料搬运系统设计

1、第六章物料搬运系统设计第一节 物料搬运系统的根本概念第二节 物料搬运系统分析SHA第三节 单元负载学习内容引导案例由于高度柔性的要求倾向于开展大规模定制生产，为此世界知名的某计算机打印机制造公司需要重新思考其MH系统，大规模定制生产以顾客需求为出发点，直接接受来自单个顾客的订单，在任何时间生产任何数量的产品，这就要求MH更具柔性，以便高效提供各种零部件进行装配；要保证装配人员可得到装配任何产品结构的零部件，需要将装配线安装在尽可能接近手边、足够储存物料，为此开发了带有移动支架的工作站，所需要的零部件直接储存在装配线或者移动支架上；尽可能减少仓储，4个小时内从供给商或者供给商仓库中直接运送物料到

2、装配线上JIT；为支持JIT，使用了看板管理系统，每个装料箱和托盘都有一个看板卡片，卡片上有条形码，用手持扫描仪便可扫描条码，并立即传输信息和刷新库存记录，根据库存和订单情况，通过 或EDI传送采购单给供给商补充库存。物料搬运人员围绕生产线并专注在自己管辖的区域，从生产线附近的存储区域搬运零部件并滑落到移动支架上，然后被快速组装，每天可完成八百份订单。 大多数零部件储存量仅供1天生产之用，局部零部件储存量仅供2小时生产之用。由于减少了MH工作，不用将物料移动、分拣、排序、无需一次又一次的将物料搬来移去，从而显著降低了本钱。物料搬运系统设计意义物料搬运是制造企业生产过程中不可缺少的辅助生产过程；

3、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%；物料搬运系统设计与设施布置设计紧密相连，不可分割；现代物料搬运系统有助于实现产品增值运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理。物料搬运系统设计 解决重点物料搬运是一个系统工程，牵一发而动全身，因此必须抓住重点。重点注意如下：1 理解掌握物料搬运系统的设计原那么2 物料搬运路线的选择与设计3 物料搬运设备分类与选择4 系统搬运分析设计5 其他物料搬运分析技术一、何谓物料搬运 什么是物料搬运？ 对物品进行搬上、卸下、移动的活动。

4、 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。美国机械工程师协会对物料搬运的定义：包括任何形式的物料的移动(Moving)、存储(Storing)、保护(Protecting)和控制(Controlling)的艺术和科学。二、物料搬运系统设计的目标正确的数量正确的物料正确的环境正确的顺序正确的方位正确的地点正确的时间正确的本钱正确的方法三、物料搬运系统的原那么指导原那么方案原那么系统原那么流程原那么单元负载原那么空间利用原那么标准化原那么人因化原那么机械化原那么弹性化原那么简单化原那么电脑化原那么能源原那么生态原那么重力原那么平安原那么布局原那么本钱原那么维护原那么汰旧原那么系

5、统整合方面物料搬运原则可能改善生产力的现象和机会1.指导原则系统需求不明，如物料搬运设备的功能和顾客需求内容不合2.计划原则缺乏物料搬运的中长期计划，未排定物料搬运设备的短期使用日程3.系统原则物料搬运中发生迟延，物料流程中有障碍，因物料短缺导致停机，作业顺序不平衡，设备及车辆停滞未用，物料运错地点，到货日期不准时，多项订单同时出货，在制品控制不良4.流程原则未及时分派设备，物料因书面作业而等待，未使用自动辨识系统，制造前未预先准备零件，接收工作没有预先告知搬运作业与设备方面5.单元负载原则缺乏使负载单元化及稳定化的设备，未使用托板搬运的单元负载，内部使用物料未实施单元化6.空间利用原则储存空

6、间过度浪费，物料直接堆放在地板上，通道太多，储放空间不足，接收及运送时物料堆放地板，不善于利用立体空间7.标准化原则厂内容器缺乏标准化，缺乏单位负载的标准，作业途程未标准化，物料搬运设备缺乏标准化，物料搬运系统未模块化，工作站未模块化，托板架的规格不一致，未按ABC分类储放，未依零件编号顺序储放，零件编号缺乏标准化8.人因化原则人工装载技术欠佳，操作着为取物料而移动，用手举升的危险性9.机械化原则利用直接劳力搬运，搬运设备不足，物料供应的移动技术不合格，用人工装卸托板，缺乏吊车及牵引车10.弹性化原则固定路径的搬运工作使用可变路径的搬运设备，现有系统无法扩充或转换11.简单化原则重复搬运，物料

7、流程倒退，储存规划太繁琐12.电脑化原则引导式通道缺乏轨道指示记录，出货单未按出货顺序打印，累积的订单以人工分类13.能源原则物料搬运设备空转，自动物料搬运设备使用率低，工业机器人使用率低，缺乏能源使用安排以避免尖峰负荷，电池充电次数太多，照明能源的效率差。14.生态原则充电区通风不良，环境控制区域隔绝设计不良15.重力原则物料由高层向低层移动16.安全原则简陋、危险的自制搬运设施，工作人员未预先训练，没有警卫保护物料，用托板悬吊负载，负载超过地板、货架及结构负荷，设备运转超速，货架未标明正反面，缺乏自动洒水装置及火警报警器，危险性及易燃性的物料未给予明确标示和隔离，消防设备不完整，出入口不安

8、全，没有火灾的应变计划17.布局原则搬运距离很长，途经交叉，工作场所布局不良，服务区配置不当，检验点位置不当，通道及储存位置未标示，通道长度未规划，缺乏窄道及特窄道储存设备。物料搬运设备与出入口未配合，停车站没有升降台，停车站没有围篱，停车站得门数不恰当，未适度分散接收及运送作业，灯光、加热器及风扇摆设不当。物料储放的通风、空调及温度不适当。物料、人员或设备移动距离过长，墙及天花板隔离不合理18.成本原则掌握过多的物料，搬运设备闲置，过多的承运费用，间接费用很高19.维护原则物料搬运设备维修成本过高，未清除过多的废品，负荷梁下垂或货架扭曲，没有预防保养计划20.汰旧原则搬运设备不适用，没有设备

9、更新计划，搬运设备老化其他物料搬运人员未设奖励制度四、物料搬运系统的考虑因素WHY为何搬运WHAT搬运什么WHERE何地WHEN何时HOW怎么做WHO何人做+物料+方法搬运分析物料搬运问题时需要考虑的因素（1）物理特征（2）数量（3）区域（4）起点与终点（5）路线与距离（7）速度（6）次数（10）人工（9）搬运设备（8）搬运单位否定6W1H在应用中的要点“Why将应该做的与已做的分开。“What和“Why明确搬运的正确物料。“Where、“When和“Why确定必须执行的移动。“How和“Why确立使用的正确方法。“Who和“Why谁能作出更好的设计。在考虑可能搬运方案时，应该同时兼顾短期及长

10、期的效果并且保持存疑态度。五、物料搬运系统的研究范围与有关活动 研 究 范 围有 关 活 动1在供应商工厂内的包装和装箱2在供应商工厂内装卸台上的装载3自供应商之运输4自己工厂的卸货作业5收料验收作业6原料和零部件的储存7分发原材料至生产区8生产过程中的储存9生产过程中的搬运10工作区域的搬运11部门内的搬运12部门间的搬运13工厂内的搬运14搬运有关的辅助功能15包装(为客户的)16成品的仓储17装箱(为运送保护的)18装货与运送19送至客户处的运输20工厂间的运输21相关记录的保存1搬运方法2储存方法3装货和卸货的技术、方法4包装(为客户的)5装箱(为运送保护的)6包装、卸货和搬运方法的测

11、试7设定搬运、包装和储存的规范及标准8设备可行性研究9搬运及储存设备的选择10辅助设备的评估与选择11容器的选择(厂区、包装、运送)12搬运设备的修理、保养政策和程序13损害防止(原物料和产品)14安全15训练16节省成本方法的研究17搬运成本的计算和成本控制方法18搬运设备、方法、程序等的不断改进19相关的书面作业、控制和沟通系统六、物料搬运活性系数物料活性系数是一种度量物料搬运难易程度的指标。物料搬运活性是指物料的存放状态对搬运作业的方便(难易)程度。搬运活性系数用于表示各种状态下的物品的搬运活性。活性指数确定原那么七、物料搬运的单元化装载量越大的搬运，每单位的搬运本钱愈低，因此促发了单元

12、负载观念的形成。单元化是将不同状态和大小的物品，集装成一个搬运单元，便于搬运作业，故也叫做集装单元化。集装单元可以是托盘、箱、袋、筒等，其中以托盘应用最为广泛。物品的搬运单元化，可以缩短搬运时间、保持搬运的灵活性和作业的连贯性，是搬运机械化的前提。八、物料搬运的标准化标准化是指物品包装与集装单元的尺寸(如托盘的尺寸，包箱的尺寸等)，要符合一定的标准模数。这有利于物流系统中各个环节的协调配合，在易地中转等作业时不用换装，提高通用性，减少搬运作业时间，减轻物品的散失、损坏，从而节约费用。1物流根底模数物流设施与设备的尺寸根底。 物流根底模数尺寸是标准化的根底，目前ISO中央秘书处及欧洲各国已根本认

13、定600mm400mm为根底模数尺寸。2. 物流模数集装单元根底模数尺寸。 集装单元根底模数尺寸，可以从600mm400mm按倍数系列推导出来，也可以在满足 600mm400mm的根底模数的前提下，从卡车或大型集装箱的分割系列推导出来。物流模数尺寸 以1 200 mml 000mm为主，也允许1200mm 800mm及1 100mm1 100mm等规格。 物流根底模数尺寸与集装单元根底模数尺寸的配合关系 1000第二节 物料搬运系统分析SHA物料搬运系统分析SHA(System Handling Analysis)，物料搬运包括物料、产品、元件或物品的移动、运输或重新安放。通常需要设备、容器和

14、一个包括人员组成的搬运系统。所以物料搬运的根本要素是物料、移动及方法。和SLP类似，SHA是： 一种解决问题的方法 一系列依次进行的步骤 一整套关于记录、评定等级和图表化的图例符号一、物流搬运系统的分析过程物料分析移动分析方法分析确定合理经济的搬运方法主要输入因素：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的分类：按照物料的物理特性、数量、频率和控制特征加以分类。工厂布置：物料的移动必须就现有或方案中的工厂布置方案加以分析，故应设定一个工厂的

15、布置方案。 物料移动分析：针对布置方案中每一物料的每一流程的数量、路径、型式加以分析。物料移动的可视化：对上述物料移动的流动强度、距离加以具体化的图形表示，如操作流程图、流程程序图、多项产品程序图或从至图上加注或图示流动强度及距离等。 物料搬运方法的知识与了解：搬运设备的了解和资料收集以作为分析搬运方法的根底。 初步的搬运方案：在物料分类、分析物料的移动和了解搬运方法的知识后，即应对物料搬运方案做一根本的决策，寻找物料可行的假设干搬运方案。 搬运方案修正与调整：配合设备需要、实体限制，针对布置方案或设备设计做一修正与调整，以作为方案选择的根底。 设备、人力本钱的计算：针对各个方案计算出设备所需

16、的投资与操作本钱，作为选择的依据。 各搬运方案的评估与方案选择：就各个搬运方案的可行性大小、经济合理及将来扩充等因素评估搬运方案及选定设计方案。 “物料系统搬运分析的内容如何进行物料的分类如何分析物料的各项移动如何在平面布置图上使物料的移动能够“一目了然如何选择和标注搬运设备如何评定最有效的搬运方法方式如何进行物流的详细规划，并制定实施方案二、物料分析1. 物料的定义 ： 物料是指一般企业经营活动中，所投入的人力、财力、技术方法及管理之外的有形财物中，除固定资产，如机器设备以外的统称。一般物料大致可分为以下七项：(1)原料或材料；(2)间接材料或办公用品；(3)在制品；(4)零部件；(5)成品

17、；(6)剩余物料；(7)除以上六项的其他物料等。2. 物料的分类 一般物料从型态上可分为固体、液体、气体等。从包装上可分为单件、包装件及散装等。从搬运的观点特别着重其“可运输性 (Transportability)来分类，也就是说依据其影响搬运方法、运输方式的特性来加以区别，可以简化搬运的分析，并有助于搬运问题的解决。其分类方法可以用实体特性和其他特性两项来说明。 3. 实体特性 大小：如长度、实度、高度等。重量：单件重或单位体积的重量(即密度)。形状：扁平状、曲面状、紧密形、松散形或不规那么状等。损坏风险：例如易碎的、易爆炸的、易污染的、有毒的或易腐蚀的等风险。状况：例如不安定、粘稠的、热的

18、、湿的、脏的、配对的等特性。 4. 其他特性数量：例如每批批量、总数量、相对数量等。时效：规那么性、紧急性、季节性等。 特殊控制：如政府规定、厂内标准、经营政策等。 5. P-Q分析分类物料，获得物料搬运方法的概念 运用P-Q分析的方式，将物料分类，以获得处理物料搬运方法的概念。作为物料搬运方法和确定单元负荷的依据。高数量项目(快速移动项目)低数量项目(缓慢移动项目)6. 物料分类汇总表例 物料分类汇总表 制表人：张大钧 制表日期：76-6-5 大中化学公司新营厂 第 1 页 共 1 页物料分类分 类 基 准典型例子名 称代号实体特性其他特性1空圆桶a新的或空的金属圆桶1831h 35磅币供应

19、商交货的时间与数量有很大的变化，特别具有季节性标准金属桶2满圆桶b金属桶内装满油或化学品.等，1831h平均每个重300磅20-30种不同的项目，有一些季节性需求变化对于油品必需遵守政府有关规定限制成品油桶3袋装品c多层塑胶袋装磨料、化学品、花生等、平均尺寸32168，平均90磅重约100种项目，稳定的需求流程，相当大的总数量饲料袋包装4其他项目d纸箱、纸盒、捆包；市购品的小包装，不同尺寸和形状，重量从1到50磅重每种项目数量很少，但经常需要；有少数项目需严密控制维他命纸仑5加仑酒精铁丝卷、水泥三、移动分析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

20、置结合的根底上。1、收集各种移动分析的资料包括：1物料的类别和根本特征2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3搬运量： 搬运量=物流量*搬运距离2、移动分析方法1流程分析法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的情况。2起止点分析法分两种做法 一是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的情况。 二是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。适合于路线数目多是情况。3、编制搬运活动一览表，并在布置图

21、上绘制流程图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。搬运活动一览表表6-5将各流程图上有关物料移动路径和流动强度按照物料ABC分析的方式予以分类，以了解其移动的相对重要性和将采取的对策。我们可依物流强度大小区分为 A、E、I、O 四个等级，并以颜色加强标明，即可掌握整体物料移动的重点所在。 距离与物流指示表物流量/t距离/m座标指示图物流 距离表F-D图(流量-距离图)当忽略不同物料、不同路线上的物料搬运本钱差异，各条路线上物料搬运费用与ijdij成正比，那么可以将总的物料搬运费用C记为 C = 6-3 假设不同作业单位之间的物料搬运量相互独立。为了使总的搬运费用C最小，那么

22、当ij大时，dij应尽可能小，当ij小时，dij可以大一些，即ij与dij应遵循反比规律。从而有 1/d 6-4 因此，一个良好的布置方案的各作业单位之间的物料搬运量与搬运路程成双曲线形曲线函数关系。F(dm,fm)(dk,fk)(d2,f2)(d1,f1)D根据分析的需要，按照确定的物流量和距离，可将流量距离图划分为假设干局部，如图中划分为、四个局部。划分的目的，是为了发现不合理的物流。从图中可以看出，局部的物流不合理，因为物流量大且距离远。讨论1、同一布置方案中，如果作业单位之间存在dij大、ij也大的情况，说明作业单位i与j位置布置不恰当，应靠近布置，且路线应短捷。反之，如果dij小、i

23、j也小，说明作业单位i与j相对位置可以远离、道路可以长一些。dfAB讨论2、不同布置方案之间的物流距离基准曲线之间存在以下数种情况，如下图。A中方案1的基准曲线I1在方案2的基准曲线I2下方，说明方案1的物流状况更好；图B中I1和I2相交，对于I1来说，d大时f也大，一般来说方案2更好些。dfABBI2I1dfABAI2I1四、搬运方法分析将一定类型的搬运设备与一定类型的运输单元相结合，并进行一定模式的搬运活动，以形成一定的搬运路线系统。每个搬运方案都是几种搬运方式的结合。这一过程须建立搬运方法工作表、需求计算表和评价表。1、确定搬运方法：1根据搬运路线系统选择原那么确定搬运路线直达、渠道、中

24、心直达型即物料由起点直接送至迄点，不经过其他转接站，其所经过的路线为最短。适合于物流量大或特殊要求的物料。渠道型物料经过事先订定的通道而流至目的地，有时与其他物料共同使用这条通路，来回运送移动。此型态对于流动强度不高，移动距离较长时较为经济，尤其是当物料流程不太规那么且布置非常扩散时适用。 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。BCADCBAAB物料搬运路线的选择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 ？2根据搬运设备选择原那么确定搬运设备类别、规格、型号简单的搬运设备：距离短，物流量小；简单的运输设备：距离长，

25、物流量小；复杂的搬运设备：距离短，物流量大；复杂的运输设备：距离长，物流量大。3根据物料分类一览表确定运输单元2. 方案的修改和限制-除考虑搬运路线、设备和运输单元外，还须考虑正确、有效设备操作，以及协调、辅助物料搬运正常进行的问题如生产和库存的协调。常涉及的修改和限制内容有：已确定同外部衔接的搬运方法；物料存放方式；空间限制；投资限制；现有生产流程限制3、说明和各项需求的计算对修改后的几个初步搬运方案，应逐个方案进行说明和计算，其内容包括：1每条路线上每种物料搬运方法的说明；2搬运方法之外的其他必要的变动说明如更改布置、作业方案、生产流程、道路等3计算搬运设备和人员需求量4计算投资和预期经营

26、费用4、方案评价常用费用比较法和加权因素比较法5、搬运方案的详细设计在初步方案确定下来的根底上，解决具体取货、卸货的搬运方法小结P、Q、R、S、T物料特征表搬运方法指示图物料进出表搬运活动一览表特征表分类表物流图（坐标简图）流程图搬运路线表需求计算表评价表少量物料较多物料SLP与SHA的相互关系1、两者出发点都是力求物流合理化 SHA重点在于空间的合理规划，使得物流路线最短，在布置时位 置合理，尽可能减少物流路线的交叉、迂回现象。 SLP重点在于搬运方法和手段的合理化，既确定合理的搬运方法，选定合理的搬运设备，使搬运系统最优。2、两者相互制约，相辅相成 主要是设施布置时就应同时考虑搬运系统的要

27、求。 其他物料搬运分析技术搬动重量比率分析 搬运活性分析 空搬运分析搬动重量比率分析(1) 物料搬运工作量的大小，曾一直是以搬运重量与搬运距离的剩积来衡量的，这种方法在分析和处理有关生产现场物料搬运回问题时暴露出比较突出的缺点，因为生产现场物料搬运中实际花费时间多、劳动强度大的是物料的取放，而不是物料的移动，然而这种方法却把取放所花费时间和劳动量忽略了。 针对这种情况，可通过计算搬运重量比率来分析和找出搬运中存在的问题。搬运重量比率的计算公式为：搬运重量比率搬运重量累计值/产成品净重量搬动重量比率分析 (2)上式中的搬运重量累计值，是把由人力每次取放或移动物品的重量累计后的数值。由此可见，通过

28、简化与合并搬运作业、减少搬运环节和搬运次数、实行单元化搬运或提高搬运机械化水平等，都可以降低搬运重量比率。搬运重量比率可以用来分析不同搬运工序的劳动强度与好坏程度，亦可用来分析某工序改善后比改善前减少了多少搬运工作量，尤其是用比照不同局部的搬运工作量最为有效，通过比照分析，便可找出需要改进的重点。搬运活性分析法通过计算每种物料搬运的平均难易性指数，分析和比较在不同物料搬运上的工作情况，找出需要改进的主要对象。某物料搬运的平均难易性指数计算公式为：显然，某种物料搬运的平均难易性指数越低，说明物料流转过程中需要手工搬运和手工操作的作业越多，在该种物料搬运方面所做的工作也就越差，因而应把该种物料的搬

29、运作为需要改进的主要对象。平均活性指数 适用的改善措施 2.3 全面使用工业拖车，以输送机与叉车为中心，重点在于节省搬运工空搬运分析空搬运属于无效搬运，在搬运作业中有许多空搬运是可以减少或消除的，应把它作为分析与改进的对象。为了找出重点改进对象，可对从事搬运作业的人员包括根本生产工人。测定其它搬运距离满载搬运距离和空搬运距离，然后用下式计算出空搬运系数，进行比较分析。空搬运系数小于或等于1为良好。如果大于1的空搬运系数有多个，那么把其中最大者作为重点改进对象。 现场物料搬运的改进现状调查发现问题找出主要问题确定改进目标分析原因提出措施实施措施结果评价步骤一:物料搬运现状调查，发现存在的问题有无

30、只重视物料的移动而轻视物料取放的现象有无过多的空搬运或无效搬运的现象有无根本生产工人参与搬运作业过多的现象有无只注重节省搬运工人而导致生产效率下降有无因将物料平地散放而多花费劳动力的现象有无因将物料散乱放置致使取放物料时出现费时费工的现象是否注意到了搬运阻力有无为了实现直线型布置而造成过多的无效搬运有无因为先进先出而在搬运上造成费时费工的现象各生产环节和工序之间有无重复取放等浪费劳力的现象搬运作业之间的衔接处有无重复取放等浪费劳力的现象物料搬运流程中有无不平安之处有无因布局不合理造成搬运距离较长的情况有无因布局不合理造成搬运费用高的情况步骤二:找出主要问题，确定改进目标偏重物料的移动相当于无视

31、物料的取放偏重搬运的重量相当于不注重搬运阻力和劳动力消耗偏重实载运往等于无视空搬运无视搬运工以外的搬运等于轻视由于根本生产工人负担搬运给生产带来的不利无视地面放置和散装放置将带来劳动力的浪费偏重搞先进先出将带来仓库作业困难和空间利用不充分偏重搞直线布置将带来设备布局不合理，无效搬运过多由问题和错误得到以下改进线索由于根本生产工人参与搬运而影响生产效率和产品质量无效取放。表现为物料放置不良，再次整理，重复取放无效移动。表现为布置不合理，空搬运使用人力过多。表现为人力移动、人力操作和浪费劳力过多从以上改进线索，便可导出如下改进目标线索目标基本生产工人参与搬运提高生产效率，保证产品质量无效取放、移动减少搬运作业使用人力过多减少搬运劳力步骤三:测定分析问题的原因，制定改进措施如果空搬运较多，可通过绘制布局图式的搬运工序分析图来进行空搬运分析，找出产生空搬运的原因和需要改进的地方，制定改进措施。如果是搬运劳力浪费大，可进行搬运重量比率分析，找出搬运作业量最集中的环节，把分析与改进的重点放在该处。如果在搬运中手工作业和时间浪费较多，那么应进行搬运难易性分析和搬运高度分析，查出搬运难易性指数较低的环节，设法改进。总之，要针对具体问题选择分析方法，测定产生问题