4物料搬运系统设计

主讲陈友玲1第五部分物料搬运系统设计主讲陈友玲25.1物料搬运系统的基本概念5.1.1意义（从数据中看问题）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%主讲陈友玲35.1.2什么是物料搬运：对物品进行搬上、卸下、移动的活动。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。5.1.3什么是物料搬运系统：将一系列的相关设备或装置，用于一个过程或系统中，协调合理地将物料进行移动、储存和控制。思考：沙钢卸料时为何要往地上甩？物理改变只增加成本该系统的设计取决于物料特性和种类主讲陈友玲45.2物料搬运路线的类型直达型——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。渠道型——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。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主讲陈友玲55.3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？主讲陈友玲65.4搬运设备选择的原则5.4.1依据：距离与物流量的大小思考：距离短，物流量小，选何种类型设备？距离短，物流量大，选何种类型设备？距离长，物流量小，选何种类型设备？距离长，物流量大，选何种类型设备？主讲陈友玲7搬运设备选择的原则不适宜的观点•为了完成任务，赶快去买一台运输机或增添一排货架（长远目标、标准化）。•这台叉车是属于我们部门的，你们不能随便用（部门利益与整体利益）。•我也不知道还需要什么搬运设备，管他的，先申请了再说（明确问题）。•设备肯定越高级越好了（简化原则）。•这家设备商和我们是老关系了，买他的没错的（比较原则）。物料搬运设备及用具对搬运效果及成本会有直接影响主讲陈友玲85.5物料搬运设备选择应考虑的因素5.5.1考虑因素物料的特征和运动方式设备的技术性能：能否胜任工作经济因素：成本、性价比能耗：是否符合电力供应情况备件、维修和存放方式（托盘、箱器）、搬运频率复杂搬运设备简单运输设备简单搬运设备复杂运输设备距离物流量设备的类型、型号和数量主讲陈友玲9易燃、易损、重量、形状水平式（滑道、推车、运输机、索道）垂直式（升降机、起重机、卷扬机）倾斜式（连续运输机、提升机、卷扬机）多平面式（旋转起重机）主讲陈友玲105.6物料搬运设备及器皿5.6.1起重搬运设备起重机、起重电梯、叉车、小型搬运车、无人搬运车工业机器人。5.6.2运输机械卡车、拖车、连续运输机。主讲陈友玲115.7几种搬运设备介绍5.7.1传输带——这是一种将物料沿固定路径移动的装置，可以通过电气、重力或手工等方式对其进行操作，特点是连续动作、循环动作、持续载荷、路线固定。常见滚轴式、皮带式、托盘式和高架式。非柔性不可重构传输带优缺点传输带种类优点缺点滚轴式可搬运热的材料容易安装可作临时储存物料用不适合传送易变形的物品只能处理表面光滑的物品皮带式可处理精细物品可倾斜速度快、噪音小拉力不易控制托盘式有利于自动化物料易排列受托盘尺寸限制速度慢高架式节约地面空间布局简单可临时存物减少了可用空间屋脊需有承载力主讲陈友玲125.7..2起重机是一种将重物提升、降低或传输的装置，特点：是间歇动作、重复循环、短时载荷、升降运动。常见高架吊车、堆垛机。非柔性不可重构起重机优缺点种类优点缺点高架吊车可处理较重物料节约地面空间提升距离大需加固系统柔性差操作慢、安装费高堆垛机自动化程度高可高层、高密度存储需导轨只能与托盘配合路径固定，不柔性主讲陈友玲135.7.3目前应用在工业中的几种起重设备主讲陈友玲145.7.4目前应用在工业中的几种起重设备主讲陈友玲155.7.5工业车辆工业车辆——这是一种轮式无轨运输装备，特点是可独立运行，进行流动作业。非柔性不可重构车辆优缺点种类优点缺点卡车传输路径灵活可传输体积的大、重量大的物体操作空间大维护费用高叉车操作灵活、转弯半径小劳动强度低有一定提升能力一般与托盘配合使用不适合长距离传输主讲陈友玲165.7.6先进物料搬运设备自动引导小车（AGV）——一种用电池供电、无人驾驶的工业货车，可以通过编程进行路径选择和定位。通常与其他自动化系统集成起来使用（如CNC机床、工业机器人），从而获得集成、柔性自动化的综合效益。AGV的优缺点优点缺点可编程，高柔性故障恢复比较容易，易维护、可靠性高可与其他自动化系统联接不会对厂房构成固定的障碍投资大要求厂房空间大主计算机停机将导致系统停机不适合大批大部件的传输主讲陈友玲175.7.8搬运系统分析常用的一些图例符号主讲陈友玲185.7.9AGV的路径优化问题最初级的方法是将每个AGV在缓冲站的停位点联接成线。但生产实际中，AVG不可能穿过任何设施，而且须考虑一定的转弯半径。一般地，AGV转弯半径为车长的75%取货点AGV轮廓线路示意图AGV优化路径主讲陈友玲195.7.10工业机器人工业机器人——可沿规划好的路径搬运重物，适合再柔性装配中搬运或从事危险工况。工业机器人的优缺点优点缺点可重复完成某项工作，精度高可在三维空间操作可进行危险工作价格高受布局限制控制程序编写、调试周期长主讲陈友玲205.7.11机器人的选取指标净载重量：确定载重堆机械手臂所产生的最大力矩。精度：由最小移动距离、可重复性和准确性三个因素组成，其中最小移动距离由定位数据存储精度决定，准确性和可重复性由机械齿轮和连接件的反弹及变形决定。速度：由整个装配操作完成的周期决定。主讲陈友玲215.7.12机器人的选择方法基对象尺寸、形状、重量机器人的任务机器人的需求载荷与机器人尺寸的比较可行的车间层计划区域被处理对象尺寸、形状、重量装配技术载荷与机器人尺寸的比较选择开始选择结束寻找其他更合适的机器人机器人的选择方法主讲陈友玲225.7.13机器人的具体应用（1）主讲陈友玲23机器人的具体应用（2）主讲陈友玲24机器人的具体应用（3）主讲陈友玲25★案例解析：某企业在厂内新建5座综合性（普通）库房，每座库房面积为60*15=900m2，每座库房年吞吐量1.9万吨（与库容量和出入库频率有关），存放物品为单件，最大单件重量为5吨，问：如何合理配置搬运装卸机械设备？解：（1）预设库房机械设备配置系数K（案例中预设K=95%）tcQQK仓储过程总物流量年）吨设备能完成的物流量（/衡量仓库作业机械化程度的一个参数。K越大，机械化程度越高）5.8搬运设备合理配置方法主讲陈友玲26（仓储机械设备能力）万吨，如无两次搬运的选取：万吨仓储物资重复搬运系数仓库年吞吐量)(025.9%95*5.9*)12~1()(5.95*9.1*)(1KQQHQtcnit主讲陈友玲27（2）机械设备类型选择：★类型选择依据：单件、最大重量5吨、库房面积60*15。★初选两种机械配置方案：主要参数方案机械类型额定起重量(t/Qe)工作运行速度(m/min)_跨度（m）结构特征1桥式起重机57013.5通用双梁2叉车5153.5①内燃平衡重式①为叉车最小外侧转弯半径。主讲陈友玲28（3）确定各类机械工作状况参数：——载重量系数:平均一次吊装或搬运的物资重量与QC的比值——时间利用系数:设备年平均工作小时与t的比值——单位工作小时平均吊装或搬运货物次数（由运行距离、运行速度及所需时间确定）——年日历工作小时（h/年）一班制工作时间t=7*280=1960h/年两班t=14*280=3920h/年nt设备类型nt桥式起重机0.4560.71960叉车0.4540.651960主讲陈友玲29（4）机械设备数量配置：①每座库房所需机械台数：Qci——第I类机械承担的物流量（t/年）))((6.1))((96.0)(叉车台桥式起重机台ieciitnQQZ主讲陈友玲30②调整a、每座库房配置一台5吨桥式起重机或两台五吨叉车则可b、根据叉车具有机动性特点，可多库共用，5个库房只需配备1.6*5=8台即可c、叉车若全部用5吨叉车，则既浪费又不方便，需要重新调整叉车载重组合★根据5座库房机械作业物流量（0.95*1.9*5=9.025）及平均载重量5*0.45=2.25,同时考虑物品单重分布状况得到叉车配置，见下表:主讲陈友玲31由上表可知：8台叉车年物流作业量9.22吨9.025吨，满足要求。★叉车配置表：起载重量台数nt520.70.6541960330.80.6541960220.80.6541960110.70.6541960主讲陈友玲32（５）确定机械配置方案：①5座库房各配置1台5吨桥式起重机；②5座库房共配置8台叉车（5t的2台、3t的3台、2t的２台、１t的１台）。★再根据机械设备配置的经济性原则最后确立方案主讲陈友玲335.9物料搬运系统分析设计方法（SHA）5.9.1阶段结构弄清所分析区域的物料进出情况。编制总体搬运方案编制详细搬运方案方案实施主讲陈友玲345.9.2程序模式：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分析移动分析方法分析（确定合理经济的搬运方法）主讲陈友玲355.9.3主要数据P（Product）Q（Quantity）R（Route）T（Time）S（SupportingService）主讲陈友玲365.9.4物料的分类物料分类的依据：物料的可运行物流条件物料分类程序：标注所有物品的名称记录其物理特征分析各类物料的特征确定物料类别编制物料特征表主讲陈友玲375.9.5移动分析收集各种移动分析的资料物料的分类路线的起点、终点和搬运路径物流的物流量和物流条件移动分析方法流程分析法（品种少或品种单一时）起止点分析法（路线数目不太多的情况）编制搬运活动一览表主讲陈友玲38示例1：某厂铅笔装配物料流程图（简图）方法动作说明（现有或拟采用的）储存停留检查运输操作距离（m）数量估计时间(min)附注1储存在仓库内○→□D▽12000.252手推车送至开槽开沟机○→□D▽8120010.00削薄的板，每箱包括1200个每伴四件的木版（共2400）3在底部开槽，顶面开四个沟○→□D▽6000.13一次通过串列机械4送往嵌铅机（半批——见9）○→□D▽8600手推车5等待嵌铅机○→□D▽600坯料在批次间等待6在机构的料斗内装料○→□D▽60020.00在机械工作时装料7在木版上嵌铅芯○→□D▽推杆式机械8检验铅芯充填，移动到装上板机○→□D▽由机床照管人在机械工作时于钢平台上检验……主讲陈友玲39示例2：搬运路线表起点：原料库项目：6—19终点：压力机车间制表人：KRL日期：5月18物料类别路线状况距离280m物流或搬运活动特定等级依据名称代号起点路程终点物流量（即单位时间的数量物流要求（数量要求、管理、时间要求）钢板A用桥式起重机堆放穿过露天场地到达在剪切机旁边，地方有限平均每天60张必须与剪切机计划步调一致托盘货物B物料在托盘上起运生产厂房，电梯至三楼预焊接线，极为拥挤平均每天18托盘与每天的油漆进度密切练习小件E从料架上取下，放在存放区穿过两个门，生产厂房的底层交通拥挤分布在小件所用的3个不同的料架上平均每天30种，共1600个运送时间间隔为1天、2天或1周……主讲陈友玲40示例3：物料进出表区域：******项目：*****日期：******运进操作或区域运出每（单位时间）数量每（单位时间）数量产品过物料名单位平均最大来自去往单位平均最大产品或物料名12345678备注：物料进出表说明：本表用于汇总某一区域全部运进和运出的搬运活动1、列出所有进出物料，包括数量和起止点2、说明给区域内物料所进行的事宜3、把进一步解释以上数据的有关资料写在