物料搬運系統(tǒng)的設計課件

1、第七章 物料搬運系統(tǒng)設計 本章的主要內容1、物料搬運概述；2、物料搬運系統(tǒng)；3、物料搬運系統(tǒng)分析方法SHA；4、 搬運系統(tǒng)的改善；5、物料搬運系統(tǒng)分析與設計案例。引導案例一家手表帶廠生產幾種金屬表帶，表帶由若干咬合齒片組成。 它的工藝是，用沖床沖壓出這些齒片，然后操作工人將生產好的元件裝滿容器箱后，將容器箱送往裝配線進行裝配。 工廠原來整個生產周期需要48天。 根據工業(yè)工程背景，很快就確定了問題的所在。 所用容器箱太大，需要花很多時間才能裝滿容器箱； 沖床成為一個瓶頸，限制了整個系統(tǒng)的生產率。 提出的建議是： 第一，用小得多的容器箱向下游頻繁地傳送元件； 第二，增加一臺沖床。這樣可將生產周期降

2、到4天。 7.1 物料搬運概述1.物料搬運的概念 （1）物料搬運（Material Handling）包括物料（產品、元件或工裝夾具）的移動、運輸或重新安放，以改變物料的存放狀態(tài)和空間位置為主要目的的活動。（3）物料搬運的基本要素： 物料、移動和方法。（2）具體物料搬運作業(yè)：搬運裝卸轉向2. 物料搬運20條原則 （1）規(guī)劃原則（2）系統(tǒng)化原則（3）物流順暢原則（4）精簡原則（5）利用重力原則（6）利用空間原則（7）集裝單元化原則（8）機械化原則（9）自動化原則（10）最少設備原則2. 物料搬運20條原則 （11）標準化原則（12）靈活性原則（13）減輕自重原則（14）充分利用原則（15）維護原

3、則（16）摒棄落后原則（17）控制原則（18）生產能力原則（19）搬運作業(yè)效能原則（20）安全原則3. 物料搬運活性分析 （1）活性系數 活性系數：表示物料搬運難易的程度。所費的人工越多，活性就越低。反之，所需的人工越少，活性越高，但相應的投資費用也越高。圖1 物料搬運圖1 物料搬運活性系數（2）活性分析圖表 活性系數確定原則活性分析圖表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 合計 432101692合計系數散放在地上裝入車上移動卸放在地上裝入車內移動放置在車架移動放在托盤上用叉車搬運活性系數平均為2.7作業(yè)工序流程順序裝入容器中，活性系數為1，放在托盤中，活性系數為2圖2 活性系數分

4、析表示示例改進方法低于0.5：有效利用集裝器具、手推車。 0.5 1.3：有效利用動力搬運車、叉車、卡車。 1.3 2.3：有效利用傳送帶、自動導引車。 2.3以上：從設備、方法方面進一步減少搬運工序數。 4. 物料搬運的單元化（1）單元化的定義 單元化集裝單元化或單元載荷(Unit Load) 是將不同狀態(tài)和大小的物品，集裝成一個搬運單元，便于搬運作業(yè)。優(yōu)點增加了一次搬運更多物品的能力，減少了搬運次數，降低搬運成本、減少裝卸次數和物品的破損。易于清點和增加貨物堆碼層數，更好地利用倉庫空間。便于實現(xiàn)裝卸搬運機械化，減輕勞動強度，提高工作效率。減少氣候的影響，保證貨物的質量，加速貨物的流轉。 （

5、2）實現(xiàn)單元化的方法集裝 集裝集裝是以最有效地實現(xiàn)物料搬運作為基本條件，把若干物品或散放貨物恰當地組合，達到適合于裝卸搬運設備和機械操作的程度，這種對貨物的處理過程。集裝的方式棧板化，將物品加以組裝并固定于搬運車或起重機移動的棧板（托盤、平臺）上。集裝袋，將物品加以組裝并固定集裝袋或專門設計的小型傳送車上。貨柜化，將物品加以組裝于大型盒子或箱子（主要是集裝箱）。 5. 物料搬運的標準化 標準化的定義是指物品包裝與集裝單元的尺寸（如托盤的尺寸，包箱的尺寸等）要符合一定的標準模數。（1）物流基礎模數 物流基礎模數尺寸是標準化的基礎，它的作用主要是簡單化基礎模數尺寸一旦確定，設備的制造，設施的建設，

6、物流系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的配合協(xié)調，物流系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的配合，堆碼層數，更好地利用倉庫空間。目前ISO及歐洲各國已基本認定以600 mm400mm為基礎模數尺寸。 （2）物流模數 物流模數即集裝單元基礎模數尺寸（即最小的集裝尺寸）。 物流模數尺寸以1200mm1000mm為主，也允許1200mm800mm及1100mm1100 mm 等規(guī)格。60040010006006001200圖3 物流基礎模數與物流模數的尺寸配合關系7.2 物料搬運系統(tǒng)1.物料搬運系統(tǒng)的概念 物料搬運系統(tǒng)是以物料搬運為主的物流系統(tǒng)，由設備、容器和路線共同構成。物料搬運系統(tǒng)五個維度：移動、數量、時間、空間和控制。2.物料控制系統(tǒng)

7、按Tompkins等人的7R觀點，物料搬運是“用正確的方法，以正確的成本，按正確的程序，在正確的時間，將正確的物料，以正確的數量，運送到正確的地點。”物料控制系統(tǒng)是現(xiàn)代物料搬運系統(tǒng)不可缺少的靈魂部分。包括零部件編號系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、庫存系統(tǒng)、標準化、生產批量、訂單數量、安全庫存量、標簽和自動標識技術等都是控制工廠物料流動的所必須的?？刂瓢▽ξ锪衔锢砗蜖顟B(tài)兩個方面物理控制是指對物料的方位、順序和相互間隙的控制； 狀態(tài)控制是對物料的位置、數量、目的地、初始地、所有者、進度安排的實時狀態(tài)控制。3. 物料搬運方程式物料搬運方程式在解決物料搬運問題時，設計者需要考慮6個主要的問題，即6個變量，著名的5W

8、1H法控制。WhyWhatWhereWhenHowWho物料移動方法系統(tǒng)物料搬運系統(tǒng)變量圖4 物流搬運方程式7.3 物料搬運系統(tǒng)分析方法物料搬運系統(tǒng)分析方法（SHA）是繆瑟提出的一種系統(tǒng)分析方法，適用于一切物料搬運項目。 SHA方法包括： 一種解決問題的方法； 一系列依次進行的步驟和一整套關于記錄、評定等級和圖表化的圖例符號。1. 物料搬運系統(tǒng)分析方法過程圖5 物料搬運系統(tǒng)分析過程第I階段外部銜接要弄清整個區(qū)域或所分析區(qū)域的全部物料進出搬運活動。 考慮所分析區(qū)域以外的物料搬運活動，就是把區(qū)域內具體的物料搬運問題同外界情況或外界條件聯(lián)系起來考慮。 第II階段編制總體搬運方案確定各主要區(qū)域之間的物

9、料搬運方法。 對物料搬運的基本路線系統(tǒng)、搬運設備大體的類型以及運輸單元或容器做出總體決策。第III階段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。 第IV階段方案的實施進行必要的準備工作，訂購設備，完成人員培訓，制定并實現(xiàn)具體搬運設施的安裝計劃，以及后面的實施與管理。 2. 物料的分類（1）物料的分類方法固體、液體還是氣體； 單獨件、包裝件還是散裝物料。根據影響物料可運性（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。（2）分類影響因素 物理特征通常是影響物料分類的最重要因素。 數量也特別重要。 時間方面的各項因素。 特

10、殊控制問題往往對物料分類有決定作用。（3）物料的分類程序列表標明所有的物品或分組歸并的物品的名稱。 記錄其物理特征或其他特征。 分析每種物料或每類物料的各項特征，并在主導、起決定作用的特征下面劃標記線。 確定物料類別，把那些具有相似的主導特征或特殊影響特征的物料歸并為一類。 3. 移動分析（1）搬運路線分析通過觀察每項移動的起迄點來收集資料，編制搬運路線一覽表，每次分析一條路線，收集這條路線上移動的各類物料或各種產品的有關資料，每條路線要編制一個搬運路線表。圖6 物料搬運路線表（2）物料進出表通過對某一個區(qū)域運進運出的所有物料資料進行統(tǒng)計，并編制物料進出表。圖7 物料進出表（3）搬運活動一覽表

11、列出所有路線、并排出每條路線的方向、距離和具體情況。列出所有的物料類別；列出各項移動的物流量、運輸工作量、搬運活動的具體狀況 及相對重要性等級。表1 搬運活動一覽表（4）各項移動的圖表化在布置圖上繪制物流圖（作業(yè)單位相對少）。圖8 在布置圖上繪制的物流圖（4）各項移動的圖表化坐標指示圖：是距離與物流量的指示圖 （作業(yè)單位相對較多）。圖9 距離與物流量指示圖距離/m 物 流 量（t）（5）物流距離表在布置方案圖上，確定各作業(yè)單位物流路線及物流量，同時測得各條路線的距離，編制成物流距離表。物流 距離表 物流 距離表 （6）F-D圖（流量距離圖）物料搬運總的費用：根據上式可得F-D圖：圖10 F-D

12、的雙曲線(dm,fm)(dk,fk)(d2,f2)(d1,f1)FD（6）F-D圖根據分析，按照物流量和距離的關系，可得F-D圖。圖11 某車間F-D圖 （7）討論作業(yè)單位物流大，距離遠作業(yè)單位物流小，距離近圖12 物流與距離關系 ABdf（7）討論圖13 物流與距離關系 I1dfI2（7）討論圖14 物流與距離關系 I1dfI27.4 物料搬運方案分析（1）物料搬運路線物料搬運路線分為直達型D、渠道型K和中心型C： 1. 物料搬運方法及選擇原則 a、直達型 b、渠道型 c、中心型 圖15 搬運路線形式 ABCDABCDABCD物料搬運路線的選擇，一般根據距離與物流量指示圖來分析。圖16 物料

13、搬運路線選擇 渠道型 中心型直達型布置不合理距離短 距離長 物流量大 物流量小 （2）物料搬運設備選擇原則物料搬運設備的選擇，一般根據距離與物流量指示圖來分析。圖17 物料搬運設備選擇 距離短 距離長 物流量大 物流量小 復雜的搬運設備簡單的搬運設備復雜的運輸設備簡單的運輸設備（3）運輸單元（容器）容器（搬運單元）是指物料搬運時的基本裝載方式，如散裝采用車廂、罐裝等，單件采用單件包裝、集裝器具等如桶裝、紙盒、箱子、板條箱、托盤、托架等。根據物料特點和設備來選擇運輸與搬運單元 。2. 初步物料搬運方案搬運方法：實際上就是以一定形式的搬運設備，與一定形式的運輸單元相結合，進行一定模式的搬運活動，以

14、形成一定的搬運路線系統(tǒng)。SHA方法用的圖例符號圖19 SHA圖例 （1）在普通表格上表示搬運方法編制搬運方案：填寫工作表格，列出每條線路上每種物料路線系統(tǒng)、搬運設備和運輸單元。圖20 物料搬運方法工作表 （2）在匯總表上表示搬運方法原材料造粒D 托盤 a （1）考慮實際限制條件3. 搬運方案的修改與各需求的計算同外部銜接的搬運方法；滿足生產需要，又要適應長遠規(guī)劃發(fā)展；和生產流程或流程設備保持一致；可以利用現(xiàn)有公用設施和輔助設施保證搬運方案的實現(xiàn)；布置方案及對面積、空間條件的限制；建筑物及其結構特征。（1）考慮實際限制條件庫存制度及存放物料的方法和設備；原有的搬運設備和容器的數量以及適用程度；投

15、資的限制；設計進度和允許的限制；影響工人安全搬運方法。（2）說明和各項需求的計算說明每條路線上每種物料的搬運方法；說明其它變動說明，如更改布置、作業(yè)計劃、生產流程、公用設施、道路；計算搬運設備和人員的需求量；計算投資數和預期的經營費用。需求計算表圖21 需求計算表 （1）費用比較或財務比較 1) 需要的投資 2) 經營費用 固定費用 a. 資金費用。 b. 其他固定費用。 可變費用4. 方案的評價4. 方案的評價（2）優(yōu)缺點比較優(yōu)缺點比較法是直接把各個方案的優(yōu)點和缺點列在一張表上。對各方案的優(yōu)缺點進行分析和比較，從而得到最后方案。 （3）加權因素法主要有以下幾個步驟： 列出搬運方案需要考慮或包

16、含的因素(或目的)； 把最重要的一個因素的加權值定為10，再按相對重要性 規(guī)定其余各因素的加權值； 標出各比較方案的名稱，每一方案占一欄； 對所有的方案的每個因素進行打分； 計算各方案加權值，并比較各方案的總分。4. 方案的評價加權因素例題現(xiàn)有一倉庫設計配置有4個方案，需要從中優(yōu)選。圖22 倉庫 表4 系統(tǒng)配置方案中有關設備的經濟技術參數 物料搬運系統(tǒng)設計 機械與運載工程學院 解：1、首先對方案按設備尺寸、工作參數、數量、投資等確定出相應的權重系數Gj，再確定個子項的權重系數Gk，計算各子項的權重系數GiGjGk。2、量化K19.6圖23 設備性能評分經驗曲線 2、量化圖24 設備性能評分經驗

17、曲線 方案子項量化3. 加權量化評價由表可知： 方案4（選用自行式懸掛式輸送機的方案）為最佳。物料的分類 布置 移動分析 5. 詳細的搬運方案設計6.5 搬運作業(yè)的改善分析搬運動作，以ECRS原則來改善；用機器來代替人工作業(yè)；搬運動作符合人因學，盡量降低動作級別和勞動強度。1. 生產現(xiàn)場的搬運改善2. 改進搬運的著眼點整理整頓；注意操作環(huán)節(jié)；重視放置的方法；減少不合理的搬運；安全輕松的搬運；重視搬運的連接點；6.5 搬運作業(yè)的改善改善前 改善后 物料搬運系統(tǒng)設計案例案例1 某藥品配送中心分揀庫設計一、現(xiàn)狀某藥品配送中心主要負責周邊地區(qū)各大藥房及醫(yī)院所需中西藥品的配送，藥品種類有6500種（中藥

18、3000種，西藥3500種），日處理訂單數約30個，日進出流量1000箱，藥箱最大體積為500400340mm。該配送中心有1#、2#兩個庫區(qū)，其中1#庫負責中藥和西藥的整箱出貨或者托盤出貨；2#庫為分揀庫，大小為（LBH）：45m25m9m，分揀庫負責西藥藥品拆零出貨。分揀庫設有3000個西藥的揀貨貨位，其中高頻率出貨貨位占1/3，中低頻率出貨貨位占2/3，揀貨貨位離地應大于300mm，每個揀貨貨位需配相應的補貨貨位。二、分揀庫作業(yè)流程分析 根據配送中心的要求，1#庫負責客戶訂單的中藥出貨和西藥的整箱出貨或托盤出貨，而訂單上不足整箱的西藥零星出貨則是2#庫的作業(yè)內容，該作業(yè)涉及以下幾個模塊：

19、 1補貨模塊。 2揀貨模塊。 3驗貨、集貨模塊。 4出貨模塊。 5訂單信息模塊。1#庫庫存 送至驗貨區(qū)驗貨、集貨出貨暫存發(fā) 貨分揀貨位的補貨存儲貨位的補貨拆 箱批量揀選訂單（零散）揀選揀選作業(yè)指令訂單處理接受客戶訂單進貨暫存區(qū)補貨圖25 分揀庫的作業(yè)流程三、作業(yè)區(qū)域規(guī)劃及相關性分析根據分揀庫的作業(yè)內容和作業(yè)流程，可確定其作業(yè)區(qū)域配置。揀貨區(qū)：由貨架和通道組成，揀貨員按電子標簽或揀貨單將貨架上的藥品揀取到揀貨箱中，完成揀貨作業(yè)。補貨區(qū)：補貨人員在此區(qū)域完成從補（進）貨暫存區(qū)到貨架存儲貨位的補貨作業(yè)。驗貨區(qū)：對揀取完畢的藥品與客戶訂單進行核對，完成驗貨作業(yè)。集貨區(qū)：作業(yè)人員將驗貨完畢的藥品按客戶訂

20、單理貨，將一張訂單上的藥品集裝在一起，便于發(fā)貨。出貨暫存區(qū)、補（進）貨暫存區(qū)和管理辦公區(qū)。理清各作業(yè)區(qū)域之間的相互關系，利用相關分析圖來分析各作業(yè)單位之間的相互關系：圖26 作業(yè)單位相關圖 四、物流分析1、物料的分類圖27 物料分類 2物料的移動分析（1）布置圖 對物料的移動分析不可避免地要涉及布置。布置決定了和終點之間的距離。揀貨區(qū)范圍ABC區(qū)域。圖28 作業(yè)區(qū)域平面布置圖 A高頻出貨區(qū)C低頻出貨區(qū)B低頻出貨區(qū)（2）各項移動的分析 在分析各項移動時，需要掌握一定的資料，這些資料包括；物料（產品物料類別）、路線（起點和終點）和物流（搬運活動）。表3 搬運活動一覽表（3）各項移動的圖表化在布置圖上繪制物流圖。圖29 在布置圖上繪制的物流圖五、初步的物料搬運方案1物料搬運方法的選擇（1） 搬運路線系統(tǒng) 根據分揀庫作業(yè)物料搬運的特點，從1#庫向2#分揀庫補貨暫存區(qū)的補貨、分揀庫驗貨集貨區(qū)向出貨暫存區(qū)的搬運以及出貨暫存區(qū)向1#發(fā)貨區(qū)的發(fā)貨物流量相對較大采用直接型路線系統(tǒng)，補貨暫存區(qū)向存儲貨位的補貨采用渠道型路線系統(tǒng)，揀貨采用中心型路線系統(tǒng)。（2