第三章物料搬运系统设计.docx

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第三章物料搬运系统设计

第三章物料搬运系统分析与设计

第一节物料搬运系统概述

一、物料搬运

MH，MaterialsHandling

物料搬运：

是指在同一场所范围内对物品进行搬上、卸下、移动等以改变物料存放（支承）状态（即狭义的装卸）和空间位置（即狭义的搬运）为主要目标的活动。

实现生产领域各个生产环节之间的相互衔接。

搬上、卸下——改变物料存放状态；移动——改变物料空间位置。

这里的物料搬运是对物料装卸和物料搬运的统称。

物料装卸是指物品在指定地点进行的垂直移动为主的物流作业；物料搬运是指在同一场所内将物品进行水平移动为主的物流作业。

在习惯使用中，物流领域（如铁路运输）常将装卸搬运这一整体活动称作“货物装卸”；在生产领域中常将这一整体活动称作“物料搬运”。

实际上，活动内容都是一样的，只是领域不同而已。

在实际操作中，装卸与搬运是密不可分的，两者是伴随在一起发生的。

因此，在物流科学中并不过分强调两者差别而是作为一种活动来对待。

物料搬运是在已经设计和建立的物流系统条件下，使系统中的物料按照生产、工艺及服务的要求运动，以实现系统设计提出的目标。

具体的物料搬运作业主要有：

（1）水平或斜面运动——搬运作业；

（2）垂直运动——装卸作业；

（3）提升或下降运动——码垛或取货作业；

（4）绕垂直轴线转动——转向作业；

（5）绕水平轴线转动——翻转作业。

二、物料搬运系统

物料搬运系统有各种不同的定义，侧重点不同。

1、物料搬运系统是移动、储存、保护及控制物料的艺术与科学的结合。

四个功能活动：

移动+储存+保护+控制

（1）移动

移动物料产生时间和地点效用。

否则，移动不但毫无意义，不被视为增值反而是一种浪费。

任何物料的移动都需要对物料的尺寸、形状、重量和条件，以及移动路径和频度进行分析。

（2）储存

存储物料在操作之间提供缓冲，便于有效利用人和机器，并提供高效的物料组织。

物料存储中应考虑的问题包括物料的尺寸、重量、条件和堆放要求；需要的产出量；建筑物的约束，如地面负荷、楼板情况、立柱空间、场地净高。

（3）保护

物流保护包括包扎、装箱，这样做是为了保护物料，防止物料损坏或被盗；也包括信息防范系统，用以防止误搬、错放、错误挪用和不按顺序加工。

（4）控制

控制物料是指对物料物理和信息状态两方面的控制。

物理控制是指对物料的方位、顺序、相互间隙的控制。

信息状态控制是指对物料的位置、数量、目的地、初始地、所有者、进度安排的实时状态控制。

通过改善对物料的控制，尤其是采用信息系统来管理，可以降低库存量、减少盗窃、提高安全性，使物料搬运成为降低企业总成本的一种方法。

2、物料搬运系统是指在适当的成本下，采用正确的方法、顺序、方向、时机在正确的位置提供正确数量、正确条件的正确物料。

9个目标：

（1）正确成本

成本问题并不一定是成本最小化，应该追求正确的成本。

单纯的MH成本最低化不是完全正确的目标，因为利润的最大化并不意味着MH的成本最低，MH系统的正确使用能引起市场份额的增加，从而增加收益。

因此，MH的底线是合适的成本、正确的成本，而不是最低的成本。

为此，也许需要增加搬运技术上的投资。

（2）正确方法

MH需要采用正确的方法。

（3）正确顺序

主要是指物料的搬运应按顺序进行，通过作业顺序的调整来降低成本，避免迂回往返等，进而改善生产效率。

这体现流程合理化的概念。

（4）正确方向

“正确的方位”意味着减少零部件方位的不确定性，使零件按期望的方位移动。

这对自动化系统（如FMS、自动化装配系统）特别重要，通常依赖于软件、传感器、机械装置来确保“正确的方位”。

（5）正确时机

生产管理要求物料以“正确的时间”送达。

MH的设计应该日益强调精益生产方式和快速响应制造这样的制造环境。

在全球物流和快速响应制造的氛围中，许多先进的MH跟踪系统用以确保“正确的时间”，通过UPS、DHL等快递公司来完成，并能提供超快速等增值服务。

（6）正确位置

“正确的地点”要求物料送到或存储到仓库或生产现场的正确地点。

物料从码头仓库进入工厂时，要按照物料活动的水平（快和慢的搬运）、重量和尺寸、体积与价值（小的贵重物品为防偷盗必须在最安全的条件下搬运）必须区别对待。

例如，方便存储的地方，用以存放需快速移动的物品或量大的物品（这可使搬运成本最小化）；而搬运贵重物品和物料，应采用一些可靠性高的方法。

“正确的地点”隐含了“应具有一个有效的仓库系统”这层含义，它确保快速存储和准确检索。

（7）正确数量

“正确的数量”是在制造和配送环节中突出JIT哲理，根除在制品或使在制品最小化。

理想状态下，供应商交给顾客正确数量的物料，或上游工序给下游工序在需要时交付需要的数量，不多也不少。

实现这一目标，必须要有有效的信息流使其伴随物流控制。

例如，看板用于发布运输和生产指令。

（8）正确条件

主要是优良的质量。

（9）正确物料

“正确的物料”的目标是阐明仓储中的错误堆放问题。

采用先进的技术手段，如自动识别系统：

条形码或音频识别码标签，便于物料搬运系统对正确物料的移动、存储、保护和控制。

出错率低，速度快，精度高，性价比好。

3、物料搬运系统是指包含于企业的某特定范围，通过机械来移动未包装或已包装的半固态或固态的产品的所有基本作业。

4、设备、容器和路线结构共同组成物料搬运系统。

三、物料搬运在物流中的作用

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，物料搬运系统合理化对企业的物流效率与效益有至关重要的影响。

物料搬运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。

具体表现在以下几个方面：

（1）物料搬运活动是衔接物流活动各环节的桥梁与纽带。

经统计和分析，在工厂生产活动中，从原材料进厂到成品出厂，物料真正处于加工等纯工艺时间只占生产周期的5%~10%，而90%~95%的时间都处于仓储和搬运状态。

（2）合理进行物料搬运是提高物流速度的关键。

在机械制造企业中，一般从事搬运、储存的工作人员占全部工人的15%~20％，加工1t产品平均搬运量为60t次以上，其成本为加工成本的15.5%。

（3）合理进行物料搬运能降低物流费用支出。

在我国工业企业中，在制品和库存物料占流动资金的75%左右，所以需合理设计平面布置，优化物流系统。

制造业中总经营费用的20%~50%是物料搬运/运输费用，而优良的物流系统设计，可使该费用减少10%~30%。

因此，降低物料搬运系统的运行成本是提高企业利润的一条途径。

（4）合理进行物料搬运可减少货物的损失。

产品在搬运、储存过程中，因搬运手段不当，造成磕、碰、伤，从而影响产品质量的现象非常严重。

湖北某汽车制造厂传动轴厂的统计资料表明，机床加工能力能保证质量合格率为98%，运到装配线上合格零件仅剩60%，搬运中损坏35%以上。

上海某拖拉机制造厂的统计资料表明，直接与搬运有关的工伤事故占总工伤事故的30%以上。

因此，进行搬运系统分析，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、优化企业内部物流系统有者十分重要的意义。

四、物料搬运原则

20条物料搬运原则（P46），重点介绍几个原则：

1、有效作业原则

减少装卸搬运环节，降低装卸搬运次数。

在保证完成各要素作业和各物流环节顺利进行的情况下，尽量减少和避免不必要搬运，合并重复搬运，将装卸搬运的环节和次数控制在最少范围内。

2、移动距离最小化原则

避免搬运路线曲折。

3、人机工效原则

人身、设备、物品三安全原则。

MH需要人与机械、货物及其他劳动工具相结合。

要考虑人的作业能力和局限性，以保证安全有效的作业。

4、单元化荷载原则

将各种物品集装成货物单元，成为大件货物，形成单元货载系统，以利于搬运、运输和保管，提高搬运效率。

5、机械化原则

尽可能使用机械设备执行搬运作业，避免使用人力搬运。

6、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。

7、系统化原则（P49）

五、物料搬运活性分析

物料活性系数是一种度量物料搬运难易程度的指标，由于存放的状态不同，物料的搬运难易程度也不一样。

人们把物料的存放状态对搬运作业的方便（难易）程度，称之为搬运活性。

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。

在堆放货物时，事先要考虑到物料装卸作业的方便性。

可用物料活性系数来衡量。

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。

将物料从散放状态到进入装卸搬运状态这一过程，按装卸搬运要求分为四项内容：

集中、搬起、升起和运走，散放状态的活性，规定其系数为零。

对此状态每增加一次必要的操作，其物品的搬运活性系数加上1，活性水平最高的状态活性系数为4。

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。

提高物料活性系数：

由平均活性系数的大小，可以采用以下不同的改进方法：

平均活性系数=活性系数总和/作业工序数

（1）低于0.5：

可有效利用集装器具、手推车等存放物料。

（2）0.5~1.3：

大部分物料处于集装状态，可有效利用动力搬运车、叉车、卡车等。

（3）1.3~2.3：

可有效利用传送带、自动导引车，即采用单元化物料的连续装卸和运输。

（4）2.3以上：

从设备、方法方面进一步减少搬运工序数，如选用拖车、机车拖挂的装卸搬运方式。

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。

第二节单元货载（集装单元）及集装容器

物料搬运的单元化对物料搬运的意义非常重大。

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。

一、单元货载的概念

单元货载的观念导源于：

（1）装载量愈大的搬运，每单位的搬运成本愈低。

（2）单位器量原则，主要是基于以群组方式移动品种和物料要比个别移动更为经济有效。

单元货载（Unitload）：

也称集装单元，是指采用各种不同的方法和器具、把具有包装或无包装的物品，整齐地汇集成一个扩大的、便于装卸搬运的、在整个物流过程中保持一定形状的标准规格的作业单元。

单元货载搬运就是将规模经济的思想应用到物料搬运中，即将不同种类、不同状态和不同大小的物品，集装成一个搬运单元，以利于搬运操作。

单元货载主要优点：

（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）具有一定规格尺寸的货物单元，便于搬运机械的操作，减轻人力装卸，从而提高生产作业率。

（3）集装单元可以防止物品散失，易于清点和增加货物堆码层数，更好地利用仓库空间。

二、单元货载的方法——集装

1、集装的概念

集装：

是将许多单件物品，通过一定的技术措施恰当的组合成尺寸规格相同、重量相近的大型标准化的组合体，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叫做集装。

由来：

在多种类型的产品中，小件杂散货物很难像机床、构件等产品一样进行单件处理，由于其杂、散，且个体体积重量都不大，所以，总是需要进行一定程度的组合，才能有利于销售，有利于物流，有利于使用。

集装系统既是一种包装形式，又是运输或储存形式。

从包装角度来看，集装是一种按一定单元将杂散物品组合包装的形态，是属于大型包装的形态。

从运输角度来看，集装所组成的组合体往往又正好是一个装卸单位，非常便利运输和装卸，因此在这个领域把集装主要看成是一个运输体。

集装的主要特点是集小为大、集零为整，而这种集小为大是按标准化、通用化要求进行的，形成了规