設施規(guī)劃第5章物料搬運系統(tǒng)設計

第1章緒論第2章設施選址第3章設施布置規(guī)劃第4章物料搬運與倉儲設備第5章物料搬運系統(tǒng)設計第6章倉庫運作和規(guī)劃第7章設施布置問題建模、計算機輔助設計和仿真第8章

設施規(guī)劃綜合案例物料搬運系統(tǒng)設計5.1概述5.2物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5.3物料搬運系統(tǒng)分析方法Chapter55-1概述物料搬運的目標2物料搬運的原則3物料搬運的含義1物料搬運簡單地說就是運用各種動力和搬運機械將物料保質、保量、及時、安全、經濟、高效地搬離和運到指定地點。物料搬運是設施規(guī)劃的重要組成部分，物料搬運系統(tǒng)的改變都將影響設施布局，同樣，布局的改變也會改變物料搬運系統(tǒng)。物料搬運的五個特點：移動、數(shù)量、時間、空間和控制。5-1-1物料搬運的含義物料搬運的主要活動有物料的移動、存儲、保護和控制。物料搬運有四個基本量：移動量、空間量、速度率、搬運量。物料搬運的目標：正確的數(shù)量、正確的物料、正確的狀態(tài)、正確的順序、正確的時間、正確的成本、正確的搬運。5-1-2物料搬運的目標（19）減少皮重（20）控制庫存量5-1-3物料搬運的原則1、計劃原則以獲得系統(tǒng)整體最大工作效益為目標，規(guī)劃所有的物料搬運和物料存儲工作。2、系統(tǒng)化原則盡可能廣泛地把各種搬運活動當做一個整體，使之組成相互協(xié)調的搬運系統(tǒng)。其范圍包括供應廠商、收貨、儲存、生產、檢驗、包裝、成品儲存、發(fā)貨、運輸和消費用戶等。3、物流通暢原則在確定生產順序與設備平面布置時，應力求物流系統(tǒng)的最優(yōu)化。5-1-3物料搬運的原則4、精簡原則減少、取消或合并不必要的運動和設備，簡化搬運工作。5、利用重力原則在可能的條件下，盡量利用重力搬運物料，但應注意防止磕碰。6、充分利用空間原則最大可能地充分利用建筑物的整個空間。7、集裝單元化原則盡可能采用標準容器與裝載工具集裝物料搬運，以利搬運過程的標準化、集裝化。5-1-3物料搬運的原則8、機械化原則合理采用搬運機械設備和提高搬運機械化程度。9、自動化原則在生產、搬運和儲存過程中采用合理的作業(yè)自動化。10、最少設備原則考慮被搬運物料各方面的特點，包括運動方式和搬運方法，選擇最少設備。11、標準化原則使搬運方法、搬運設備、搬運器具的類型、尺碼標準化。5-1-3物料搬運的原則12、靈活性原則在專用設備并非必要的情況下，所采用的搬運方法和搬運設備應能適應各種不同的搬運任務和實際應用的要求。13、減輕自重原則降低移動式設備的自重與載荷的比重。14、充分利用原則力求使人員和設備得到充分利用。15、維修保養(yǎng)原則為全部搬運設備定制預防性保養(yǎng)和計劃維修制度。16、摒棄落后原則合理更新陳舊設備和過時方法。5-1-3物料搬運的原則17、控制原則利用物料搬運工作改進對生產、庫存和接訂單、發(fā)貨等工作的控制管理18、生產萬能原則使用搬運設備促使系統(tǒng)達到所要求的生產能力19、搬運作業(yè)效能原則以搬運一件單元或物所消耗成本的指標考核搬運作業(yè)的效能。20、安全原則為保證搬運安全，提供適合的方法和設備。5-1-3物料搬運的原則5-2物料搬運作業(yè)分析和方法選擇物料分析2物料搬運方法及選擇3物料搬運程式11）Why?為什么要做這些搬運？搬運作業(yè)是否必須的，是否可以消除？可以通過合并操作，操作間的搬運可以被消除；可以通過把機器合并來消除搬運等。2）What？要搬運什么？需要對搬運對象進行分析，了解其類型、大小、性狀、質量和搬運數(shù)量。3）Where?從哪里取物料？搬運到哪里？如果這些搬運每次都是相同的，可使用固定路徑技術（如傳送帶等）；如果這些搬運從一個地方到另一個地方是變化的，可使用可變路徑技術（如搬運車輛等）；如果搬運路徑較短，可以使用重力（如滑道、滾輪等）。4）When?什么時候需要搬運？這種搬運是一天一次還是兩次？如果這樣，需要使用工業(yè)卡車。如果是在1min內搬運多次，可以使用傳送帶。5）How?如何搬運？是用手工？用傳送帶？還是用叉車搬運等。6）Who？誰來搬運物料？進行這些工作要什么技能？誰應接受培訓，以服務和維護物料搬運系統(tǒng)？誰應參與到系統(tǒng)的設計工作中？7）Which？采用什么方案？有很多方案都可實現(xiàn)同樣的目的，但是方案的成本效益比最高？5-2-1物料搬運程式5-2-1物料搬運程式6W1H問題可以總結如下：1）“Why”確定系統(tǒng)要完成的任務；2）“What”明確和分析要搬運的正確物料；3）“Where”和“When”確定要執(zhí)行的移動；4）“Where”、“When”、“Who”和“How”確定合理的搬運方法；5）“Which”評價各搬運系統(tǒng)的設計方案。搬運系統(tǒng)分析設計過程如下：一、物料分類

按照物料的物理性能、數(shù)量、時間要求或者特殊控制要求進行分類。物料分類的基本方法是：①固體、液體還是氣體;②單獨件、包裝件還是散裝物料。但在實際分類時，是根據(jù)影響物料可運性(即移動的難易程度)的各種特征和影響能否采用同一種搬運方法的其他特征進行分類的。5-2-2物料分析5.2.2.1物料分類分析一、物料分類

按照物料的物理性能、數(shù)量、時間要求或者特殊控制要求進行分類。2、物料的主要特征區(qū)分物料類別的主要特征如下：1)物理特征(1)尺寸，長、寬、高。(2)重量，每次運輸單元重量或單位體積重量(密度)。(3)形狀，扁平的、彎曲的、緊密的、可疊套的、不規(guī)則的等。(4)損傷的可能性，易碎、易爆、易污染、有毒、有腐蝕性等。(5)狀態(tài)，不穩(wěn)定的、粘的、熱的、濕的、臟的、配對的等。2)其他特征(1)數(shù)量，較常用的數(shù)量或產量(總產量或批量)。(2)時間性，經常性、緊迫性、季節(jié)性。(3)特殊控制，政府法規(guī)、工廠標準、操作規(guī)程。物理特征通常是影響物料分類的最重要因素，是劃分物料的主要依據(jù)。。5-2-2物料分析5.2.2.1物料分類分析一、物料分類

按照物料的物理性能、數(shù)量、時間要求或者特殊控制要求進行分類。物料名稱包裝單元單元的物理特征類別尺寸（cm）重量/kg形狀易損性狀態(tài)數(shù)量特征時間性特征要求長寬高I進廠物料鋼帶卷直徑60252.7-5.4盤狀——少——d空紙袋捆70486022矩形易撕破—少——d油料豆袋80402044矩形——中等——c魚油桶直徑4680148圓柱形—有油膩多——b乳酸壇直徑606540圓柱怕破碎很少d備件箱各種各種各種部分有很少急d…………………………………II進廠物料肥料20號肥料22號…………………………………5-2-2物料分析5.2.2.1物料分類分析一、物料分類

按照物料的物理性能、數(shù)量、時間要求或者特殊控制要求進行分類。物料類別分類依據(jù)典型例子摘要類別號物理特征（尺寸、重量、形狀、易碎性、狀態(tài)）其他特征（數(shù)量）空桶a新的或空的金屬桶，直徑46cm×高80cm供貨者交貨時間及頻率有很大變化，是中等季節(jié)變化標準金屬桶實桶b裝有油或者化學物品的金屬桶、重135kg，直徑46cm×高80cm數(shù)量相當大的穩(wěn)定物流，約10種不同物品魚油由供貨單位桶裝進廠袋c多層塑料紙袋的礦物、果仁、化學物品等，平均尺寸80cm×40cm×20cm，平均重42kg，數(shù)量相當大的穩(wěn)定物流，約10種不同物品混合料制成品其他物品d盒子、紙箱、捆、麻包裝的外購物品，有各種尺寸和形狀，重量0.5~23kg每種物料的數(shù)量少，時間要求卻很高（如維修件）。有些物品需嚴格管理（如防失竊）濃縮維生素用紙箱裝，酒精用桶裝5-2-2物料分析5.2.2.1物料分類分析5.2.2.2物料活性系數(shù)αα是一種度量物料搬運難易程度的指標，α一般分為5分等級。α值越高，物料流動越容易，所要求的工位器具投資費用及其工位器具所消耗的費用水平越高。5-2-2物料分析物品狀態(tài)作業(yè)說明作業(yè)種類還需要的作業(yè)數(shù)目已不需要的作業(yè)數(shù)目搬運活性指數(shù)集中搬起升起運走散放在地上集中、搬起、升起、運走要要要要400集裝箱中搬起、升起、運走（集中）否要要要311托盤上升起、運走（已搬起）否否要要222車中運走（不用升起）否否否要133運動輸送中不要（保持運動）否否否否044活性的區(qū)分和活性系數(shù)5.2.2.2物料活性系數(shù)α

通過計算每種物料搬運的平均物料活性系數(shù)α，分析和比較在不同物料搬運上的工作情況，找出需要改進的項目。某物料搬運的平均物料活性系數(shù)α計算公式為：5-2-2物料分析5.2.2.2物料活性系數(shù)α例：某車間各作業(yè)工序的物流活性系數(shù)值如圖所示，假設各工序搬運次數(shù)相同，則根據(jù)式5-1可得平均活性系數(shù)為2.7。5-2-2物料分析5.2.2.2物料活性系數(shù)α平均物料活性系數(shù)α對應的改善措施<0.5①使用簡易容器；②大量使用手推車0.5-1.3①大量使用手推車；②使用手動提升機，③使用托叉車；

1.3-2.3①全面使用叉車；②使用輸送機（皮帶、滾輪等）；③采用工業(yè)拖車或者自動引導車；>2.3①全面使用工業(yè)拖車，②以輸送機與叉車為中心，重點在于節(jié)省搬運工表5-2相應α值對應的改善措施5-2-2物料分析物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5.2.3.1物料搬運路線類型及選擇原則1、物料搬運路線類型a)直達類

b)通渠類

c)中心轉運類5-2-3圖5-1物料搬運路線的類型2、物料搬運路線特點及原則搬運路線選擇指示圖物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.1物料搬運路線類型及選擇原則物流量距離直達類不合理布置通渠類或中心轉運類5.2.3.2物料搬運設備選擇1、物料搬運設備選擇原則根據(jù)距離和物流量大小確定設備的類型。搬運設備選擇指示圖物流量大距離長復雜的搬運設備復雜的運輸設備物流量小簡單的搬運設備簡單的運輸設備距離短物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.2物料搬運設備選擇設備分類設備名稱簡單搬運設備二輪手推車、旋轉起重機、人力卷揚機、普通叉車等復雜搬運設備特殊功能叉車、各種提升機、卡車、各種牽引機等簡單運輸設備電動貨車、滑道、纜索、索道、膠帶輸送機、螺旋輸送機、埋刮板輸送機、斗式提升機等復雜運輸設備自動貨車、自動分揀運輸帶、各種工業(yè)行車、懸掛式輸送機、架空索道以及某些專用輸送設備等表5-3設備分類物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.2物料搬運設備選擇3、物料搬運設備選擇因素(1)物料性質(2)搬運能力(3)搬運距離(4)搬運頻率(5)安全要素(6)適應柔性(7)周圍的影響物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.3物料搬運集裝單元化設計物料裝卸搬運時，對物料的處理大體有三種方式陣：第一種是“分塊處理”，即按普通包裝對物品逐個進行裝卸搬運；第二是“單件處理”，即對某些物料不加包裝而進行原樣的單件裝卸搬運；第三是“單元組合處理”，即物料以托盤、集裝箱為單位進行組合后的裝卸搬運。必須根據(jù)物品的種類、性質、形狀、重量來確定不同物料的裝卸搬運方式。物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.3物料搬運集裝單元化設計物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-3機床1搬運機床2機床1搬運機床2機床1搬運機床2機床1搬運機床2機床1搬運機床2a）b）c）d）e）183410182661014182261014182061014182024283234圖5-6集裝單元大小對工作完成時間的影響a）集裝單元大小=16件，轉運次數(shù)=1次b）集裝單元大小=8件，轉運次數(shù)=2次c）集裝單元大小=4件，轉運次數(shù)=4次d）集裝單元大小=2件，轉運次數(shù)=8次e）集裝單元大小=1件，轉運次數(shù)=16次5.2.3.3物料搬運集裝單元化設計紙箱300×200×254單位：mm木托盤（四向叉入型）800×1200×140托盤載荷單元800×1200×2680每層16箱，每托盤4層拖車塊狀堆垛存儲墻面80012501200+50間隙圖5-6物流系統(tǒng)中不同尺寸關系示例物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.3物料搬運集裝單元化設計集裝單元系統(tǒng)設計時，必須要注意不同集裝單元形式尺寸之間的相互關系，尺寸間應能相互配合?？啥讯夂颓短兹萜魇纠锪习徇\作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.3物料搬運集裝單元化設計選擇容器的計算依據(jù)主要是：1）容器的空間利用率，是指可用容量除以容器外尺寸。2）存儲空間效率，是指可用體積處于存儲體積。3）容器嵌套能力，指由容器總高除以嵌套高度。4）容器在一個方向堆碼時車廂空間利用率。5）車廂容器回收比，是指可放空容器數(shù)量除以車廂可堆碼容器數(shù)量。物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.3物料搬運集裝單元化設計1/16大小的容器1/8大小的容器1/4大小的容器1/2大小的容器有級進系列尺寸的容器/托盤系統(tǒng)物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35.2.3.3物料搬運集裝單元化設計a)b)c)d)e)f)g)h)圖5-不同托盤的碼垛樣式a)重疊式b）交錯式c）轉輪式d）蜂窩式e）分割交錯式f）分割轉輪式g）窄箱子的分割轉輪式h）砌磚式物料搬運作業(yè)分析和方法選擇5-2-35-3物料搬運系統(tǒng)分析方法（SHA）SHA方法過程分析2搬運系統(tǒng)分析方法概述1SHA的四個階段（1）外部銜接弄清楚整個區(qū)域或所分析區(qū)域的全部物料的進出搬運活動。（2）編制總體搬運方案這個階段要確定各主要區(qū)域之間的物料搬運方法。（3）編制詳細搬運方案考慮每個主要區(qū)域內部各工作地點之間的物料搬運，要確定詳細物料搬運方法。（4）方案實施外部銜接總體搬運方案詳細搬運方案實施階段時間物料搬運系統(tǒng)分析5-3-1主要輸入要素：P、Q、R、S、T1物料分類3各項移動的分析4各項移動的圖表化2布置5物料搬運方法的知識和理解6初步搬運方案的確定7修改和限制8各項需求計算方案A方案B方案C9方案評價和選擇物料分析移動分析方法分析評價分析物料搬運系統(tǒng)分析5-3-1SHA的設計過程SHA方法過程分析5-3-25.3.2.1SHA的設計要素設計要素影響特征P產品（原材料、零部件等）產品和物料的可運性取決于物品的特征和所用容器的特性。而且每個工廠都有其經常搬運的某些物品。Q數(shù)量（產量、用量）數(shù)量有兩種意義：①單位時間的數(shù)量（物流量）；②單獨一次數(shù)量（最大負荷量）。不管按哪種含義，只要搬運的數(shù)量越大，搬運所需的單位費用就越低。R路線（起點至終點）每次搬運都包括一項固定的終端（即取、放點）費用和一項可變的行程費用。注意路線的具體條件變化（室內或室外）及方向變化所引起的費用變化。S服務（周圍環(huán)境）傳送過程、維修人員、發(fā)貨、文書等均屬服務性質；搬運系統(tǒng)和搬運設備都有賴于這些服務。工廠布置、建筑物特性以及存儲設施，都屬于周圍環(huán)境；搬運系統(tǒng)及設備都必須在此環(huán)境中運行。T時間（時間性、規(guī)律性、緊迫性、持續(xù)性）一項重要的時間因素（即時間性）：物料必須按其執(zhí)行的規(guī)律；另一重要因素是時間的持續(xù)長度——這項工作要持續(xù)多長時間、緊迫性和步調的一致性也會影響搬運費用。按照物料的物理性能、數(shù)量、時間要求或者特殊控制要求進行分類。物料名稱包裝單元單元的物理特征類別尺寸（cm）重量/kg形狀易損性狀態(tài)數(shù)量特征時間性特征要求長寬高I進廠物料鋼帶卷直徑60252.7-5.4盤狀——少——d空紙袋捆70486022矩形易撕破—少——d油料豆袋80402044矩形——中等——c魚油桶直徑4680148圓柱形—有油膩多——b乳酸壇直徑606540圓柱怕破碎很少d備件箱各種各種各種部分有很少急d…………………………………II進廠物料肥料20號…………………………………SHA方法過程分析5-3-25.3.2.2物料的分類對物料搬運分析來說，需要從布置中了解的信息主要有四點：(1)每項移動的起點和終點(提取和放下的地點)具體位置在哪里。(2)哪些路線及這些路線上有哪些物料搬運方法，是在規(guī)劃之前已經確定了的，或大體上做出了規(guī)定的。(3)物料運進運出和穿過的每個作業(yè)區(qū)所涉及的建筑特點是什么樣的(包括地面負荷、廠房高度、柱子間距、屋架支承強度、室內還是室外、有無采暖、有無灰塵等)。(4)物料運進運出的每個作業(yè)區(qū)內進行什么工作，作業(yè)區(qū)內部分已有的(或大體規(guī)劃的)安排或大概是什么樣的布置：SHA方法過程分析5-3-25.3.2.3布置搬運活動進行分析或圖表化之間要有布置方案，一切搬運方法都在這個布置內完成。用于確定每種物料在每條路線上的物流量和移動特點。需要掌握的資料包括：1、物料（產品物料類別）2、路線（起點和終點，或搬運路徑）3、物流（搬運活動）SHA方法過程分析5-3-25.3.2.4各項移動分析2、路線（起點和終點，或搬運路徑）1)路線的距離：每條路線的長度是從起點到終點的距離。距離的常用單位是：英尺、米、英里。距離一般是指兩點間的直線距離。2)路線的具體情況(1)銜接程度和直線程度，水平、傾斜、垂直；直線、曲線、折線；(2)擁擠程度和路面情況，交通擁擠程度，路面的情況；(3)氣候與環(huán)境，室內、室外、冷庫、空調區(qū)；清潔衛(wèi)生區(qū)、潔凈房間、易爆區(qū)；(4)起訖點的具體情況和組織情況，取貨和卸貨地點的數(shù)量和分布，起點和終點的具體布置，起點和終點的組織管理情況。SHA方法過程分析5-3-25.3.2.4各項移動分析3、物流物料搬運系統(tǒng)中，每項移動都有其物流量，同時又存在某些影響該物流量的因素。1)物流量物流量是指在一定時間內在一條具體路線上移動（或被移動）的物料數(shù)量。物流量可用每小時多少噸或每天多少噸、“馬格數(shù)”等來計量，應選擇合適的能衡量物料搬運的強度的計量單位。2)物流條件：數(shù)量條件、管理條件、時間條件SHA方法過程分析5-3-25.3.2.4各項移動分析當量物流是指物流運動過程中，一定時間內按規(guī)定標準修正、折算的搬運和運輸量。例如：一輛載重為10t的汽車，當其運輸10t的鍛件時，10t的鍛件物流當量重量為10t，當其運輸2t的鑄件時，則這2t的鑄件其當量重量為10t。當量物流計算式：f=qnq——一個搬運單元的當量重量n——單位時間內流經某一區(qū)域或路徑的單位數(shù)SHA方法過程分析5-3-25.3.2.4各項移動分析起訖點分析法廠名：

項目：

制表人：

參加人：

起點：

原材料庫

終點：沖壓車間

日

期：

第

頁，共

頁物料類別路線狀況，距離280m物流或搬運活動等級依據(jù)名稱類別代號起點路程終點物流量（單位時間的數(shù)量）物流要求（數(shù)量、管理和時間）鋼板a原材料庫（配有橋式起重機）穿過露天場所達到剪切機旁邊（地方有限）平均每天60張必須與剪切計劃步調一致托盤貨物b物料從托盤上起運（有些托盤在貨架上）生產廠房、電梯到三層。有雨雪，冬天4個門預焊接線（極為擁擠）平均每天18托盤與每天的油漆進度關聯(lián)小件e從料架或料箱中取下，放在存放區(qū)夏天2個門，生產廠房的底層交通擁擠分布在小件所用的三個不同料架上平均每天726kg，平均每天30種共計120種零件，有些1天，有些2天，有些1周空盒f堆放在地上，位置在原材料庫的東北角“無裝配”件集合點每天0~25盒，平均每天18盒每天一次即可。蓋板松下是個問題SHA方法過程分析5-3-25.3.2.4各項移動分析物流流程分析對物流路徑圖、物流流程圖、相關分析圖的分析。區(qū)域進出分析法廠名：

項目：

制表人：

參加人：

區(qū)域：

日

期：

第

頁，共

頁運進→操作或區(qū)域運出→產品或物料名稱（品種或大類）每單位時間數(shù)量去往來自每單位時間數(shù)量產品或物料名稱（品種或大類）單位平均最大單位平均最大12345678910…備注:12345物料進出表填寫說明本表用于匯總某一個區(qū)域全部進出的搬運活動1）填寫本表表頭各項2）列出所有進來的物料，包括數(shù)量和起運地點3）說明該區(qū)域內對物料進行的事宜4）列出所有運出的物料，包括數(shù)量和起運地點5）把進一步解釋以上數(shù)據(jù)的有關資料填寫在備注欄內SHA方法過程分析5-3-25.3.2.4各項移動分析搬運活動一覽表SHA方法過程分析5-3-25.3.2.4各項移動分析把分析結果轉化成直觀的圖形。通常用物流圖或距離與物流量指示圖來體現(xiàn)。1）在布置圖上繪制的物流圖SHA方法過程分析5-3-25.3.2.5各項移動的圖表化SHA的圖例符號SHA方法過程分析5-3-2表5-10物流圖的常用符號表示方法2）坐標指示圖SHA方法過程分析5-3-25.3.2.5各項移動的圖表化3）物流—距離表fij表示物料搬運量dij表示物料搬運路線長度SHA方法過程分析5-3-25.3.2.5各項移動的圖表化4）F-D圖總運費表示為C某車間F-D圖F-D的雙曲形曲線SHA方法過程分析5-3-25.3.2.5各項移動的圖表化搬運路線系統(tǒng)（直接型、間接型等）物料搬運設備運輸單元搬運方法SHA方法過程分析5-3-25.3.2.6物料搬運方法選擇SHA方法過程分析5-3-25.3.2.7初步的搬運