物流系统规划与设计第六章__物料搬运系统设计2

1、第六章第六章 物料搬运系统设计物料搬运系统设计 本章的主要内容本章的主要内容 1 1、物料搬运概述；、物料搬运概述； 2 2、物料搬运系统；、物料搬运系统； 3 3、物料搬运系统分析方法、物料搬运系统分析方法SHASHA； 4 4、 搬运系统的改善；搬运系统的改善； 5 5、物料搬运系统分析与设计案例。、物料搬运系统分析与设计案例。 引导案例引导案例 一家手表带厂生产几种金属表带，表带由若干咬合齿片组成一家手表带厂生产几种金属表带，表带由若干咬合齿片组成 。 它的工艺是，用冲床冲压出这些齿片，然后操作工人将生它的工艺是，用冲床冲压出这些齿片，然后操作工人将生 产好的元件装满容器箱后，将容器箱送

2、往装配线进行装配。产好的元件装满容器箱后，将容器箱送往装配线进行装配。 工厂原来整个生产周期需要工厂原来整个生产周期需要4848天。天。 根据工业工程背景，很快就确定了问题的所在。根据工业工程背景，很快就确定了问题的所在。 p所用容器箱太大，需要花很多时间才能装满容器箱；所用容器箱太大，需要花很多时间才能装满容器箱； p冲床成为一个瓶颈，限制了整个系统的生产率。冲床成为一个瓶颈，限制了整个系统的生产率。 提出的建议是：提出的建议是： 第一，用小得多的容器箱向下游频繁地传送元件；第一，用小得多的容器箱向下游频繁地传送元件； 第二，增加一台冲床。第二，增加一台冲床。 第一节第一节 物料搬运概述物料

3、搬运概述 1.1.物料搬运的概念物料搬运的概念 （1 1）物料搬运（）物料搬运（Material HandlingMaterial Handling） 包括物料（产品、元件或工装夹具）的移动、运输或重新安包括物料（产品、元件或工装夹具）的移动、运输或重新安 放，以改变物料的存放状态和空间位置为主要目的的活动。放，以改变物料的存放状态和空间位置为主要目的的活动。 （3 3）物料搬运的基本要素：）物料搬运的基本要素： 物料、移动和方法。物料、移动和方法。 （2 2）具体物料搬运作业：）具体物料搬运作业： p搬运作业搬运作业 p装卸作业装卸作业 p码垛或取货码垛或取货 p转向和翻转转向和翻转 2.

4、2. 物料搬运物料搬运1010条原则条原则 （1 1）规划原则（全面考虑需求、作业目标和功能要求规划）规划原则（全面考虑需求、作业目标和功能要求规划） （2 2）标准化原则（物料搬运方法、设备、器具、控制软件）标准化原则（物料搬运方法、设备、器具、控制软件） （3 3）工作原则（搬运工作最小化）工作原则（搬运工作最小化） （4 4）人机工效原则（考虑人的特性和能力）人机工效原则（考虑人的特性和能力） （5 5）集装单元化原则（标准容器和物料的集装）集装单元化原则（标准容器和物料的集装） （6 6）利用空间原则）利用空间原则 （7 7）系统化原则）系统化原则 （8 8）自动化原则）自动化原则 （

5、9 9）环境原则）环境原则 （1010）全生命周期成本原则）全生命周期成本原则 3. 3. 物料搬运活性分析物料搬运活性分析 （1 1）活性系数）活性系数 p活性系数活性系数 ：表示物料搬运难易的程度。表示物料搬运难易的程度。 所费的人工越多，活性就越低。反之，所需的人工越少，活所费的人工越多，活性就越低。反之，所需的人工越少，活 性越高，但相应的投资费用也越高。性越高，但相应的投资费用也越高。 图图1 1 物料搬运活性系数物料搬运活性系数 （2 2）活性分析图表）活性分析图表 p活性系数活性系数确定原则确定原则 0 0 1 21 2 3 4 5 6 7 8 3 4 5 6 7 8 9 10

6、9 10 合计合计 4 4 3 3 2 2 1 1 0 0 1616 9 9 2 2 合合 计计 系系 数数 散散 放放 在在 地地 上上 装装 入入 车车 上上 移移 动动 卸卸 放放 在在 地地 上上 装装 入入 车车 内内 移移 动动 放放 置置 在在 车车 架架 移移 动动 放放 在在 托托 盘盘 上上 用用 叉叉 车车 搬搬 运运 活性系数平均为活性系数总和活性系数平均为活性系数总和/ /作业工序数作业工序数 2.72.7 作业工序流程顺序作业工序流程顺序 装入容器中，活性系数装入容器中，活性系数 为为1 1，放在托盘中，活，放在托盘中，活 性系数为性系数为2 2 图图2 2 活性系

7、数分析表示示例活性系数分析表示示例 低于低于0.5：有效利用集装器具、手推车。：有效利用集装器具、手推车。 0.5 1.3：有效利用动力搬运车、叉车、卡车。：有效利用动力搬运车、叉车、卡车。 1.3 2.3：有效利用传送带、自动导引车。：有效利用传送带、自动导引车。 2.3以上：从设备、方法方面进一步减少搬运工序数。以上：从设备、方法方面进一步减少搬运工序数。 4. 4. 物料搬运的单元化物料搬运的单元化 （1 1）单元化的定义）单元化的定义 单元化单元化 集装单元或单元载荷集装单元或单元载荷(Unit Load) (Unit Load) 是将不同状态和大小的物是将不同状态和大小的物 品，集装

8、成一个搬运单元，便于搬运作业。品，集装成一个搬运单元，便于搬运作业。 集装单元化：以集装单元进行物料的装卸、搬运、储存和运集装单元化：以集装单元进行物料的装卸、搬运、储存和运 输等物流活动的作业方式。输等物流活动的作业方式。 增加了一次搬运更多物品的能力，减少了搬运次数，降低增加了一次搬运更多物品的能力，减少了搬运次数，降低 搬运成本、减少装卸次数和物品的破损。搬运成本、减少装卸次数和物品的破损。 易于清点和增加货物堆码层数，更好地利用仓库空间。易于清点和增加货物堆码层数，更好地利用仓库空间。 便于实现装卸搬运机械化，减轻劳动强度，提高工作效率便于实现装卸搬运机械化，减轻劳动强度，提高工作效率

9、 。 减少气候的影响，保证货物的质量，加速货物的流转。减少气候的影响，保证货物的质量，加速货物的流转。 （2）实现单元化的方法集装）实现单元化的方法集装 集装集装是以最有效地实现物料搬运作为基本条件，把若干物品是以最有效地实现物料搬运作为基本条件，把若干物品 或散放货物恰当地组合，达到适合于装卸搬运设备和机械操或散放货物恰当地组合，达到适合于装卸搬运设备和机械操 作的程度，这种对货物的处理过程。作的程度，这种对货物的处理过程。 集装的方式集装的方式 栈板化，将物品加以组装并固定于搬运车或起重机移动的栈板化，将物品加以组装并固定于搬运车或起重机移动的 栈板（托盘、平台）上。栈板（托盘、平台）上。

10、 集装袋，将物品加以组装并固定集装袋或专门设计的小型集装袋，将物品加以组装并固定集装袋或专门设计的小型 传送车上。传送车上。 货柜化，将物品加以组装于大型盒子或箱子（主要是集装货柜化，将物品加以组装于大型盒子或箱子（主要是集装 箱）。箱）。 物料搬运方程式在解决物料搬运问题时，设计者需要考虑物料搬运方程式在解决物料搬运问题时，设计者需要考虑 6个主要的问题，即个主要的问题，即6个变量，著名的个变量，著名的5W1H法控制。法控制。 图图4 物流搬运方程式物流搬运方程式 Why WhatWhereWhenHowWho 物料物料移动移动 方法方法 系统系统 物料搬运系统变量物料搬运系统变量 Whic

11、h 第二节第二节 物料搬运系统分析方法物料搬运系统分析方法 物料搬运系统分析方法（物料搬运系统分析方法（System Handing Analysis，SHA）是是 缪瑟提出的一种系统分析方法，适用于一切物料搬运项目。缪瑟提出的一种系统分析方法，适用于一切物料搬运项目。 SHA方法包括：方法包括： p一种解决问题的方法；一种解决问题的方法； p一系列依次进行的步骤和一整套关于记录、评定等级和一系列依次进行的步骤和一整套关于记录、评定等级和 图表化的图例符号。图表化的图例符号。 1. 物料搬运系统分析方法过程物料搬运系统分析方法过程 图图5 物料搬运系统分析过程物料搬运系统分析过程 第第I阶段阶

12、段外部衔接外部衔接 要弄清整个区域或所分析区域的全部物料进出搬运活动。要弄清整个区域或所分析区域的全部物料进出搬运活动。 考虑所分析区域以外的物料搬运活动，就是把区域内具体考虑所分析区域以外的物料搬运活动，就是把区域内具体 的物料搬运问题同外界情况或外界条件联系起来考虑。的物料搬运问题同外界情况或外界条件联系起来考虑。 第第II阶段阶段编制总体搬运方案编制总体搬运方案 确定各主要区域之间的物料搬运方法。确定各主要区域之间的物料搬运方法。 对物料搬运的基本路线系统、搬运设备大体的类型以及运对物料搬运的基本路线系统、搬运设备大体的类型以及运 输单元或容器做出总体决策。输单元或容器做出总体决策。 第

13、第III阶段阶段编制详细搬运方案编制详细搬运方案 考虑每个主要区域内部各工作地点之间的物料搬运，要确考虑每个主要区域内部各工作地点之间的物料搬运，要确 定详细物料搬运方法。定详细物料搬运方法。 第第IV阶段阶段方案的实施方案的实施 进行必要的准备工作，订购设备，完成人员培训，制定并进行必要的准备工作，订购设备，完成人员培训，制定并 实现具体搬运设施的安装计划，以及后面的实施与管理。实现具体搬运设施的安装计划，以及后面的实施与管理。 p固体、液体还是气体；固体、液体还是气体； p 单独件、包装件还是散装物料。单独件、包装件还是散装物料。 p根据影响物料可运性（即移动的难易程度）的各种特征根据影响

14、物料可运性（即移动的难易程度）的各种特征 和影响能否采用同一种搬运方法的其他特征进行分类的。和影响能否采用同一种搬运方法的其他特征进行分类的。 物理特征通常是影响物料分类的最重要因素。物理特征通常是影响物料分类的最重要因素。 数量也特别重要。数量也特别重要。 时间方面的各项因素。时间方面的各项因素。 特殊控制问题往往对物料分类有决定作用。特殊控制问题往往对物料分类有决定作用。 p列表标明所有的物品或分组归并的物品的名称。列表标明所有的物品或分组归并的物品的名称。 p记录其物理特征或其他特征。记录其物理特征或其他特征。 p分析每种物料或每类物料的各项特征，并在主导、起决分析每种物料或每类物料的各

15、项特征，并在主导、起决 定作用的特征下面划标记线。定作用的特征下面划标记线。 p 确定物料类别，把那些具有相似的主导特征或特殊影响确定物料类别，把那些具有相似的主导特征或特殊影响 特征的物料归并为一类。特征的物料归并为一类。 （1）搬运路线分析）搬运路线分析 p通过观察每项移动的起迄点来收集资料（通过观察每项移动的起迄点来收集资料（物料、路线的、路线的 起讫点，起讫点，搬运路径情况，物流量和和物流条件），编制搬运），编制搬运 路线一览表，每次分析一条路线，收集这条路线上移动的路线一览表，每次分析一条路线，收集这条路线上移动的 各类物料或各种产品的有关资料，各类物料或各种产品的有关资料，每条路线

16、要编制一个搬要编制一个搬 运路线表。运路线表。 图图6 物料搬运路线表物料搬运路线表 （2）物料进出表）物料进出表 p通过对通过对某一个区域运进运出的所有物料资料进行统计，运进运出的所有物料资料进行统计， 并编制物料进出表。并编制物料进出表。 图图7 物料进出表物料进出表 p列出所有路线、并排出每条路线的方向、距离和具体情况。列出所有路线、并排出每条路线的方向、距离和具体情况。 p列出所有的物料类别；列出所有的物料类别； p列出各项移动的物流量、运输工作量、搬运活动的具体状况列出各项移动的物流量、运输工作量、搬运活动的具体状况 及相对重要性等级。及相对重要性等级。 搬运活动一览表用法说明 填写

17、本表表头各项 标明物流量的计量单位 每条路线填一行(注明是单向还是双向) 记下路线的距离和具体状况(在左下角说明代号的意义) 填写各类物料每类占一栏或两栏视需要而定 按项目重要性填写物料搬运工作量 典型的填写内容包括，物流量(必填)物流要求(在本表右下方加以 说明)和运输工作量留个地方供以后填写每个物流量的等级在本表的空白地方对有关此项目所填的内 容加以说明 合计每条路线的物流量 必要时填写运输工作量用元音字母或颜色对每条路线的相对重要性标定等级 纵向合计每类物料的物流量(必要时包括运输工作量) 用元音字母或颜色对每类物料的相对重要性标定 等级 纵向及横向合计 核对无误，填写物流量和运输工作量

18、的总数 24 25 代号 标定等级 运输工作量 物流量 线路的具体情况 每类物料合计 物料 22 23 2 3 1 双向运输 2 单位 物料类别 从至 线路 距离 情况 具体 移动工作量 物流条件、状况或其他说明事项 6 代号 校核总数 7 页 项目厂名 物流量单位 公司 4a4b 3 单位 物流量 日期 制表人 等 级 5 单位 运输工作量 线路合计 第 参加人 页 共 1 表表1 搬运活动一览表搬运活动一览表 （4）各项移动的图表化）各项移动的图表化 p在布置图上绘制物流图（作业单位相对少）。在布置图上绘制物流图（作业单位相对少）。 接线器零件生产接地杆生产和包装 锚定装置 生产和包装 包

19、装区 发运 包装材料仓库 道路 站台 单件或 小批装配 装箱 成品库 成批装配 装配前零件库 电线夹装配线工具装配线 P 8.0m 8.0m a 570kg a b b 570kg b b P FA SA B F c和d c和d 520kg c和d Pk Pm Sf 850kg f 14.4m 65kg e e 6.6m e 75kg e 7.2m 11.5m d d 105kg c 620kg c 20.2m 3.2m 13.2m 7.6m a 90kg a 90kg a a 660kg a 7.5m e 北 比例：1：300 图图8 在布置图上绘制的物流图在布置图上绘制的物流图 p坐标指示

20、图：是距离与物流量的指示图坐标指示图：是距离与物流量的指示图 （作业单位相对（作业单位相对 较多）。较多）。 图图9 距离与物流量指示图距离与物流量指示图 距离距离/m 物物 流流 量量 （t） p在布置方案图上，确定各作业单位物流路线及物流量，在布置方案图上，确定各作业单位物流路线及物流量， 同时测得各条路线的距离，编制成物流距离表。同时测得各条路线的距离，编制成物流距离表。 p物料搬运总的费用：物料搬运总的费用： 根据上式可得根据上式可得F-D图：图： 图图10 F-D的双曲线的双曲线 (dm,fm) (dk,fk) (d2,f2) (d1,f1) F D p根据分析，按照物流量和距离的关

21、系，可得根据分析，按照物流量和距离的关系，可得F-D图。图。 图图11 某车间某车间F-D图图 第三节第三节 物料搬运方案设计物料搬运方案设计 p物料搬运路线分为直达型物料搬运路线分为直达型D、渠道型、渠道型K和中心型和中心型G： a、直达型、直达型 b、渠道型、渠道型 c、中心型、中心型 图图15 搬运路线形式搬运路线形式 AB CD AB CD AB CD p物料搬运路线的选择，一般根据距离与物流量指示图物料搬运路线的选择，一般根据距离与物流量指示图 来分析。来分析。 图图16 物料搬运路线选择物料搬运路线选择 渠道型渠道型 中心型中心型 直达型直达型 布置不合理布置不合理 距离短距离短

22、距离长距离长 物物 流流 量量 大大 物物 流流 量量 小小 p物料搬运设备的选择，一般根据距离与物流量指示图物料搬运设备的选择，一般根据距离与物流量指示图 来分析。来分析。 图图17 物料搬运设备选择物料搬运设备选择 距离短距离短 距离长距离长 物物 流流 量量 大大 物物 流流 量量 小小 复杂的搬运设备复杂的搬运设备 简单的搬运设备简单的搬运设备 复杂的运输设备复杂的运输设备 简单的运输设备简单的运输设备 巷道式堆垛机巷道式堆垛机 叉车、输送机叉车、输送机 手推车手推车 托盘搬运车托盘搬运车 集装货车集装货车 无人驾驶无人驾驶 机动货车机动货车 p容器（搬运单元）容器（搬运单元）是指物料

23、搬运时的基本装载方式，如是指物料搬运时的基本装载方式，如 散装采用车厢、罐装等，单件采用单件包装、集装器具散装采用车厢、罐装等，单件采用单件包装、集装器具 等如桶装、纸盒、箱子、板条箱、托盘、托架等。等如桶装、纸盒、箱子、板条箱、托盘、托架等。 p根据物料特点和设备来选择运输与搬运单元根据物料特点和设备来选择运输与搬运单元 。 图图19 SHA图例图例 （1）在普通表格上表示搬运方法）在普通表格上表示搬运方法 编制搬运方案编制搬运方案：填写工作表格，列出每条线路上每种物料：填写工作表格，列出每条线路上每种物料 路线系统、搬运设备和运输单元。路线系统、搬运设备和运输单元。 图图20 物料搬运方法

24、工作表物料搬运方法工作表 （2）在汇总表上表示搬运方法）在汇总表上表示搬运方法 记载其它有关资料以进一步解释表内资料数据 填写物料或产品类别号并加以说明，每类填写一大栏 列出现在(或将来)物料移动的各条路线(单向或双向),每条填 一行填明起讫点 填写搬运方法的代用方案或第二方案 填写每条路线上每类物料的搬运方法在相应小栏内填明路线 系统的形式(S栏)、搬运设备(E栏)和运输单元(T栏)。如有代用 的第二方案，则在小方格内标明字母。在代用和S上面的横 格内填写物流量，运输工作量等级或计算数据(究竟填什么，在 表头内注明) g h 代用 备注 bfd 代用 5 25 搬运方法的 代用方案或第二方案

25、 7 6 a 代用 4 3 1 2 双向 从-至 S ET ec 系统化方案汇总表用法说明 填写本表表头各项 本表用于填写一个或多个物料搬运规划 代用S ET S ET jl S ik 代用S ET S ET 代用 ET 方案 物料 路线 物料类别 移动 类别号 说明 类别号 说明 方案号 公司 说明 类别号类别号 说明 类别号 厂名 制表人 日期 类别号 说明 第 参加人 项目 说明 页 共页 原材料原材料造粒造粒 D 托盘托盘 a p同外部衔接的搬运方法；同外部衔接的搬运方法； p满足生产需要，又要适应长远规划发展；满足生产需要，又要适应长远规划发展； p和生产流程或流程设备保持一致；和生

26、产流程或流程设备保持一致； p可以利用现有公用设施和辅助设施保证搬运方案的实现；可以利用现有公用设施和辅助设施保证搬运方案的实现； p布置方案对面积、空间条件的限制；布置方案对面积、空间条件的限制； p建筑物及其结构特征。建筑物及其结构特征。 p库存制度及存放物料的方法和设备；库存制度及存放物料的方法和设备； p原有的搬运设备和容器的数量以及适用程度；原有的搬运设备和容器的数量以及适用程度； p投资的限制；投资的限制； p设计进度和允许的限制；设计进度和允许的限制； p影响工人安全搬运方法。影响工人安全搬运方法。 说明每条路线上每种物料的搬运方法；说明每条路线上每种物料的搬运方法； 说明其它变

27、动说明，如更改布置、作业计划、生产流程说明其它变动说明，如更改布置、作业计划、生产流程 、公用设施、道路；、公用设施、道路； 计算搬运设备和人员的需求量；计算搬运设备和人员的需求量； 计算投资数和预期的经营费用。计算投资数和预期的经营费用。 物料搬运系统设计案例物料搬运系统设计案例 1#库库存库库存 送至验货区送至验货区 验货、集货验货、集货 出货出货 暂存暂存 发发 货货 分拣货位的补货分拣货位的补货 存储货位的补货存储货位的补货 拆拆 箱箱 批量拣选批量拣选订单（零散）拣选订单（零散）拣选 拣选作业指令拣选作业指令 订单处理订单处理 接受客户订单接受客户订单 进货暂存区补货进货暂存区补货 图图25 分拣库的作业流程分拣库的作业流程 图图26 作业单位相关图作业单位相关图 图图27 物料分类物料分类 图图28 作业区域平面布置图作业区域平面布置图 A高频高频 出货区出货区 C低频低频 出货区出货区 B低频低频 出货区出货区 表表3 搬运活动一览表搬运活动一览表 p在布置图上绘制物流图。在布置图上绘制物流图。 图图29 在布置图上绘制的物流图在布置图上绘制的物流图 图图30