构成物料搬运系统的物料、人员、移动设备与容器搬运系统的物料、人员、移动设备与容器( (搬运单元搬运单元) )、移动路、移动路径及其影响因素进行分析，并将各种移动图表化，为系统布置径及其影响因素进行分析，并将各种移动图表化，为系统布置设计优化提供决策依据，以促进设施内部物流活动合理化。设计优化提供决策依据，以促进设施内部物流活动合理化。 分析的内容：分析的内容： 一：搬运的对象物料一：搬运的对象物料 二：移动的路径方向二：移动的路径方向 三：移动所采用的搬运器具三：移动所采用的搬运器具( (搬运单元搬运单元) ) 3 3、搬运系统设

8、计的目标、搬运系统设计的目标 搬运作业人员、移动设备与容器、移动路径与设施布置形成最搬运作业人员、移动设备与容器、移动路径与设施布置形成最佳组合。建立一个包括人员、程序和设施布置在内的有效工作佳组合。建立一个包括人员、程序和设施布置在内的有效工作体系。体系。二、搬运系统分析设计方程式（二、搬运系统分析设计方程式（5W1H5W1H） 三、搬运系统分析设计的基本要素三、搬运系统分析设计的基本要素 搬运系统基本影响因素是进行搬运系统分析设计的主要基搬运系统基本影响因素是进行搬运系统分析设计的主要基础数据，我们将之称为搬运系统基本分析设计的基本要素。础数据，我们将之称为搬运系统基本分析设计的基本要素。

9、P-P-产品或物料产品或物料( (零件、部件、商品零件、部件、商品) )Q-Q-数量数量( (销售量或合同订货量销售量或合同订货量) )R-R-路线路线( (操作顺序和加工过程操作顺序和加工过程) )S-S-后勤与服务后勤与服务( (如库存管理、订货单管理、维修等如库存管理、订货单管理、维修等) )T-T-时间因素时间因素( (时间要求和操作次数时间要求和操作次数) )设计要素设计要素影响特征影响特征P产品（物料、零产品（物料、零件、物品）件、物品）产品和物料的可运性取决于物品的特性和所用容器的特征。而产品和物料的可运性取决于物品的特性和所用容器的特征。而且每个工厂都有其经常搬运的某些物品且每

10、个工厂都有其经常搬运的某些物品Q数量（产量、用数量（产量、用量）量）数量有两种含义：数量有两种含义：1 1、单位时间的数量（物流量）；、单位时间的数量（物流量）；2 2、单独一、单独一次的数量（最大负荷量）。不管按哪种含义，只要搬运的数量次的数量（最大负荷量）。不管按哪种含义，只要搬运的数量愈大，搬运所需的单位费用就愈低愈大，搬运所需的单位费用就愈低R路线（起点至终路线（起点至终点）点）每次搬运都包括一项固定的终端（即取、放点）费用和一项可每次搬运都包括一项固定的终端（即取、放点）费用和一项可变的行程费用。注意路线的具体条件，并注意条件变化（室内变的行程费用。注意路线的具体条件，并注意条件变化

11、（室内或室外搬运）及方向变化所引起的费用变化或室外搬运）及方向变化所引起的费用变化S辅助服务（周围辅助服务（周围环境）环境）传送过程，维修人员，发货，文书等均属服务性质：搬运系统传送过程，维修人员，发货，文书等均属服务性质：搬运系统和搬运设备都有赖于这些服务。工厂布置，建筑物特征，以及和搬运设备都有赖于这些服务。工厂布置，建筑物特征，以及储存设施，都属于周围环境；搬运系统及设备都必须在此环境储存设施，都属于周围环境；搬运系统及设备都必须在此环境中运行中运行T时间（时间性、时间（时间性、规律性、紧迫性、规律性、紧迫性、持续性）持续性）一项重要的时间因素（即时间性）是：物料搬运必须按其执行一项重要

12、的时间因素（即时间性）是：物料搬运必须按其执行的规律；另一重要因素是时间的持续长度的规律；另一重要因素是时间的持续长度指这项工作需要指这项工作需要持续多长时间；紧迫性和步调的一致性也会影响搬运费用持续多长时间；紧迫性和步调的一致性也会影响搬运费用四、搬运系统设计的原则四、搬运系统设计的原则 1 1、规划原则、规划原则 2 2、系统化原则、系统化原则 3 3、物流顺畅原则、物流顺畅原则 4 4、精减原则、精减原则 5 5、利用重力原则、利用重力原则 6 6、充分利用空间原则、充分利用空间原则 7 7、集装单元化原则、集装单元化原则 8 8、机械化原则、机械化原则 9 9、自动化原则、自动化原则

13、1010、最少设备原则、最少设备原则 1111、标准化原则、标准化原则 1212、灵活性原则、灵活性原则 1313、减轻自重原则、减轻自重原则 1414、充分利用原则、充分利用原则 1515、维修保养原则、维修保养原则 1616、摒弃落后原则、摒弃落后原则 1717、控制原则、控制原则 1818、生产能力原则、生产能力原则 1919、搬运作业效能原则、搬运作业效能原则 2020、安全原则、安全原则 五、搬运系统分析设计过程五、搬运系统分析设计过程 1、外部衔接、外部衔接 2、总体搬运方案、总体搬运方案 3、详细搬运方案、详细搬运方案 4、方案实施、方案实施 1 1、搬运系统分析设计阶段划分、搬

14、运系统分析设计阶段划分 弄清所分析区域的全部物料进出搬运活动，将这些活动同外界弄清所分析区域的全部物料进出搬运活动，将这些活动同外界情况或外界条件联系起来考虑，力求使搬运活动与外部系统的情况或外界条件联系起来考虑，力求使搬运活动与外部系统的衔接保持顺畅化衔接保持顺畅化确定各主要区域之间的物料搬运方法。对搬运的基确定各主要区域之间的物料搬运方法。对搬运的基本路线、搬运设备大体的类型有运输单元或容器做本路线、搬运设备大体的类型有运输单元或容器做出总体决策出总体决策调试，验收，实施调试，验收，实施2、搬运系统分析设计、搬运系统分析设计(SHA)的基础流程模式的基础流程模式 设计要素：设计要素：P、Q

15、、R、S、T 1、物料的分类、物料的分类 2、布置、布置 3、各项移动的分析、各项移动的分析 4、各项移动的图表化、各项移动的图表化 5、物料搬运方法的知识和经验、物料搬运方法的知识和经验 6、初步搬运方案、初步搬运方案 7、修改与限制、修改与限制 8、各项需求的计算、各项需求的计算 方案方案X 方案方案Y 方案方案Z 9、评价、评价 最佳布置方案最佳布置方案 一、物料的分类一、物料的分类把生产系统所需储运的全部物料按搬运和储存的技术要求进行分把生产系统所需储运的全部物料按搬运和储存的技术要求进行分类，要特别注意它们的形式、特征和性质，因为这些因素影响搬类，要特别注意它们的形式、特征和性质，因

16、为这些因素影响搬运和储存的技术要求最大。一般可分为运和储存的技术要求最大。一般可分为8 8个基本类型：个基本类型：l散装物料散装物料如煤、型砂等；如煤、型砂等；l板料、型材板料、型材如金属、塑料等；如金属、塑料等；l单件物料单件物料如大型机械部件；如大型机械部件；l桶装料桶装料如油、各种粉料；如油、各种粉料；l箱盒装料箱盒装料如各种小零件；如各种小零件；l袋装料袋装料如各种粉料；如各种粉料；l罐装料罐装料如各种气体、液体、粉料；如各种气体、液体、粉料；l其他。其他。一般归为一般归为8 81010类，避类，避免超过免超过1515类类 二、移动分析二、移动分析 设施布置决定了物料搬运的起点和终点的

17、距离，设施布置决定了物料搬运的起点和终点的距离，因此，移动分析必须建立相似物料搬运作业与具体布置结合的因此，移动分析必须建立相似物料搬运作业与具体布置结合的基础上。基础上。 1 1、收集各种移动分析的资料、收集各种移动分析的资料包括：包括：（1 1）物料的类别和基本特征）物料的类别和基本特征（2 2）路线的移动距离和路线的具体情况（弯曲程度、路面情况、）路线的移动距离和路线的具体情况（弯曲程度、路面情况、气候与环境、拥挤程度、起止点组织情况）气候与环境、拥挤程度、起止点组织情况）（3 3）搬运物流强度：）搬运物流强度： 搬运物流强度搬运物流强度= =搬运量搬运量* *搬运距离搬运距离2 2、移

18、动分析方法、移动分析方法（1 1）流程分析法）流程分析法每次只观察一类产品或物料，并跟随其沿着整每次只观察一类产品或物料，并跟随其沿着整个生产过程收集资料，最后编制成流程图。该方法适合物料品种很少个生产过程收集资料，最后编制成流程图。该方法适合物料品种很少的情况。的情况。（2 2）起止点分析法）起止点分析法分两种做法分两种做法 一是搬运路线分析法观察移动的起止点来收集资料，每一是搬运路线分析法观察移动的起止点来收集资料，每次分析一条路线，并绘制成搬运路线表。适合于路线数目不太多次分析一条路线，并绘制成搬运路线表。适合于路线数目不太多的情况。的情况。 二是区域进出分析法对一个区域进行观察，收集运

19、进二是区域进出分析法对一个区域进行观察，收集运进运出该区域的一切与物料有关的资料，并编制成物料进出表。运出该区域的一切与物料有关的资料，并编制成物料进出表。适合于路线数目多的情况。适合于路线数目多的情况。搬运路线分析法搬运路线分析法 搬运路线一览表搬运路线一览表 物料类别物料类别 路线状况路线状况 物料或搬运活动物料或搬运活动 等等级级依依据据 名称名称 类别类别代号代号 起点起点 路程路程 终点终点 物流量物流量( (单位时间单位时间) ) 物流要求物流要求( (数、时、管数、时、管) ) 区域进出分析法区域进出分析法 物料进出表物料进出表 运进运进 运出运出 物料物料品种品种或类或类别别

20、每单位时间数量每单位时间数量 每单位时间数量每单位时间数量 来自来自 单位单位 平均平均 最大最大 单位单位 平均平均 最大最大 去往去往 物料物料品种品种或类或类别别 区域区域 3、编制搬运活动一览表，并在布置图上绘制流、编制搬运活动一览表，并在布置图上绘制流程图程图将各项移动的分析结果标注在布置图上，将各项移动的分析结果标注在布置图上，起到了一目了然的作用。起到了一目了然的作用。68m 18t 60m 25t 30m 18t 66m 18t 48m 18t 75m 18t A B C D E F 距离与物流指示图距离与物流指示图一、物料搬运路线与设备决策一、物料搬运路线与设备决策 物物 料

21、料 搬运路线系统搬运路线系统 物料搬运设备物料搬运设备 运输容器运输容器(单元单元) 搬运路线系统搬运路线系统 (1)(1)直接型路线系统直接型路线系统 各种物料能各自从起点移动到终点各种物料能各自从起点移动到终点 (2)(2)间接型路线系统间接型路线系统 把几个搬运活动组合在一起，在相同的路线上用同样的设把几个搬运活动组合在一起，在相同的路线上用同样的设备，把物料从一个区域移动到另一个区域。包括渠道型、备，把物料从一个区域移动到另一个区域。包括渠道型、中心型、环型三种方式，如图：中心型、环型三种方式，如图：ABCDABACBDABCD搬运途中需沿途上货或下货，可采用环型，否则采用直接型搬运途

22、中需沿途上货或下货，可采用环型，否则采用直接型 物流物流量大量大 物流物流量小量小 距离短距离短 距离长距离长 布置不合理布置不合理 物料搬运路线类型物料搬运路线类型 物料搬运设备物料搬运设备 物物流流量量大大 物物流流量量小小 距离短距离短 距离长距离长 复杂搬运设备复杂搬运设备 复杂运输设备复杂运输设备 简单搬运设备简单搬运设备 简单运输设备简单运输设备 1、散装搬运、散装搬运 在散装运输中必须不被破坏，不受损失，或对周边环境不在散装运输中必须不被破坏，不受损失，或对周边环境不造成任何危险，散装搬运通常要求物料数量很大。造成任何危险，散装搬运通常要求物料数量很大。谷物的散装搬运谷物的散装搬

23、运 2、单件搬运、单件搬运 常用于尺寸大、外形复杂，容易损坏或抓取或用架子支起的常用于尺寸大、外形复杂，容易损坏或抓取或用架子支起的物品。物品。3、容器或托架搬运、容器或托架搬运 用托盘和托架、袋、包裹、箱子或板条箱、堆垛和捆扎的物品、叠用托盘和托架、袋、包裹、箱子或板条箱、堆垛和捆扎的物品、叠装和用带绑扎的物品、盘、篮、网兜都是单元化搬运的形式。装和用带绑扎的物品、盘、篮、网兜都是单元化搬运的形式。 传统搬运、储存设备传统搬运、储存设备1 1、传输带、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

24、是连续动作、循环动作、持续载荷、路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。线固定。常见滚轴式、皮带式、托盘式和高架式。滚轴式传输带滚轴式传输带 托盘式传输带托盘式传输带 皮带式传输带皮带式传输带 高架式输送带高架式输送带 2 2、起重机、起重机这是一种将重物提升、降低或传输的装置，这是一种将重物提升、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。架吊车、堆垛机。正面吊正面吊 堆高机堆高机 3 3、工业车辆、工业车辆这是一种轮式无轨运输

25、装备，特点是可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。独立运行，进行流动作业。4 4、货架、货架为解决为解决“先入先出先入先出”的困难，提高货物存放数量，就须采用货架。常见有的困难，提高货物存放数量，就须采用货架。常见有悬臂式、流动式和货格式。货架的选取须注意货格净空尺寸、货架刚度和牛腿位置精悬臂式、流动式和货格式。货架的选取须注意货格净空尺寸、货架刚度和牛腿位置精度。度。5 5、货物载体、货物载体是指承载货物的容器，可以有托盘、托板、滑板、专用集装箱、专用是指承载货物的容器，可以有托盘、托板、滑板、专用集装箱、专用堆放架、硬纸板箱等。常用的是托盘（平式、箱式、柱式）。国际标

26、准化组织建议的堆放架、硬纸板箱等。常用的是托盘（平式、箱式、柱式）。国际标准化组织建议的托盘标准尺寸为：托盘标准尺寸为：800mm800mm* *1200mm1200mm、1000mm1000mm* *1200mm1200mm、1016mm1016mm* *1219mm1219mm、1100mm1100mm* *1100mm1100mm。6 6、电气、电子设备、电气、电子设备指为进行货物及设备检测、识别和控制而使用的电气、电子设备。指为进行货物及设备检测、识别和控制而使用的电气、电子设备。常用条形码、射频技术、扫描仪、传感器和常用条形码、射频技术、扫描仪、传感器和PCPC机。机。二、初步的搬运

27、方案制订二、初步的搬运方案制订初步的搬运方案制订，就是将物料搬运方法做初步的搬运方案制订，就是将物料搬运方法做“系统化方案汇总系统化方案汇总”，即将所确定的，即将所确定的搬运路线系统、搬运设备和运输单元搬运路线系统、搬运设备和运输单元( (容器容器) )的组合用图例符号或用工作表表达出来。的组合用图例符号或用工作表表达出来。路线路线 从从 至至 物料类别物料类别 集装单位集装单位 符号符号 建议方法建议方法 路线路线 设备设备 搬运单元搬运单元备注备注 三、方案修改和限制三、方案修改和限制 修改和限制的内容有：修改和限制的内容有：四、说明并测算可行方案的各项需求四、说明并测算可行方案的各项需求

28、 对几个初步搬运方案进行修改后，开始逐一说明和计算对几个初步搬运方案进行修改后，开始逐一说明和计算那些被认为是最有现实意义的方案。那些被认为是最有现实意义的方案。 对每一个方案需做的说明有：每条路线上每种物料的搬运对每一个方案需做的说明有：每条路线上每种物料的搬运方法，其他必要的变动，如更改布置、作业计划、生产流程、方法，其他必要的变动，如更改布置、作业计划、生产流程、建筑物、公用设施、道路等。建筑物、公用设施、道路等。 测算可行方案的各项需求，主要是：测算可行方案的各项需求，主要是： 计算方案搬运设备和人员的需要量计算方案搬运设备和人员的需要量 计算投资数和预期的经营费用等计算投资数和预期的经营费用等 五、方案的评价五、方案的评价 方法：方法：1 1、成本费用或财务比较法、成本费用或财务比较法 2 2、优缺点比较法、优缺点比较法3 3、因素加权分析法、因素加权分析法六、详细搬运方案的设