SHA方法在物流系统设计中的应用研究

王迎春：传统储运企业向第三方物流改造实证研究PAGE20山东交通学院物流系统规划设计课程设计说明书题目：SHA方法在物流系统设计中的应用研究院(系)别交通与物流工程系专业物流工程班级学号姓名指导教师课程设计任务书题目SHA方法在物流系统设计中的应用研究系(部)交通与物流工程系专业物流工程班级学生姓名学号月日至月日共周指导教师(签字)系主任(签字)一、设计内容及要求物料搬运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，其活性程度和系统合理化对企业的物流效率与效益有至关重要的影响。本设计主要是应用SHA记录、描绘搬运系统现状，分析物流系统中搬运环节存在的问题及其原因，并找到解决搬运问题的方法。1.首先分析物料搬运对物流系统规划与运作的影响；2.简要论述SHA方法的基本内容与流程；3.以实际的案例说明SHA方法在物流系统规划中的应用；4.对SHA方法在物流物流系统规划中应用进行总结分析。二、设计原始资料（无）三、设计完成后提交的文件和图表1．设计完成后提交6000字左右的设计方案。2．图纸部分：（无）四、进程安排序号项目内容时间分配1课程设计任务下达等组织准备工作12.62学生搜集资料，拟定课程设计提纲12.7～12.83课程设计进行阶段12.9～12.164评阅、答辩、上交最终资料12.17五、主要参考资料[1]刘联辉.物流系统规划及其分析设计[M].北京:中国物资出版社,2006.[2]蔡临宁.物流系统规划[M].北京:机械工业出版社,2009.[3]尤建新主编.物流系统规划与设计[M].北京：清华大学出版社，2009.[4]谢如鹤.物流系统规划[M].北京：中国物资出版社,2007,(06).[5]陈慧玲，马太建．建设工程招标投标指南[M]．南京：江苏科技出版社，2000.[6]张耀平.仓储技术与库存管理.北京:中国铁道出版社,2007.[7]张玉斌.采购与仓储管理.北京:对外经济贸易大学出版社,2008.[8]李浩,刘桂云主编《物流系统规划与设计》(M)．浙江：浙江大学出版社2009年.[9]贺东风主编《物流系统规划与设计》(M)．北京：中国物资出版社2006年.[10]吴之明.项目管理引论[M].北京：清华大学出版社，2000.PAGEI摘要物流系统技术作业过程中，离不开物资的装卸搬运作业，在企业生产中，物料装卸搬运虽然是制造企业生产过程中的辅助生产过程，但它是工序之间、车间之间、工厂之间物质流不可缺少的环节。在中等批量的生产车间里，95％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产费用的30％一40％。在流通领域。物料装卸搬运作业起到连接物流各节点的纽带作用。为此，设计一个合理、高效、柔性的物料搬运系统，对压缩库存资金占用、缩短物料搬运所占时间是十分必要的。本文介绍物料搬运基本概念及物料搬运方案设计的基本方法和原则，对实际案例进行分析，通过分析结果设计合理的搬运方案，并对多种方案进行比较。关键词：物料搬运，SHA方法，物料搬运方案设计PAGEi目录1背景 11.1企业物料搬运系统现状 11.2企业物料搬运系统的选择 12物料搬运系统分析方法（SHA）的基本内容与流程 22.1物料搬运概述 22.1.1物料搬运的概念 22.1.2物料搬运的原则 22.2物料搬运单元化的概述 32.2.1单元化的定义 32.2.2物料搬运单元化的优点 32.2.3实现单元化的方法 32.3物料搬运系统分析方法（SHA） 32.3.1物料搬运系统分析方法的基本内容 32.3.2物料搬运系统分析方法过程 33物料搬运方案综合设计 43.1物料搬运方法及选择原则 43.1.1物料搬运路线 43.1.2物料搬运设备选择原则 63.1.3运输单元（容器）的选择 63.2物料搬运方案设计步骤 64实例分析SHA方法在物流系统规划中的应用 74.1基本情况 74.2对实例进行分析 74.2.1分拣库作业流程分析 74.2.2作业区域规划及相关性分析 84.2.3物料的移动分析 94.3初步的物料搬运方案 104.3.1物料搬运方法的选择 104.3.2初步的物料搬运方案 104.4搬运方案中各项需求的说明和计算 114.5方案的评价 12设计体会及今后的改进意见 13参考文献 14PAGE141背景企业物料搬运系统的定位是一个比较复杂的问题，由于我国东西部地区的经济发展不平衡，决定了企业物料搬运系统的多样性，既有体现当今世界物料搬运先进科技水平，由无人自动搬运小车、自动化立体仓库、自动化输送机等组成的无人化物料搬运系统，也有还处于上世纪中期的较原始的物料搬运输送线，但不论何种水平，有一点是共同的，即这些物料搬运系统都与企业的经济状况、产品质量要求、劳动力水平的高低、产品的市场竞争力等状况相匹配，也就是说没有什么最好的物料搬运系统，只有最经济、最合适的物料搬运系统。传统的企业物流系统的定位思想是首先考虑成本。当今企业对物流系统的定位思想首先是能适应市场的变化，其次才考虑怎样降低物流成本问题。1.1企业物料搬运系统现状由于输送机搬运系统在A、B，2点之间连续搬运大量物料，搬运成本低廉，搬运时间比较准确，因而被广泛用于大批量生产的流水线、装配线。实践证明输送机搬运系统是最适于大批量生产方式的搬运系统。因此，输送机搬运系统实际上已成为大批量生产的代名词。这种搬运系统实际上由外部的需求环境来定位，它要求物料型式单一、量大、品种单调，在社会生活水平尚处于温饱阶段时，这种搬运系统与社会相吻合。当社会进入小康，需求呈现多元化、个性化、人性化，这种大批量流水线生产出来的雷同商品，显然无法满足市场要求。这种外部需求反馈到企业的生产环节中要求原有生产线在功能、外形、花色、大小等方面有所调整和变动，传统的大批量流水线搬运系统显得力不从心。这样的搬运系统对企业的定位来说是不合适的。这种不合适的根本原因源于经济发展从高速走向平稳增长的经济环境的变化，源于人们消费从单调雷同走向多样化的观念的变化，源于大众生活水平从温饱走向小康社会发展的变化。1.2企业物料搬运系统的选择目前，我国经济发展水平正处于这样一个转型期，它的特点是小批量、多品种生产适应变化多端的消费市场。这样的生产方式需要更换大量的工装，搬运大量不同的原材料及零部件，生产线上可能会出现同时组装几种不同的产品或频繁更换组装不同的产品，这些特点，要求企业的物流系统具有一定的应变能力，即物流系统的柔性。这种具有一定柔性的物流系统，对随时应变市场变化的企业来讲是合适的。家电、轻工、电子、汽车制造、卷烟工业等大众需求个性化非常强的产业，其物流系统的定位，就应当是具有相当科技含量的柔性物流系统。对于矿山、水泥、煤炭等原材料工业企业，外部市场对其产品外形、功能、色彩等的变化要求不大，而对其的需求量不断增加，决定了这些企业的物流系统不需要柔性能力，需要的是不断适应社会需求量增加的要求。因此，能不断大量搬运物料，搬运费用低廉，易实现自动化、无人化的输送机搬运系统理所当然成为这些企业的首选。现代物料搬运及其发展趋势：（1）高智能化的搬运系统；（2）自动导向小车控制；（3）动力和重力式输送机；（4）计算机的功率及其发展。物料搬运系统是目前大家都很关注的问题，降低搬运时间和费用是该类系统设计和管理的主要目标。一般来说，搬运费用可以占到总生产费用的30%~40%，采用不同的搬运方案对搬运时间和搬运效率有重大的影响。物料搬运系统设计主要包括两大内容：一是对对不同的搬运方案进行选择和优化，通过搬运流程分析，确定搬运设备类型及运行参数，确定人员配置。二是设计搬运调度管理信息系统，改变传统上采用的手工管理方式，提高效率，降低出错率，减少管理人员劳动强度，提高决策科学性。2物料搬运系统分析方法（SHA）的基本内容与流程2.1物料搬运概述2.1.1物料搬运的概念物料搬运（Materialhandling）是指在同一场所范畴内进行的、以改变物料存放状态和空间位置为主要目标的活动。物料搬运对仓库作业效率的提高是很重要的，物料搬运也直接影响到生产效率。在生产型企业中，物流经理通常要对货物搬运入库、货物在仓库中的存放、货物从存放地点到订单分拣区域的移动以及最终到达出货区准备运出仓库等环节负责。具体的物料搬运作业主要有：水平或斜面运动—搬运作业；垂直运动—装卸作业；码垛或取货—提升或下降作业；转向—绕垂直线转动作业和翻转—绕水平轴线转动作业。物料搬运的基本内容：物料、移动和方法。2.1.2物料搬运的原则（1）规划原则：规划全部的物料搬运和储存活动以达成最大的整体操作效率。（2）系统原则：将各种搬运活动整合到涵盖供货商、进货、储存、生产、检验、包装、仓储管理、出货、运输、和顾客的整体操作系统。（3）物料流程原则：提供一种最佳化物料流程的作业顺序与设备布置。（4）简化原则（精简原则）：利用减少、消除、或合并不必要之搬移和设备来简化搬运。（5）重力原则：尽量利用重力来搬移物料。（6）空间利用原则：尽量使建物容积之使用最佳化。（7）单元尺次原则：增加单元载重之数量、大小、或重量。（8）机械化原则：将搬运作业机械化。（9）自动化原则：提供生产、搬运、和储存等功能自动化。（10）设备选择原则：在选择搬运设备时应考虑所要搬运物料的各种要素，包括所使用的搬移与方法。（11）标准化原则：将搬运方法及搬运设备种类和尺次标准化。（12）适应性原则（灵活性原则）：采用可以适应各种工作和应用的方法与设备，除非是必须使用某种特殊目地的设备。（13）维修保养原则：规划所有搬运设备之定期保养和维修。（14）过时作废原则：当发现有更有效率的搬运方法和设备时，应取代过时的方法和设备。（15）管制（控制）原则：使用物料搬运活动来改善生产、存货、和订单处理的管制（控制）。（16）生产能力原则：使用搬运设备来改善生产能力。（17）安全原则：提供合适的方法和设备来加强搬运安全。2.2物料搬运单元化的概述2.2.1单元化的定义集装单元或单元载荷(UnitLoad)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。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。2.2.2物料搬运单元化的优点（1）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。（2）易于清点和增加货物堆码层数，更好地利用仓库空间。（3）便于实现装卸搬运机械化，减轻劳动强度，提高工作效率。（4）减少气候的影响，保证货物的质量，加速货物的流转。2.2.3实现单元化的方法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。集装的方式：（1）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。（2）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。（3）货柜化，将物品加以组装于大型盒子或箱子（主要是集装箱）。2.3物料搬运系统分析方法（SHA）2.3.1物料搬运系统分析方法的基本内容物料搬运系统分析方法（SystemHandingAnalysis，SHA）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。SHA方法包括：（1）一种解决问题的方法；（2）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。2.3.2物料搬运系统分析方法过程ⅠⅠ.外部衔接Ⅱ.总体搬运方案Ⅲ.详细搬运设计Ⅳ.方案实施时间阶段程序物料搬运分析1.物料2.移动3.方法基本内容模式主要输入数据P、Q、R、S、T1.物料的分类9.方案的评价3.移动的分析4.移动的图表化6.初步搬运方案7.修改和限制8．各项需求计算2布置5.物料搬运方法理解各种搬运方案X、Y、Z选定搬运方案图2.1物料搬运系统分析方法过程物料搬运系统分析过程可以分为四个阶段。（1）第I阶段——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。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。（2）第II阶段——编制总体搬运方案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输单元或容器做出总体决策。（3）第III阶段——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，要确定详细物料搬运方法。（4）第IV阶段——方案的实施进行必要的准备工作，订购设备，完成人员培训，制定并实现具体搬运设施的安装计划，以及后面的实施与管理。3物料搬运方案综合设计3.1物料搬运方法及选择原则3.1.1物料搬运路线一般情况下，搬运方案都是几种搬运方法的组合。物料搬运方法是物料搬运路线、设备和容器的总和。路线系统的代号包括直接系统和间接系统：（1）直接型路线系统：指物料从起点到终点经过的路线最短，适合于物流量大或特殊要求的物料。（2）渠道型路线系统：指物料在预定路线上移动，与来自不同地点的其他物料一起运到同一终点，适合布置不规则或搬运距离较长的物料。（3）中心型路线系统：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。各种路线系统如图3.1搬运路线类型所示：AACDBACDBa、直达型b、渠道型c、中心型ABDC图3.1搬运路线形式不同的物料装卸搬运型态形成了距离、流量与搬运系统的关系，如图3.2所示。从图中可知，对远距离、大物流量的物料装卸搬运设计方案是不合理的。由于物料装卸搬运型态直接影响作业效率，在选择物料装卸搬运运行体系时，应根据设备的功能、搬运的距离与流量等因素，进行综合分析和对物料装卸搬运方案的合理计划。物流量大物流量大物流量小距离短距离长距离物流量直达型布局不合理间接性（通路或中心型）图3.2距离、流量与搬运系统的关系图在实际物料装卸搬运活动中，有时还须考虑各工作场所的位置，所以常会出现基本的物料装卸搬运型态的变形形式，如：直线式、双线式、锯齿形、U型、圆形和犄角形排列法等流程型式，各项流程型式可单独或合并运用。3.1.2物料搬运设备选择原则物料搬运设备的选择，一般根据距离与物流量指示图（图3.3）来分析。复杂的搬运设备复杂的搬运设备简单的搬运设备简单的运输设备复杂的运输设备物流量大物流量小距离短距离长巷道式堆垛机、叉车、输送机集装货车无人驾驶手推车、无人搬运车机动货车图3.3物料搬运设备选择对设备的选择，暂存区和暂存区之间距离较远，可以选择大型的搬运设备，这里选择大叉车。暂存区和对应的仓库距离很近，可以选择小型的搬运设备，这里选择小叉车。仓库内选择堆垛机。3.1.3运输单元（容器）的选择容器（搬运单元）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、集装器具等如桶装、纸盒、箱子、板条箱、托盘、托架等。根据物料特点和设备来选择运输与搬运单元。3.2物料搬运方案设计步骤对不同的搬运方案进行选择和优化，通过搬运流程分析，确定搬运设备类型运行参数，确定人员配置。（1）在深入现场进行调研的基础上，进行流程和需求分析：根据要求，用Visio等工具绘制接一种接收方式的作业流程图，初步给出各个环节需要使用的设备、对应的数量和需要的人数；在设计的过程中要综合运用物流系统模型的分析方法对某食品补给搬运系统进行系统规划、系统设计和系统实施；在设计的过程中要对成本进行合理化分析，物料搬运设备可能很昂贵，所以投资要合理，使单件成品总成本最低的设计是成本合理化的最佳答案。（2）物料搬运系统相关策略研究：包括库存管理策略和到货分配策略分析。这里的库存管理策略主要是研究何时订货以及订货多少合适的策略，即订货策略。订货策略对当前的主流订货策略进行分析，并根据实际要求确定一种订货策略，即什么时候订货订多少货，并以此为基础，分析如何汇总各个仓库的订货计划以生成综合性食品仓库的订货计划；到货分配策略分析结合当前常用的物资分配模型，根据实际情况，确定适合实际运作的食品类物资分配模型。（3）转运理论时间计算：首先根据实际仓库群布置情况画出网络流图，计算出各段弧的最大流，然后根据网络最大流原理分析出系统网络图的最小截集，通过对最小截集弧上设备的调整可以提高系统的输送能力，甚至改变最小截集的位置；设备调整后的最小截集的容量即为搬运系统最终的输送能力，然后有搬运系统的货物量、最小截集的容量就可估算出物料搬运系统的转运理论时间。（4）设计搬运调度管理信息系统，改变传统上采用的手工管理方式，提高效率，降低出错率，减少管理人员劳动强度，提高决策科学性。搬运调度管理信息系统需要完成的工作：着重给出本管理系统的体系结构及开发工具、系统主要功能及网络结构图。实际构造时要依据信息工程原理，进行基于信息资源规划的总体设计和开发，首先是信息资源规划，进行需求分析，确定业务模型和数据流程图；进行系统建模，确定功能模型、数据模型及体系结构模型；然后是确定信息工程方案，包括网络结构方案、数据库工程方案和应用系统开发方案；最后是进行系统实施。4实例分析SHA方法在物流系统规划中的应用4.1基本情况某药品配送中心主要负责周边地区各大药房及医院所需中西药品的配送，药品种类有6500种（中药3000种，西药3500种），日处理订单数约30个，日进出流量1000箱，药箱最大体积为500×400×340mm。该配送中心有1#、2#两个库区，其中1#库负责中药和西药的整箱出货或者托盘出货；2#库为分拣库，大小为（L×B×H）：45m×25m×9m，分拣库负责西药药品拆零出货。分拣库设有3000个西药的拣货货位，其中高频率出货货位占1/3，中低频率出货货位占2/3，拣货货位离地应大于300mm，每个拣货货位需配相应的补货货位。4.2对实例进行分析4.2.1分拣库作业流程分析根据配送中心的要求，1#库负责客户订单的中药出货和西药的整箱出货或托盘出货，而订单上不足整箱的西药零星出货则是2#库的作业内容，该作业涉及以下几个模块：（1）补货模块。（2）拣货模块。（3）验货、集货模块。（4）出货模块。（5）订单信息模块。下图是1#分拣库的作业流程（图4.1）接受客户订单接受客户订单订单处理拣选作业指令进货暂存区补货存储货位的补货分拣货位的补货1#库库存批量拣选订单（零散）拣选送至验货区验货、集货出货发货图4.1分拣库作业流程4.2.2作业区域规划及相关性分析根据分拣库的作业内容和作业流程，可确定其作业区域配置。（1）拣货区：由货架和通道组成，拣货员按电子标签或拣货单将货架上的药品拣取到拣货箱中，完成拣货作业。（2）补货区：补货人员在此区域完成从补（进）货暂存区到货架存储货位的补货作业。（3）验货区：对拣取完毕的药品与客户订单进行核对，完成验货作业。（4）集货区：作业人员将验货完毕的药品按客户订单理货，将一张订单上的药品集装在一起，便于发货。（5）出货暂存区、补（进）货暂存区和管理办公区。划分作业单位密切程度等级——由于直接分析大量物流数据比较困难，而且也没必要，因此，SHA中将物流强度转化为6个等级，分别用符号A、E、I、O、U、X表示。如下表4.1所示。表4.1作业单位密切程度等级表字母密切程度理由编码理由A绝对必要1物流E特别重要2工作流程I重要3使用同一场地O一般4使用相同公用设施U不重要5使用同一套人员X不希望6联系频繁程度7噪音、震动、易燃根据实例中所给的条件理清各作业区域之间的相互关系，利用相关分析图来分析各作业单位之间的相互关系如下图（图4.2）所示：AUEOUIAEOUIUUIIEOUOUO作业单位名称234567符号1拣货区补货区验货区集货区补货暂存区出货暂存区管理办公区图4.2各区作业相关性分析4.2.3物料的移动分析（1）布置图对物料的移动分析不可避免地要涉及布置。布置决定了和终点之间的距离。拣货区范围ABC区域如下作业区域平面布置图（图4.3）所示。C低频出货区C低频出货区A高频出货区B低频出货区图4.3作业区域平面布置图（2）各项移动的分析在分析各项移动时，需要掌握一定的资料，这些资料包括；物料（产品物料类别）、路线（起点和终点）和物流（搬运活动）。（3）各项移动的图表化在布置图上绘制物流图如下图所示（图4.4）。30.530.5箱B81箱81箱验发补出81验16.1m14.2m30.5箱补货出货55m55mCA32.2m43箱30.6m43箱41m8箱44.18箱图4.4在布置图上绘制的物流图4.3初步的物料搬运方案4.3.1物料搬运方法的选择（1）搬运路线系统根据分拣库作业物料搬运的特点，从1#库向2#分拣库补货暂存区的补货、分拣库验货集货区向出货暂存区的搬运以及出货暂存区向1#发货区的发货物流量相对较大采用直接型路线系统，补货暂存区向存储货位的补货采用渠道型路线系统，拣货采用中心型路线系统。（2）物料搬运设备和运输单元结合配送中心的实际情况，物流量小，搬运距离短，故选择简单的搬运设备和输送设备。选用托盘、塑料拣货周转箱和纸箱作为运输单元。4.3.2初步的物料搬运方案根据分拣库作业流程分析、作业区域规划及相关性分析及物流分析形成初步的物料搬运方案。初步的搬运方案如下表所示（表4.2）：表4.2初步的物料搬运方案方案一：采用搬运系统方案表中的原始方案。方案二：将搬运方案表中的原始方案中b和c采用代用方案。方案三：将搬运方案表中的原始方案中a、b、c采用代用方案。方案四：将搬运系统方案表中的原始方案中a、b、c、d都采用代用方案。4.4搬运方案中各项需求的说明和计算（1）搬运方案中所要计算的内容a.说明每条路线上每种物料的搬运方法。b.说明搬运方法以外的其他必要的变动，如更改布置、作业计划、生产流程、建筑物、公用设施、道路等。c.计算搬运设备和人员的需要量。d.计算投资数和预期的经营费用。（2）根据案例及各区域和区域中设备的作业相关性计算各方案的设备需求量及人员需求量，下表（表4.3）是三种物料搬运方案的各种设备的需求数量及人员需求量。表4.3搬运方案的设备及人员需求量方案设备需求人员需求设备名称数量拣货补发货验货集货方案一带式输送机4组7人3人1人2人（900）转向设备3组电瓶叉车1辆手动托盘搬运车2辆手推拣货台车3辆登高车5辆塑料拣货箱12只方案二动力辊子输送机3组7人3人1人1人无动力辊子输送机8组（900）弯道机4组手动托盘搬运车3辆手推拣货台车3辆登高车5辆塑料拣货箱16只方案三动力辊子输送机3组7人2人1人1人无动力辊子输送机8组（900）弯道机4组手动托盘搬运车2辆手推拣货台车3辆登高车5辆塑料拣货箱16只4.5方案的评价对三种搬运方案的优缺点进行比较：（1）方案一优点：输送设备数量少，占空间少，通道宽敞，不会阻塞。拣货作业方便采用电瓶叉