物料搬运系统设计大作业改.docx
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物料搬运系统设计大作业改
《设施规划与物流分析》
大作业报告
（2013--2014年度第一学期）
题目：
某厂液压式压力试验机搬运系统设计分析
班级：
学号：
学生：
指导教师：
成绩：
日期：
年月日
一、任务书
（一）目的与要求
设计性作业是设施规划与物流分析课程设计课程的重要实践性教学环节，是综合运用所学专业知识，完成工厂物料搬运系统设计工作而进行的一次基本训练。
其目的是：
1.能正确运用工业工程基本原理及有关专业知识，学会由产品入手对工厂生产系统进行调研分析的方法。
2.通过对某工厂物料搬运系统设计的实际操作，熟悉系统物料搬运系统设计方法中的各种图例符号和表格，掌握系统物料搬运系统设计方法的规设计程序。
3.通过课程设计，培养学生学会如何编写有关技术文件。
4.通过课程设计，初步树立正确的设计思想，培养学生运用所学专业知识分析和解决实际技术问题的能力。
（二）主要容
（1）分析掌握物流分析的方法和工具，确定车间物料搬运方案的分析方法；现有生产车间的调研分析：
包括生产模式、现有设施布局、物流搬运方案；设计现有车间的物料搬运方案。
（2）研究物料搬运系统分析方法和体系结构，针对企业给出的七个车间区域：
大件加工区、镗区、镗铣区、精加工区、轴加工区、车区、附具加工区。
进行生产模式的分析，了解各个区域之间的设施布局，物料流通方式。
（3）研究物料分类的方法，在实际分类分析中，SHA是根据影响物料可运性（即移动的难易程度）的各种特征和影响能够采用同一种搬运方法的其他特征来进行分类[2]。
（4）分析每项移动的起点和终点的具体位置在哪里，有什么路线，这些路线上的哪些物料的搬运方法已经确定。
研究物料运进运出的每个作业区进行什么工作，作业区部分已有的安排是什么样的布置。
（5）研究各种移动分析的资料。
包括物料、路线和物流。
物料主要研究类别和基本特征。
路线主要研究移动距离和路线的具体情况（弯曲程度、路面情况、气候与环境、拥挤程度、起止点组织情况）。
物流主要研究搬运工作量，搬运条件和时间。
（6）根据企业的生产计划和订单，详细统计产品的各个加工零件，研究加工步骤，分析计算出物流量，制定出搬运活动一览表。
（7）研究各种搬运路线，根据搬运路线系统选择原则确定搬运路线。
根据搬运设备选择原则确定搬运设备类别、规格、型号；根据物料分类一览表确定运输单元。
二、物料搬运系统
2.1物料搬运简介
2.1.1物料搬运的定义
物料搬运是生产企业在生产和流通过程中最普遍的辅助过程，它是工步之间、工序之间、车间之间、工厂之间、以及工厂到各种流通渠道、到消费者（用户）消费使用过程中物流不可缺少的环节。
具体的物料搬运作业一般有以下几种：
搬运作业：
水平或斜面运动；装卸作业：
垂直运动；提升或下降作业：
码垛或取货；绕垂直线转动作业：
转向；水平轴线转动作业：
翻转。
也就是说物料搬运是指对物品进行搬上、卸下、移动的活动。
物料搬运是存在与产品生产和销售之间的。
从一开始的原材料和外购件进入仓库，从仓库运转到加工车间，还有加工过程中，半成品在每个加工单位之间的流动，一直到产品的加工完成，进入成品库，以及在生产过程中，物料搬运是必不可少的一种活动。
物料搬运不是一种具体的独立的行为，而是伴随着生产活动进行的，它不可能独立生成一种行为。
物料搬运活动保障了生产的正常进行，保证物料的顺畅流通，保证每个加工单位之间加工活动的前后衔接，使整个生产称为一种连贯性活动。
同时，物料搬运活动是因为生产制造过程中的其它生产活动而产生的，属于生产活动的一种附属活动。
物料搬运制约着生产领域的其他活动，没有物料搬运活动，其它的生产活动也无常进行，所以说它也是一种非常关键的活动，同时物料搬运只是在企业部进行，基本不会受外部活动的影响，并且具有比较稳定的特性。
搬运具有时间、空间、移动、数量和控制五个特征。
数量就是指总的搬运量和每次搬运的数量。
数量一般是由企业的生产过程决定，规模越大的企业，数量一般也越多。
移动是指货物和设备的移动。
合理的移动的目的就是使货物能够顺利的搬运。
移动会消耗人力和物力，在货物能够成功搬运的前提下，移动的次数越少是越好的，因此要制定合适的搬运系统，制定合适的搬运路线。
时间是指搬运的速度和频率等。
从某种角度来讲，搬运的速度越快是越好的，但是，也要考虑到搬运设备的最大承受能力和企业的适当经济情况等各种因素，因此要选择合适的搬运方式，减少搬运的人力物力费用消耗，提高搬运速度。
物料搬运活动并不是一种主要的活动，在占用生产空间方面，不能太大，否则，会本末倒置，不但不能促进生产力的发展，反而会影响生产率的提高。
2.1.2物流量和搬运活性理论
当量物流量是指是用来统一计量物流系统中性质、特征不同和没有通用容器或搬运工具来装载的多种物料的数量的物理量。
当量物流量与物体的形状大小尺寸有关，是物流活动过程中一定时间折算修正得到的运输量。
物料的存放状态多种多样，可以散放在地上，也可以集装化，物料的存放状态不同，其搬运的难易程度也不同。
搬运活性是指物料的存放状态对搬运作业的方便难易程度。
货物的活性越高，搬运活动也就越容易进行，占用整个生产活动的消耗也就越少，对生产率的提高作用也就越大。
所以在同样的情况下，要尽量采用搬运活动比较高的搬运方式，这样可以节省生产成本，比如说能集装化搬运的尽量不要散装，最好是放在托盘或者容器中。
2.1.3物料搬运的要素
物料搬运的要素包括劳动力的要素，货物要素，搬运设备及设施，工艺，信息管理和保证体系[9]。
在人力搬运过程中，人力是搬运活动的驱动因素，即使是采用机械设备搬运，也要有人的操作和控制监督，所以说人力是物料搬运中必不可少的要素。
货物是搬运的主要对象，所有的搬运活动都是以货物为主体展开的，所以在搬运过程中，要对货物进行合理的分类，根据物料的分类选择合适的物料搬运方法，物料搬运的方法选择也是围绕货物进行的，要考虑到货物的各种方面的影响。
搬运设备和设施是搬运活动的承载体，没有搬运设备和设施，搬运活动就无法进行，搬运设备一般是指搬运时采用的运载体，比如说人力小车和起重机等，搬运设施一般是指搬运的周围环境和建筑物等，搬运设备和设施的选择都要围绕提高物料搬运的便捷和高效性而进行。
搬运的工艺是提高物料搬运活性的关键，选择一个良好的搬运工艺，对于提高搬运效率，能起到一种促进作用。
信息管理是指对物料搬运采用信息管理的方式，采用科学的管理方法，掌握先进的管理信息，对物料搬运做出正确的指导和管理。
2.2物料搬运系统简介
2.2.1物料搬运系统的定义
物料搬运系统就是将一系列相关的位置或者装置，结合在一个系统或者过程中，从而合理的对物料进行移动，存储和控制。
物料搬运系统的设计要考虑到多方面因素，要有正确的时间、地点、方式、搬运单元、运输工具等等。
每一个系统都是经过专门设计的，服务于特定的物流环境和物料。
当前社会制造企业对物料搬运系统的设计要合理准确，以适应现代制造业生产周期短和产品更新速度快的特点。
2.2.2物料搬运系统设计的目的和原则
物料搬运系统分析的主要目的是：
减少物料流通中的人力和物资的浪费，将更多的生产资料运用到生产加工中去，合理使用生产成本，争取用最少的成本获得最高的利润；改善制造工艺，减少不必要的生产搬运路线；使用合适的搬运工具，减少设备的浪费，提高生产过程中的安全性，提高生产率等。
物料搬运统的设计原则分为五个个方面：
作业方面、移动方面、设备方面、成本方面和空间方面。
作业方面的原则包括：
标准化原则、机械化原则、柔性化原则、简单化原则和作业均衡化原则。
作业化方面的这些原则，重在使搬运方法及搬运设备标准化，是使机械设备尽可能的代替人力劳动，使搬运工作简单系统进行，并且有效减轻作业瓶颈状态。
成本方面的原则包括：
成本原则，更新原则。
成本方面的两个原则，重在比较不同搬运方式的不同成本，从中选择出合适的搬运方案，同时注意搬运过程中的能源消耗；注意搬运设备的使用寿命，周期性更新搬运设备，保持正常生产，
空间方面的原则包括：
空间利用原则和生态原则。
空间方面的这两个原则重在研究在利用好平面空间的同时，也要注重空间资源的利用；并且在搬运物料的同时要注意对生态环境的保护，不要对环境造成污染。
移动方面的原则包括：
单位负重原则，水平直线原则，搬运简单原则，重力原则和安全原则。
移动方面的原则的容，重在研究根据物料的形状和搬运负重选择合适的搬运单元;在搬运路线的选择上，要尽量使用直线，避免迂回曲线，布置水平的搬运，可使搬运距离简短、设备最省及搬运成本最低，但是也要根据搬运的实际情况避免产生纹理交错现象；避免过度包装，减轻不必要的负重和搬运单元的体积，使搬运简单化；在条件允许的情况下，尽可能使用重力条件搬运，以节省人力和物力；在搬运过程中，一定要注意搬运安全。
设备方面的原则包括：
人机工程学原则、电脑化原则、维护原则、提高使用率原则。
这些原则的研究重点在根据搬运人员的能力条件，合理安排搬运方案，使工作人员能够有最佳的工作效率；根据搬运环境的需要，可以对搬运系统采用电脑控制，以提高搬运的信息系统化，提高搬运水平；对搬运设备定期检查维护，以确保搬运活动的正常进行；企业对搬运的机械设备的投资都较高，所以应该合理安排搬运系统，使投资高的设备尽量不要闲置，造成资源的浪费。
物料搬运系统在设计中常见的问题：
物料搬运路线曲折，没有走最短距离；搬运路线运行不通畅，出现交叉堵塞现象；搬运活动断断续续，没有连续性；搬运容器不标准，搬运机械没有根据标准模数决定其性能参数；搬运活动没有进行系统考虑，没有把搬运活动当做一个整体看待，造成整个搬运系统的涣散不统一；搬运设备缺乏柔性；搬运系统与生产系统有冲突，不均衡，造成生产的无常进行。
三、原始给定资料
3.1物料分类
某公司主要产品是YE-2000C液压式压力试验机和WE-600C液压万能试验机等，其他产品制造过程与搬运负荷与YE-2000C液压式压力试验机类似，故以该型号产品作为SHA主要分析依据。
同时厂方给出了企业制造这种产品的年生产量，YE-2000C液压式压力试验机为500台，将其他产品折算过来，年度生产纲领为6000台。
下图提供了压力试验机的外形及部分结构及部分零件的所处位置。
图3.1液压式压力试验机（仅供参考）
附表中数据包含了零件名称，工序名称，设施类型，设施所在区域和和数量。
因为表中有的零件只在一个区域加工，没有产生各个加工区域的物流量，所以将其删去不予考虑，整理后的表格在附录中。
其中包含外购件及自制件。
外购件购回后由专用运输设备直接放入半成品库，不必考虑在车间之间产生的物流。
根据附录表中所整理显示的零件，分析物料的形状大小和搬运难易程度（不考虑管理因素）。
表3.1物料分类结果一览表
物料类别
分类依据
典型例子
摘要
类别号
物理特征
其他特征
尺寸
体积/cm3
重量/kg
形态
易损性
数量
时间
特殊要求
极小零散件
a
≤27
≤1
极小
易散落
4
无
搬运时注意不要丢失零件
2000C-1008
销轴
小型件
b
27~729
1~5
一般为固块状
易损坏
10
无
无
2000C-1023
连接螺钉
固块状中型件
c
729~3375
5~10
固块状
无具体要求
2
无
无
2000C-1018
螺帽
板条状中型件
d
729~3375
5~10
板条状
无具体要求
13
无
无
2000C-1027
下压板
圆柱长条状大件
e
≥3375
≥10
圆柱状
无具体要求
3
单件加工时间较长
无
2000C-1010
立柱
固块状大件
f
≥3375
≥10
固块状
无具体要求
4
单件加工时间较长
无
2000C-1001
底座
3.2系统布置分析
试验机厂车间共分为七个区：
大件加工区，镗区，镗铣区，精加工区，轴加工区，车区，附具加工区。
每个区的位置如下图。
图3.2加工区域分布图
每个区域之间都有不同种类的零件流通，每个区域之间都有流通通道。
大件加工区的主要加工区域有工装工具区，刀具调整区，钳工台，检验平台和工件翻转台。
镗区的设备主要有TX611C1和TX611C4,主要是进行中小型零件的镗孔等工作。
镗铣区的设备主要有落地镗铣床，龙门铣X2010A，主要进行大型零件的镗铣工作。
附具加工区分为附具加工一部和附具加工二部，主要设备是磨床M7120，数控铣XK5040，卧式铣床X62W，小刨B650，立铣X53K，摇臂钻床Z35和坐标镗T4163等，主要是进行附具的加工。
车区的主要设备是卧式车床。
轴加工区的主要设备是万能外圆磨床。
精加工区的主要设备是M4250，MKA2226Z和磨床MQ1350A。
图中的双向流通路线一共有21条，具体流通路线在表3.2中列出（只考虑加工路线，不考虑零件的进出）。
表3.2流通路线汇总
路线（双向）
坐标表示
路线（双向）
坐标表示
路线（双向）
坐标表示
路线（双向）
坐标表示
路线（双向）
坐标表示
路线（双向）
坐标表示
路线（双向）
坐标表示
大件加工区—镗区
（00，01）—（00，02）
1号
大件加工区—镗铣区
（00，01）—（00，03）
2号
大件加工区—精加工区
（00，01）—（01，00）
3号
大件加工区—轴加工区
（00，01）—（01，01）
4号
大件加工区—车区
（00，01）—（01，02）
5号
大件加工区—
附具加工区
（00，01）—（01，03）
6号
镗区—
镗铣区
（00，02）—（00，03）
7号
镗区—
精加工区
（00，02）—（01，00）
8号
镗区—
轴加工区
（00，02）—（01，01）
9号
镗区—车区
（00，02）—（01，02）
10号
镗区—
附具加工区
（00，02）—（01，03）
11号
镗铣区—
精加工区
（00，03）—（01，00）
12号
镗铣区—轴加工区
（00，03）—（01，01）
13号
镗铣区
—车区
（00，03）—（01，02）
14号
镗铣区—
附具加工区
（00，03）—（01，03）
15号
精加工区—轴加工区
（01，00）—（01，01）
16号
精加工区—车区
（01，00）—（01，02）
17号
精加工区—附具加工区
（01，00）—（01，03）
18号
轴加工区—车区
（01，01）—（01，02）
19号
轴加工区—附具加工区
（01，01）—（01，03）
20号
车区—
附具加工区
（01，02）—（01，03）
21号
表3.3每种物料零件情况详细统计表
极小零散件
小型件
固块状中型件
板条状中型件
圆柱长条状大件
固块状大件
2000C-1008
销轴
2000C-1023
连接螺钉
2000C-1018
螺帽
2000C-1014
从动链轮
2000C-1002
油缸
2000C-1001
底座
2000C-1009
旋轴
2000C-1031
限位座
2000C-1003
缸底
2000C-1021
球面座
2000C-1004
活塞
2000C-1006
工作台
2000C-1012
丝母
2000C-1033
固定块
2000C-1022
压环
2000C-1010
立柱
2000C-1011
横梁
2000C-1013
垫圈
2000C-1038
标尺座
2000C-1026
上压板
2000C-2801
测力计外壳
2000C-2802
回油接头
2000C-1027
下压板
2000C-2804
软管接头
2000C-1027
下压板
2000C-2805-2
放油嘴
2000C-1028
柱套
2000C-2809
进油接头
2000C-1015
调整丝杠
2000C-2810
过渡接头
2000C-1034
主动链轮
2000C-2811
管接头
2000C-1043
紧链轮
2000C-1045
紧座板
2000C-1044
轴
2000C-1050
导向支架
表3.4各个区域之间流通的零件分类表
物料类
别
路线
极小零散件
小型件
块固状中型件
板条状中型件
圆柱长条状大件
固块状大件
1号
无
无
无
无
2000C-1002
无
2号
无
无
无
无
无
2000C-1001
3号
无
无
无
无
2000C-1002
2000C-1004
无
4号
无
无
无
无
2000C-1002
2000C-1004
2000C-1006
5号
无
无
2000C-1003
2000C-1015
2000C-1027
无
无
6号
无
无
无
2000C-1027
无
无
11号
无
无
无
2000C-1050
无
无
16号
无
无
无
无
2000C-1004
无
20号
无
无
无
无
2000C-1002
21号
2000C-1013
2000C-1031
2000C-1018
无
无
无
现有的搬运设备有四种：
人力小车，电瓶车，叉车，起重机。
有大件加工的生产区域，搬运设备为起重机，其它生产区域为人力小车，各个区域之间的搬运工具有人力小车，电瓶车和叉车（自己上网查图片，型号和载荷、价格）。
选择搬运设备的原则为：
五、设计正文
1各项移动分析
2将路线，路线之间距离和坐标情况进行详细的总结
3得到搬运活动一览表。
在搬运活动一览表中，需要计算每条路线上总的物流量及每类物料的物流量，总的运输工作量及每类物料的运输工作量；每类物料总的物流量及每条路线上的物流量，总的运输工作量及每条路线上的运输工作量。
所以为了计算方便，将每种物料包括的零件详细分类，并将每条流通路线上的零件都列出。
其中表中物流量的计算方法：
试验机厂给出代表产品YE-2000C液压式压力试验机的年产量为6000台，从而求出这种产品每个月的产量，即6000/12台，根据附表中提供的每种零件的数量，用数量乘以这种产品的产量，即为这种零件的物流量，为件/月。
运输工作量的计算方法：
物流量×搬运距离。
5搬运方法分析
（1）F-D分析
横坐标为运输工作量，即为距离，单位为米，纵坐标为物流量，单位为件数。
大致可以体现每条路线上的每类物料在物流量和运输工作量之间的关系。
（2）编制物料搬运方案
根据根据物流量和搬运工作量选择合适的搬运路线和物料搬运设备。
物料分类中有尺寸大，形状比较复杂的零件，所以选择用单件搬运，对于中小型件，为了提高搬运活性，采用容器或托架运输。
对搬运方案选择做阐述并用搬运方案系统汇总表表示出物料搬运方案。
相关设备请自行查阅物流搬运设备的相关资料。
（不考虑将外购件件送到工厂的设备）
（3）运输单元的选择
参考搬运单元有多功能物流盒、固定卡板式物料箱、置物台车、轻量型货架、通梁式托盘货架等（相关设备请自行查阅物流搬运设备的相关资料，可以上网查型号、尺寸、载荷和价格）。
6.编制搬运方案至少两个。
7.最终的方案成本评估
选择最经济的方案，至于所选设备的价格以及人力成本可以自己设定。
人工成本以月工资核算。
附录
下面是整理过后的试验机厂试验机产品的零件工艺构成表，表中黄色部分为自制件，其他均为外购件。
产品YE-2000C液压式压力试验机零件工艺构成表
零件
编号
零件名称
工序名称
设施类型
数量
设施所在区域
2000C-1001
底座
铣削
X2010A
1
（00，03）
镗削
RB-2N
1
（00，01）
2000C-1002
油缸
粗车
C650
1
（01，03）
半精车
CKA61100
1
（01，01）
精车
CKA61100
1
（01，01）
镗削
RB-2N
1
（00，01）
铣削
TX611C1
1
（00，02）
钻削
Z35
1
（00，01）
珩磨
M4250
1
（01，00）
2000C-1003
缸底
车削
C630
1
（01，02）
钳加工
Z35
1
（00，01）
2000C-1004
活塞
车削
CKA61100
1
（01，01）
车削
CKA61100
1
（01，01）
钳加工
Z35
1
（00，01）
铣削
RB-2N
1
（00，01）
磨削
MG1350A
1
（01，00）
修中心孔
CKA61100
1
（01，01）
研磨
MG1432B
1
（01，00）
钳加工
Z35
1
（01，01）
2000C-1006
工作台
车削
CKA61100
1
（01，01）
钳加工
Z35
1
（00，01）
镗削
TX611C1
1
（00，02）
2000C-1008
销轴
车削
C616
2
（01，02）
铣削
X53K
2
（01，03）
200C-1009
旋轴
车削
C616
2
（01，02）
刨削
B650
2
（01，03）
钳加工
Z525
2
（01，03）
200C-1010
立柱
车削
CKA6163A
4
（01，01）
车削
CKA6163A
4
（01，01）
磨削
MQ1350A
4
（01，00）
2000C-1011
横梁
划线
1
钳加工
Z35
1
（00，01）
铣削
X2010A
1
（00，03）
磨削
BPV700
1
（00，01）
镗削
RB-2N
1
（00，01）
钳加工
Z35
1
（00，01）
喷漆
BZ
2000C-1012
丝母
车削
C630
1
（01，02）
车削
C630
1
（01，02）
钳加工
1
2000C-1013
垫圈
车削
C630
1
（01，02）
磨削
M7120
1
（01，03）
2000C-1014
从动链轮
车削
C620
1
（01，02）
滚齿
YHK3180
1
（01，03）
2000C-1015
调整丝杠
粗车
C620
1
（01，02）
车削
C620
1
（0
升级会员 