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1、,第5章 物料搬運系統(tǒng)設(shè)計Chapter 5 Design of the Material Handling System,1,本章主要內(nèi)容,物料搬運概述 物料搬運的概念、物料搬運的20條原則、物料搬運活性分析、單元化和標準化、物料搬運方程式。物料搬運系統(tǒng)分析方法SHA SHA的階段結(jié)構(gòu)、物料分類、布置、移動分析、布置方案分析、SHA與SLP的結(jié)合。搬運系統(tǒng)的改善 生產(chǎn)現(xiàn)場的搬運改善、改進搬運的著眼點。物料搬運(方案)系統(tǒng)評估的量化分析方法,2,引導案例,一家手表帶廠生產(chǎn)幾種金屬表帶，表帶由若干咬合齒片組成。它的工藝是，用沖床沖壓出這些齒片，然后操作工人將生產(chǎn)好的元件裝滿容器箱后，將容器箱送往

2、裝配線進行裝配。工廠原來整個生產(chǎn)周期需要48天。顯然這么長的時間在激烈的競爭環(huán)境下是難以接受的，于是工廠請李教授尋找問題根源。由于李教授的工業(yè)工程背景，很快就確定了問題的所在。首先是所用容器箱太大，需要花很多時間才能裝滿這種容器箱，其次沖床成為一個瓶頸，限制了整個系統(tǒng)的生產(chǎn)率。李教授提出的建議是：第一，用小得多的容器箱向下游頻繁地傳送元件；第二，增加一臺沖床。這樣可將生產(chǎn)周期降到4天。,3,第5章 物料搬運系統(tǒng)設(shè)計,5.1 物料搬運概述,意義： 在中等批量的生產(chǎn)車間里，零件在機床上的時間僅占生產(chǎn)時間的5%，而95%的時間消耗在原材料、工具、零件的搬運、等待上，物料搬運的費用占全部生產(chǎn)費用的30

3、-40%。解決重點： 掌握物料搬運的概念及設(shè)計原則 物料搬運路線的選擇與設(shè)計 系統(tǒng)搬運分析設(shè)計 其他物料搬運分析技術(shù),4,5.1.1 物料搬運的概念,一、什么是物料搬運系統(tǒng)？ 物料搬運是指在同一場所范圍內(nèi)進行的、以改變物料的存放（支承）狀態(tài)（即狹義的裝卸）和空間位置（即狹義的搬運）為主要目的的活動，即對物料、產(chǎn)品、零部件或其他物品進行搬上、卸下、移動的活動，如裝卸、移動、分類、堆碼、理貨和取貨等作業(yè)都屬于物料搬運活動。,系統(tǒng)的設(shè)計取決于物料的特性和種類,5,物流界的三次革命：（一）合理地改變貨物的物流狀態(tài)1、石油運輸從桶裝改為散裝現(xiàn)代超級油輪的誕生；2、谷物有袋裝改為散裝誕生了連續(xù)輸送機械和機

4、械化糧食筒倉，使裝卸搬運勞動率提高10-20倍；（二）擴大貨物單元3、集裝箱的產(chǎn)生,6,5.1.1 物料搬運的概念,在物料裝卸搬運時，要注意三個基本因素：一是距離，距離越短，移動越經(jīng)濟；二是數(shù)量，移動的數(shù)量越多，每單位移動的成本越低；三是工藝流程，流程越短越經(jīng)濟。,7,5.1.1 物料搬運的概念,二、物料搬運系統(tǒng)的分析方法（一）流程分析（二）起訖點分析（三）物料流量分析（四）搬運高度分析,8,5.1.1 物料搬運的概念,三、搬運方式分析 搬運方式是指搬運時采用何種線路，搬運的對象采用何種單位來運作，線路是否重復行走，物料是否合并傳送等，要根據(jù)整個區(qū)域的物流運作情況、設(shè)備的使用情況和物料搬運量的

5、多少來進行整體規(guī)劃。,9,5.1.1 物料搬運的概念,5.1.2 物料搬運的原則,國際物料管理協(xié)會下屬的物料搬運研究所濃縮數(shù)十年物料搬運專家的經(jīng)驗，總結(jié)出了物料搬運的20條原則：美國物料搬運教育大學與產(chǎn)業(yè)聯(lián)系理事會(CICMHE)將其進一步濃縮為10條原則，如下所示：(1) 規(guī)劃原則。全面考慮需求、作業(yè)目標和功能要求來規(guī)劃所有的物料搬運和物料存儲工作。(2) 標準化原則。物料搬運方法、設(shè)備、器具、控制和軟件應標準化，以達到系統(tǒng)總體作業(yè)目標，且不犧牲靈活性、模塊化和吞吐量的要求。(3) 工作原則。物料搬運工作應當盡可能最少，且達到作業(yè)所需的生產(chǎn)率和服務水平。工作的衡量可以用運量乘以運距來衡量，即

6、W=F*D。(4) 人機工效原則。在設(shè)計物料搬運作業(yè)和選擇設(shè)備時，要考慮人的作業(yè)能力和局限性，以保證安全和有效的作業(yè)。(5) 集裝單元化原則。盡可能采用標準容器與裝載工具集裝物料，以利搬運過程的標準化、集裝化。,10,(6) 充分利用空間原則。最大可能地充分利用建筑物的整個空間，包括高度方向。不要忘了往上看。(7) 系統(tǒng)化原則。盡可能廣泛地把各種搬運活動當作一個整體，使之組成相互協(xié)調(diào)的搬運系統(tǒng)。其范圍包括收貨、檢驗、儲存、生產(chǎn)、檢驗、包裝、成品儲存、發(fā)貨、運輸和反向物流等。(8) 自動化原則。應當采用合理的作業(yè)機械化和/或自動化，以提高作業(yè)效率、反應速度和一致性，降低成本并消除重復性和有潛在不

7、安全性的人工作業(yè)。(9) 環(huán)境原則。在設(shè)計物料搬運系統(tǒng)和選擇設(shè)備時，應當將對環(huán)境的影響和能量消耗作為一個重要依據(jù)。(10) 全生命周期成本原則。對所有的物料搬運設(shè)備和最終的物料搬運系統(tǒng)，應當作出它們在整個生命周期內(nèi)的全面深入的經(jīng)濟分析。,11,5.1.2 物料搬運的原則,5.1.3 物料搬運活性分析,用物料活性系數(shù)來衡量物料搬運的難易程度，這也是物流分析的一個重要指標。,12,1活性系數(shù),搬運處于靜止狀態(tài)的物料時，需要考慮搬運作業(yè)所必需的人工作業(yè)。物料搬運的難易程度稱為活性。我們用活性系數(shù)來衡量，所費的人工越多，活性就越低。反之，所需的人工越少，活性越高，但相應的投資費用也越高。,13,散放在

8、地上的物料要運走，需要經(jīng)過集中、搬起、升起和運走四次作業(yè)，所需的人工作業(yè)最多，即活性水平最低，即活性系數(shù)定為0?；钚灾笖?shù)確定的原則見下表所示。在對物料的活性有所了解的情況下，可以利用活性理論，改善搬運作業(yè)。,14,2活性分析圖表,搬運作業(yè)活性分析圖?？紤]提高某些作業(yè)的活性系數(shù)，如活性系數(shù)為0的散放，通過放入容器中（活性系數(shù)為1）或碼放在托盤上（活性系數(shù)為2），來提升搬運活性，提高工作效率。,計算平均活性系數(shù)。圖中的平均值2.7由下式計算：平均活性系數(shù)= 活性系數(shù)總和 / 作業(yè)工序數(shù),15,這樣，由平均活性系數(shù)的大小，可以采用以下不同的改進方法：低于0.5：有效利用集裝器具、手推車。0.5 1.

9、3：有效利用動力搬運車、叉車、卡車。1.3 2.3：有效利用傳送帶、自動導引車。2.3以上：從設(shè)備、方法方面進一步減少搬運工序數(shù)?？傊?，活性系數(shù)越高，所需人工越少，但設(shè)備投入越多。在進行搬運系統(tǒng)設(shè)計時，不應機械地認為活性系數(shù)越高越好，而應綜合考慮。,16,5.1.4 物料搬運的單元化與標準化,1. 單元化 物料實行單元化后改變了物料散放狀態(tài)，提高了搬運活性指數(shù)，易于搬運，同時也改變了堆放條件，能更好地利用倉庫面積和空間；2. 標準化 實現(xiàn)標準化能合理，充分地利用搬運設(shè)備、設(shè)施，提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。,17,1. 單元化,單元化是將不同狀態(tài)和大小的物品，集裝成一個搬運單元，便于搬運作業(yè)。也叫做集

10、裝單元化或單元載荷(Unit Load)，它是物料搬運中最重要的一個概念。集裝單元可以是托盤、箱、袋、筒和集裝箱等，其中以托盤和集裝箱應用最為廣泛。采用單元化的主要優(yōu)點是增加了一次搬運更多物品的能力，減少了搬運次數(shù)，降低搬運成本、減少裝卸次數(shù)和物品的破損。,18,2. 標準化Standardization,標準化是指物品包裝與集裝單元的尺寸（如托盤的尺寸，包箱的尺寸等）要符合一定的標準模數(shù)，倉庫貨架、運輸車輛、搬運機械也要根據(jù)標準模數(shù)決定其主要性能參數(shù)。有利于物流系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，在易地中轉(zhuǎn)等作業(yè)時不用換裝，提高通用性，減少搬運作業(yè)時間，減輕物品的散失、損壞，從而節(jié)約費用。,19,1)

11、 物流基礎(chǔ)模數(shù),物流基礎(chǔ)模數(shù)尺寸是標準化的基礎(chǔ)，它的作用和建筑模數(shù)尺寸的作用大體相同，其考慮的基點主要是簡單化。目前ISO中央秘書處及歐洲各國已基本認定以600 mm400mm為基礎(chǔ)模數(shù)尺寸，我國尚在研究。,20,2) 物流模數(shù),物流模數(shù)即集裝單元基礎(chǔ)模數(shù)尺寸（即最小的集裝尺寸）。集裝單元基礎(chǔ)模數(shù)尺寸，可以從600mm400mm按倍數(shù)系列推導而來，也可以在滿足600mm400mm的基礎(chǔ)模數(shù)的前提下，從卡車或大型集裝箱的分割系列推導出來。物流模數(shù)尺寸以1200mm1000mm為主，也允許1200mm800mm及1100mm1100 mm 等規(guī)格。,21,物流基礎(chǔ)模數(shù)尺寸與集裝單元基礎(chǔ)模數(shù)尺寸的配

12、合關(guān)系，以集裝單元基礎(chǔ)模數(shù)尺寸1200mml000mm為例，如圖所示。,歐式托盤尺寸為1200800mm，日式托盤為1100mm方托盤，美式為4840英寸，試問它們可以由幾個物流基礎(chǔ)模數(shù)尺寸組成？以圖示之。,22,2. 標準化Standardization,良好的配合關(guān)系便于全球的通用化和一體化，例如第三代歐洲標準可堆式物流周轉(zhuǎn)箱的五種規(guī)格是300200165400300165400300295600400295600400165，適合12001000國際標準和1200800歐洲標準托盤。,23,2. 標準化Standardization,2. 標準化Standardization,5.1.5

13、 物料搬運方程式,物料搬運系統(tǒng)設(shè)計是一個十分復雜的問題，設(shè)計人員必須具有相當多的操作方面的知識，以及物料搬運方面軟件和硬件的知識。物料搬運系統(tǒng)的有效設(shè)計需要設(shè)計人員從內(nèi)到外地理解問題，設(shè)計出有效的解決方案。物料搬運方程式在解決物料搬運問題的各個方面都被證明十分有用。設(shè)計者需要考慮6個主要的問題，即6個變量。這六個變量就是著名的5W1H法（六問法），如圖所示。,25,5.2 搬運系統(tǒng)分析方法,搬運系統(tǒng)分析(System Handling Analysis, SHA)是繆瑟提出的一種系統(tǒng)分析方法，適用于一切物料搬運項目。SHA方法包括：一種解決問題的方法；一系列依次進行的步驟和一整套關(guān)于記錄、評定

14、等級和圖表化的圖例符號。,26,物料搬運系統(tǒng)分析過程如圖所示。,27,5.2.1 SHA階段結(jié)構(gòu),第I階段外部銜接。這個階段要弄清整個區(qū)域或所分析區(qū)域的全部物料進出搬運活動。在這之前，先要考慮所分析區(qū)域以外的物料搬運活動，就是把區(qū)域內(nèi)具體的物料搬運問題同外界情況或外界條件聯(lián)系起來考慮。第II階段編制總體搬運方案。這個階段要確定各主要區(qū)域之間的物料搬運方法。對物料搬運的基本路線系統(tǒng)、搬運設(shè)備大體的類型以及運輸單元或容器做出總體決策。,28,5.2.1 SHA階段結(jié)構(gòu),第III階段編制詳細搬運方案。這個階段要考慮每個主要區(qū)域內(nèi)部各工作地點之間的物料搬運，要確定詳細物料搬運方法。例如，各工作地點之間

15、具體采用哪種路線系統(tǒng)、設(shè)備和容器，如果說，第II階段是分析工廠內(nèi)部各車間或各廠房之間的物料搬運問題，那么第III階段就是分析從一個具體工位到另一個工位或者從一臺設(shè)備到另一臺設(shè)備的物料搬運問題。第IV階段方案的實施。任何方案都要在實施之后才算完成。這個階段要進行必要的準備工作，訂購設(shè)備，完成人員培訓，制定并實現(xiàn)具體搬運設(shè)施的安裝計劃，以及后面的實施與管理。上述四個階段是按時間順序依次進行的。但是為取得最好的效果，各階段在時間上應有所交叉重疊?？傮w方案和詳細方案的編制是物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計人員的主要任務。,29,物料搬運系統(tǒng)分析時所需輸入的主要數(shù)據(jù)是：P產(chǎn)品或物料（部件、零件、商品）Q數(shù)量（銷售量或合

16、同訂貨量）R路線（操作順序和加工過程）S后勤與服務（如庫存管理、定貨單管理、維修等）T時間因素（時間要求和操作次數(shù)）,30,5.2.2 物料的分類,（1）搬運的物料只有一種，那我們唯一要做的就是弄清這種物料的特性。（2）如果多種不同的物品，則必須按“物料類別”對它們進行分類。（3）對同一類的物料采用同一方式進行搬運。對所有的物料進行分類，第一可簡化分析工作，第二有助于把整個問題化整為零，逐個解決。,31,1物料的分類方法,物料分類的基本方法是：固體、液體還是氣體；單獨件、包裝件還是散裝物料。SHA的物料分類是根據(jù)影響物料可運性（即移動的難易程度）的各種特征和影響能否采用同一種搬運方法的其他特征進行分類的。物理特征通常是影響物料分類的最重要因素。數(shù)量也特別重要。時間方面的各項因素。特殊控制問題往往對物料分類有決定作用。,32,1物料的分類方法,物理特征通常是影響物料分類的最重要因素。就是說，任何物料的類別通常是按其物理性質(zhì)來劃分的。數(shù)量也特別重要。搬運大量的物品同搬運小量的物品一般是不一樣的。另外，從搬運方法和技術(shù)分析的觀點出發(fā)，適當歸并產(chǎn)品或物料的類別也很重要。時間方面的各項因素，一般