第五章物流搬运系统设计

第5章物料搬运系统设计Chapter5DesignoftheMaterialHandlingSystem1本章主要内容物料搬运概述物料搬运的概念、物料搬运的20条原则、物料搬运活性分析、单元化和标准化、物料搬运方程式。物料搬运系统分析方法SHASHA的阶段结构、物料分类、布置、移动分析、布置方案分析、SHA与SLP的结合。搬运系统的改善生产现场的搬运改善、改进搬运的着眼点。物料搬运(方案)系统评估的量化分析方法2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。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，将容器箱送往装配线进行装配。工厂原来整个生产周期需要48天。显然这么长的时间在激烈的竞争环境下是难以接受的，于是工厂请李教授寻找问题根源。由于李教授的工业工程背景，很快就确定了问题的所在。首先是所用容器箱太大，需要花很多时间才能装满这种容器箱，其次冲床成为一个瓶颈，限制了整个系统的生产率。李教授提出的建议是：第一，用小得多的容器箱向下游频繁地传送元件；第二，增加一台冲床。这样可将生产周期降到4天。3第5章物料搬运系统设计5.1物料搬运概述意义：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%。解决重点：掌握物料搬运的概念及设计原则物料搬运路线的选择与设计系统搬运分析设计其他物料搬运分析技术45.1.1物料搬运的概念一、什么是物料搬运系统？物料搬运是指在同一场所范围内进行的、以改变物料的存放（支承）状态（即狭义的装卸）和空间位置（即狭义的搬运）为主要目的的活动，即对物料、产品、零部件或其他物品进行搬上、卸下、移动的活动，如装卸、移动、分类、堆码、理货和取货等作业都属于物料搬运活动。系统的设计取决于物料的特性和种类5物流界的三次革命：（一）合理地改变货物的物流状态1、石油运输从桶装改为散装—现代超级油轮的诞生；2、谷物有袋装改为散装—诞生了连续输送机械和机械化粮食筒仓，使装卸搬运劳动率提高10-20倍；（二）扩大货物单元3、集装箱的产生65.1.1物料搬运的概念在物料装卸搬运时，要注意三个基本因素：一是距离，距离越短，移动越经济；二是数量，移动的数量越多，每单位移动的成本越低；三是工艺流程，流程越短越经济。75.1.1物料搬运的概念二、物料搬运系统的分析方法（一）流程分析（二）起讫点分析（三）物料流量分析（四）搬运高度分析85.1.1物料搬运的概念三、搬运方式分析搬运方式是指搬运时采用何种线路，搬运的对象采用何种单位来运作，线路是否重复行走，物料是否合并传送等，要根据整个区域的物流运作情况、设备的使用情况和物料搬运量的多少来进行整体规划。95.1.1物料搬运的概念5.1.2物料搬运的原则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。10(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。115.1.2物料搬运的原则5.1.3物料搬运活性分析用物料活性系数来衡量物料搬运的难易程度，这也是物流分析的一个重要指标。121．活性系数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。物料搬运的难易程度称为活性。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。13散放在地上的物料要运走，需要经过集中、搬起、升起和运走四次作业，所需的人工作业最多，即活性水平最低，即活性系数定为0。活性指数确定的原则见下表所示。在对物料的活性有所了解的情况下，可以利用活性理论，改善搬运作业。01234移动运走装车支垫装箱散放升起搬起集中142．活性分析图表搬运作业活性分析图。考虑提高某些作业的活性系数，如活性系数为0的散放，通过放入容器中（活性系数为1）或码放在托盘上（活性系数为2），来提升搬运活性，提高工作效率。0123401234567891027散放在地上装入车内移动卸放在地上装入车内移动放置在车架移动放在托盘上用叉车搬运合计系数1692研究：装入容器中，活性系数1放在托盘上，活性系数2作业工序流程顺序平均2.7活性系数计算平均活性系数。图中的平均值2.7由下式计算：平均活性系数=活性系数总和/作业工序数15这样，由平均活性系数的大小，可以采用以下不同的改进方法：低于0.5：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。1.3~2.3：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。总之，活性系数越高，所需人工越少，但设备投入越多。在进行搬运系统设计时，不应机械地认为活性系数越高越好，而应综合考虑。01234移动运走装车支垫装箱散放升起搬起集中165.1.4物料搬运的单元化与标准化1.单元化物料实行单元化后改变了物料散放状态，提高了搬运活性指数，易于搬运，同时也改变了堆放条件，能更好地利用仓库面积和空间；2.标准化实现标准化能合理，充分地利用搬运设备、设施，提高生产率和经济效益。171.单元化单元化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。也叫做集装单元化或单元载荷(UnitLoad)，它是物料搬运中最重要的一个概念。集装单元可以是托盘、箱、袋、筒和集装箱等，其中以托盘和集装箱应用最为广泛。采用单元化的主要优点是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。182.标准化Standardization标准化是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，仓库货架、运输车辆、搬运机械也要根据标准模数决定其主要性能参数。有利于物流系统中各个环节的协调配合，在易地中转等作业时不用换装，提高通用性，减少搬运作业时间，减轻物品的散失、损坏，从而节约费用。191)物流基础模数物流基础模数尺寸是标准化的基础，它的作用和建筑模数尺寸的作用大体相同，其考虑的基点主要是简单化。目前ISO中央秘书处及欧洲各国已基本认定以600mm×400mm为基础模数尺寸，我国尚在研究。202)物流模数物流模数即集装单元基础模数尺寸（即最小的集装尺寸）。集装单元基础模数尺寸，可以从600mm×400mm按倍数系列推导而来，也可以在满足600mm×400mm的基础模数的前提下，从卡车或大型集装箱的分割系列推导出来。物流模数尺寸以1200mm×1000mm为主，也允许1200mm×800mm及1100mm×1100mm等规格。21物流基础模数尺寸与集装单元基础模数尺寸的配合关系，以集装单元基础模数尺寸1200mm×l000mm为例，如图所示。60060012006004001000欧式托盘尺寸为1200×800mm，日式托盘为1100mm方托盘，美式为48×40英寸，试问它们可以由几个物流基础模数尺寸组成？以图示之。222.标准化Standardization良好的配合关系便于全球的通用化和一体化，例如第三代欧洲标准可堆式物流周转箱的五种规格是300×200×165400×300×165400×300×295600×400×295600×400×165，适合1200×1000国际标准和1200×800欧洲标准托盘。232.标准化Standardization2.标准化Standardization5.1.5物料搬运方程式物料搬运系统设计是一个十分复杂的问题，设计人员必须具有相当多的操作方面的知识，以及物料搬运方面软件和硬件的知识。物料搬运系统的有效设计需要设计人员从内到外地理解问题，设计出有效的解决方案。物料搬运方程式在解决物料搬运问题的各个方面都被证明十分有用。设计者需要考虑6个主要的问题，即6个变量。这六个变量就是著名的5W1H法（六问法），如图所示。What?Where?When?How?Who?Which?Why?物料移动方法++=系统物料料搬运系统变量255.2搬运系统分析方法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。26物料搬运系统分析过程如图所示。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275.2.1SHA阶段结构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。285.2.1SHA阶段结构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。29物料搬运系统分析时所需输入的主要数据是：P——产品或物料（部件、零件、商品）Q——数量（销售量或合同订货量）R——路线（操作顺序和加工过程）S——后勤与服务（如库存管理、定货单管理、维修等）T——时间因素（时间要求和操作次数）305.2.2物料的分类（1）搬运的物料只有一种，那我们唯一要做的就是弄清这种物料的特