第六章 (SHA)物料搬运系统分析

主要内容：5-1物流分析基本概念5-2物料搬运系统分析（SHA）5-3物料搬运（方案）系统评估的量化分析方法•物料搬运（MaterialHandling）是制造企业生产过程中的辅助生产过程，它是工序之间、车间之间、工厂之间物流不可缺少的重要环节。•按Tompkins等人的观点，物料搬运是“用正确的方法，以正确的成本，按正确的程序，在正确的时间，将正确的物料，以正确的数量，运送到正确的地点。”•据国外统计：在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，物料搬运的费用占全部生产费用的30~40%。•为此，设计合理、高效、柔性的物料搬运系统，对压缩库存资金占用、缩短物流搬运所占时间，是十分必要的。2•国际物料管理协会下属的物料搬运研究所浓缩数十年物料搬运专家的经验，总结出了物料搬运的20条原则：美国物料搬运教育大学与产业联系理事会(CICMHE)将其进一步浓缩为10条原则，如下所示：•(1)规划原则。全面考虑需求、作业目标和功能要求来规划所有的物料搬运和物料存储工作。•(2)标准化原则。物料搬运方法、设备、器具、控制和软件应标准化，以达到系统总体作业目标，且不牺牲灵活性、模块化和吞吐量的要求。•(3)工作原则。物料搬运工作应当尽可能最少，且达到作业所需的生产率和服务水平。工作的衡量可以用运量乘以运距来衡量，即W=F*D。•(4)人机工效原则。在设计物料搬运作业和选择设备时，要考虑人的作业能力和局限性，以保证安全和有效的作业。•(5)集装单元化原则。尽可能采用标准容器与装载工具集装物料，以利搬运过程的标准化、集装化。3•(6)充分利用空间原则。最大可能地充分利用建筑物的整个空间，包括高度方向。不要忘了往上看。•(7)系统化原则。尽可能广泛地把各种搬运活动当作一个整体，使之组成相互协调的搬运系统。其范围包括收货、检验、储存、生产、检验、包装、成品储存、发货、运输和反向物流等。•(8)自动化原则。应当采用合理的作业机械化和/或自动化，以提高作业效率、反应速度和一致性，降低成本并消除重复性和有潜在不安全性的人工作业。•(9)环境原则。在设计物料搬运系统和选择设备时，应当将对环境的影响和能量消耗作为一个重要依据。•(10)全生命周期成本原则。对所有的物料搬运设备和最终的物料搬运系统，应当作出它们在整个生命周期内的全面深入的经济分析。4物流量是指一定时间内通过两物流点间的物料数量。当量物流量是指物流运动过程中一定时间内按规定标准修正、折算的搬运和运输量。这种修正与折算充分考虑了物料在搬运或运输过程中实际消耗的搬运和运输能量等因素。5－1物流分析基本概念一、当量物流量例如，一台载重量为10t的汽车，当其运输10t锻件时，10t锻件的当量重量为10t；而其运输2t组合件时，则2t组合件的当量重量为10t。1.当量物流量的计算公式f=nqDf—当量物流量，当量t/年、当量t/月、当量kg/小时…；q—一个搬运单元的当量重量，当量t、当量kg…；n—单位时间内流经某一区域或路径的单元数，单元数/年(月)；D—为搬运n个q单元重量物料的距离，米、千米…。2.影响当量物流量的主要因素–物料的重量–物料路径的路程–运送物料的集装化单元的流动形式（可运性、可存性）–运送物料与运送物料设备的匹配性–物料运送的环境基于这些难以描述的环境指标，因此，当量物流量至今没有一个恰如其分地计算方法。3.当量物流量（物流量）的另一定义——玛格数一个玛格（magnitude）的物料具有如下特征：①可以方便地拿在一只手中：②相当密实；③结构紧凑，具有可堆垛性；④不易受损坏；⑤相当清洁、坚固和稳定。就是一块经过粗加工的10立方英寸(或稍大于2英寸×2英寸×2英寸)大小的木块，叫做一个玛格。应用玛格数时，需将系统中的所有物料换算成为相应的玛格数进行计算。(1)计算物料的体积。度量体积时，采用外部轮廓尺寸，不要减去内部空穴或不规则的轮廓。(2)查阅玛格曲线，得到玛格数的基本值A。(3)根据物料的密度、形状、损伤危险程度、状态(化学状态、物理状态)和—价值因素确定修正参数。计算物料体积确定玛格数基本值确定修正参数计算玛格数()MAABCDEFF——价值因素，如不考虑则F=0数值修正因素松密程度或密度(B)形状(C)损伤危险性(D)情况(E)3………十分扁平并且可以叠置或可以套叠（平纸张或金属板材）………………2非常轻或空的（体积庞大的钣金制品）易于叠置或套叠的（纸簿、汤碗）不易受任何损坏（废铁屑）………1轻和庞大的（拆散的瓦楞纸板箱）较易叠置或略可套叠（书、茶杯）实际上不易受损坏或受损极小（坚实的铸件）………0比较密实的（干燥的木块）基本上是方形，有一些可叠置性质（木块）略易受损坏（加工成一定尺寸的木材料）清洁、牢固、稳定的（木块）1相当重和密实的（空心铸件）长的、圆的或有些形状不规则的（袋装谷类、短棒）易受挤压、破裂、擦伤等损坏（油漆过的物品）有油的、脆弱的、不稳定的或难于搬运的（带油切屑）2重及密实的（实心铸件、锻件）很长、球状或形状不规则的（桌上电话机）很容易受一些损坏或容易受许多损坏（电视显像管）表面有油脂、热的、很脆弱或滑溜的，很难于搬运的3非常重和密实的（模块、实心铅）特别长的、弯曲的或形状为高度不规则的（长钢梁）极易受到一些损坏或易受许多损坏（水晶玻璃，高脚器皿）（发粘的胶面）4………特别长及弯曲的或形状格外不规则的（弯管、木块手椅）极易受到非常多的损坏（瓶装酸类、炸药）(熔化的钢)玛格数起源于美国，是一种不十分成熟的当量物流量计算方法，是为度量各种不同物料可运性而设计的一种度量单位，可以衡量物料搬运难易的特征。玛格数的概念有其局限性。因为，每一种物料的运输能力都与搬运方法(装载容器及搬运设备)有关，而实际上，玛格数对各种不同的物理、化学状态的物料和搬运方法却不能十分准确地描述和度量，因而是一种近似描述物流量的标准值。在一些特性相差不大的物料搬运中，玛格数比较适用。但若将现实中的所有物料都用玛格数度量，其误差较大。即物流系统越大、越复杂，玛格数的使用精度越低。物料活性系数α是一种度量物料搬运难易程度的指标，是物流分析的又一重要参数搬运处于静止状态的物料时，需要考虑搬运作业所必需的人工作业。我们用活性系数来衡量，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。保持运动运走（不用升起）升起、运走（已搬起）搬起、升起、运走、（已集中）集中、搬起、升起、运走作业说明简图装车移动装载、可近距离移动垫起、可吊装集中、装在容器内堆在地面上物料的存放状态43210α的等级01234还需要的作业数目α的等级：一般分为五级α的合理选择。活性系数越高，所要求的工位器具及其工位器具所消耗的费用水平越高，两者的关系如图。合理选择α即为根据具体情况，充分考虑工艺要求和成本费用等。费用α用于分析某一物流在系统中的平均机动性。将某一物流按其流程及各段的活性系数绘制在坐标图上，即得到该物流的活性系数曲线，并可计算出该物流系统的平均活性系数。计算模型如下：niin11例：共计10个工位组成的一个生产系统，物料储存的活性系数见图，其平均活性系数为：31030414343331410111niin作业顺序流程α0123456789101234平均活性系数α=3单元化：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，故也叫做集装单元化。标准化：指物品包装与集装单元的尺寸(如托盘的尺寸，包箱的尺寸等)要符合一定的标准模数。四、物料搬运的单元化与标准化60012006006005-2物料搬运系统分析•搬运系统分析(SystemHandlingAnalysis,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：•一种解决问题的方法；•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。的知识与理解⒌物料搬运方法⒉布置主要输入数据P、Q、R、S、T1．物料的分类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．各项需求计算多种搬运方案X、Y、Z9．方案的评价选定搬运方案I．外部衔接II．总体搬运方案III．详细搬运设计IV．方案实施物料搬运分析1．物料2．移动3．方法基本内容模式时间阶段程序•第I阶段——外部衔接。•这个阶段要弄清整个区域或所分析区域的全部物料进出搬运活动。•在这之前，先要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。•第II阶段——编制总体搬运方案。•这个阶段要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。20•第III阶段——编制详细搬运方案。•这个阶段要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。•例如，各工作地点之间具体采用哪种路线系统、设备和容器，•如果说，第II阶段是分析工厂内部各车间或各厂房之间的物料搬运问题，那么第III阶段就是分析从一个具体工位到另一个工位或者从一台设备到另一台设备的物料搬运问题。•第IV阶段——方案的实施。•任何方案都要在实施之后才算完成。•这个阶段要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。•上述四个阶段是按时间顺序依次进行的。但是为取得最好的效果，各阶段在时间上应有所交叉重叠。总体方案和详细方案的编制是物流系统规划设计人员的主要任务。21主要输入元素P、Q、R、S、T1.物料的分类2.工厂布置3.移动的分析4.移动的可视化5.物料搬运方法的知识与了解6.初步的搬运计划7.修正与调整8.设备、人力的成本计算搬运计划X搬运计划Y搬运计划Z9.各种计划的评估入选的物料搬运方案物料移动方法工厂布置：物料的移动必须就现有或计划中的工厂布置方案加以分析，故应设定一个工厂的布置方案。物料移动的可视化：对上述物料移动的流动强度、距离加以具体化的图形表示，如操作流程图、流程程序图、多项产品程序图或从至图上加注或图示流动强度及距离等。物料搬运方法的知识与了解：搬运设备的了解和资料收集以作为分析搬运方法的基础。初步的搬运计划：在物料分类、分析物料的移动和了解搬运方法的知识后，即应对物料搬运计划做一基本的决策，寻找物料可行的若干搬运计划。搬运方案修正与调整：配合设备需要、实体限制，针对布置方案或设备设计做一修正与调整，以作为方案选择的基础。设备、人力成本的计算：针对各个方案计算出设备所需的投资与操作成本，作为选择的依据。各搬运计划的评估与方案选择：就各个搬运计划的可行性大小、经济合理及将来扩充等因素评估搬运计划及选定设计方案。物料的品种（product）、数量（quantity）、路径（routing）、支持服务（support）、流程(timing)等资料。一、分析程序物料的分类：按照物料的物理特性、数量、频率和控制特征加以分类。物料移动分析：针对布置方案中每一物料的每一流程的数量、路径、型式加以分析。设计要素影响特征P产品（物料，零件，物品）产品和物料的可运性取决于物品的特性和所用容器的特性。而且每个工厂都有其经常搬运的某些物品Q数量(产量，用量)数量有两种意义：①单位时间的数量（物流量）②单独一次的数量(最大负荷量）不管按哪种意义，只要搬运的数量愈大，般运所需的单位费用就愈低R路线(起点至终点）每次搬运都包括一项固定的终端（即取、放点）)，费用和一项可变行程费用。注意路线的具体条件，并注意条件变化（室内和室外搬运）及方向变化所引起的费用变化S辅助服务(周围环境）传送过程，维修人员，发货，等均属服务性质；搬运系统和搬运设备都有赖于这些服务。工厂布置，建筑物特性，储存设施，都属于周围环境；搬运系统设备必须在此环境中运行T时间(时间性、规律性、紧迫性，持续性）一项重要的时间因素是：物料搬运必须按其执行的规律；另一重要因素是时间的持续