物料搬运的原则与系统

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1、物料搬运的原则与系统合肥工业大学 工业工程 周蓉本章内容l6.1 物料搬运系统的基本概念l6.2 在现代设施中以物流观点来看待物料搬运l6.3 物料搬运路线的选择l6.4 物料搬运设备和器具l6.5 系统搬运分析（SHA ）l本章及下一章主要是阐明物料搬运（Material Handling,简写MH）在现代制造或服务设施中的作用， 以及物料搬运系统的分析与设计。l制造设施的目标是制造产品并加以销售，物料搬运并 不直接增加产品的价值。而在一些服务业中，物料搬运 实际上还是为顾客提供了增值服务。例如，像DHL、 Fedex等类似的快速包裹、快速邮件、快递货物，顾客 要求他们及时将货物运送到要求的

2、地点。为达到这一目 标，高效的MH、WH基础设施对完成物流任务是至关 重要的。l目前国内速递市场的市场情况如图所示。从1995年起， FedEx、UPS、DHL等国际速递巨头在国内的营业额增长率都 保持在20以上。EMS：中国邮政DHL：敦豪快运UPS：联合包裹服务FedEx：联邦快递物料搬运系统设计意义（从数据中看问题）l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。l据统计，搬运费用占总生产费用的30%40% 。一组数字说明MH的重要性l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

3、产品平均搬运量为60t次以 上，其成本为加工成本的15.5%；l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；l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；l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%。l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；l如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

4、%，运到装配线上合格零件仅 剩60%，搬运中损坏35%以上。因此，加强工位器具研制 和运送过程管理后，零件达到装配线合格率达95%以上， 质量得到大幅度提高。l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。所以，MH搬运的合 理设计与管理，有利于改善环境和生产组织管理，提高安 全生产水平。物料搬运系统设计解决重点l物料搬运是一个系统工程，牵一发而动全身，因此 必须抓住重点。l重点注意如下：1 理解掌握物料搬运系统的设计原则2 物料搬运路线的选择与设计3 物料搬运设备分类与选择4 系统搬运分析设计6.1 物料搬运系统的基本概念l概念 什么物料搬运 什么是物

5、料搬运系统l物料搬运系统设计中常见问题和基本原则6.1.1 概念6.1.1.1 什么是物料搬运l企业中物料的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、仓库内部、仓库 与车间之间物流不可缺少的环节。l物料搬运是指货物在工厂或仓库内部移动，以及货物在仓 库与生产设施之间或仓库与运输车辆之间的转移。物料搬 运的主要内容是移动，物流系统的各节点上和节点之间都 必须进行物料搬运，如运输、仓储等都要有搬运作业配合 才能进行，物料搬运是物料运动的不同阶段之间相互转换 的桥梁。l物料搬运是物料移动、存储、保护和控制的科学和艺术。MH问题的解决方法lMH是一个复杂系统，与该MH

6、相关的问题十分复杂。为解 决问题必须进行系统的考虑和采用合适的方法学，并结合 该领域的经验来作相当重要的判断。MH的四项主要活动的意义移动（Moving）l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。l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。存储（Storing）l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。l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。控制（Controlling）l控制物料是指

7、对物料物理和状态两方面的控制。物理控制 是指对物料的方位、顺序、相互间隙的控制。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。l控制物料需要仔细观察，确保不要过度对系统施加控制。 控制正确与否取决于组织的文化及管理和施行各种MH功 能的人员。保护（Protecting）l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。l如同一项连续改进项目力求“不是检查产品的质量，而是 将产品质量融入设计产品之中”那样，设计MH系统也应该 使保护物料所需的检查和昂贵的费用最小化。装卸搬运

8、的概念l在同一地域范围内（如车站范围、工厂范围、仓库内部等 ），以改变“物”的存放、支承状态的活动称为装卸，以改变“ 物”的空间位置的活动称为搬运，两者全称装卸搬运。有时 候或在特定场合，单称“装卸”或单称“搬运”也包含了“装卸搬 运”的完整涵义。l在习惯使用中，物流领域(如铁路运输)常将装卸搬运这一整 体活动称做“货物装卸”；在生产领域中常将这一整体活动称 做“物料搬运”。实际上，活动内容都是一样的，只是领域不同而已。 插讲：装卸与搬运的关系l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份强调两者差别 而是做为一种活动来对待。l搬运的“运”与运输的

9、“运”，区别在于，搬运是在同一地域的 小范围内发生的，而运输则是在较大范围内发生的，两者 是量变到质变的关系，中间并无一个绝对的界限。物理改变 只增加成本搬上、卸下 改变物料的存放状态。移动（搬运） 改变物料的空间位置。6.1.1.2 什么是物料搬运系统l物料搬运系统是指将一系列的相关设备或装置，用于一个 过程或系统中，协调合理地 将物料进行移动、存储、保护 和控制。该系统的设计取决 于物料特性和种类6.1.2 物料搬运系统设计中常见问题和基本原则l搬运通道不畅通（交叉）l搬运动作不连续l搬运路线曲折l搬运容器不标准l搬运活动未从系统考虑l搬运设备缺乏柔性搬运系统与生产系统不均衡物料搬运的20

10、条原则l规划原则l系统化原则l物流顺畅原则l精简(作业简单化)原则l集装单元化原则l最少设备原则l利用重力原则l自动化原则l机械化原则l标准化原则l充分利用空间原则l充分利用（系统）原则l灵活性原则l减轻自重原则l维修保养原则l摒弃落后原则l控制原则l生产能力原则l搬运作业效能原则l安全原则6.1.2 物料搬运系统设计中常见问题和基本原则l搬运通道不畅通（交叉）流动原则（搬运不是为搬运而搬运）l搬运动作不连续连续搬运最经济l搬运路线曲折最短距离原则l搬运容器不标准标准化原则搬运机械应根据标准模数决定其 性能参数l搬运活动未从系统考虑系统化原则（把各种搬运活动当作一个整 体，其范围包括供货厂商、

11、收货、储存、生产、检验、包装、发货、 运输和消费用户。）l搬运设备缺乏柔性柔性原则（用叉车（堆、卸、搬）l搬运系统与生产系统不均衡尽量使人、机、物合理安排，平衡生 产力l其他原则集装原则 重力原则 安全原则6.2 在现代设施中以物流观点来看待物料搬运l物料搬运是指货物在工厂或仓库内部移动，以及货物在仓 库与生产设施之间或仓库与运输车辆之间的转移。MH主 要是涉及设施内部的物流，或一个组织范围内的物流。l本小节主要从JIT准时制哲理的角度来看待物料搬运，以9 个“正确地”进行详细分析。6.2.1 正确的数量l“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

12、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。l“正确的数量”是最重要的目标，实现这一目标是实现其他 的“正确的”的前提。l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。l有效的库存控制策略，防止上游工作地或供应商不能在加 工需要时供货到加工工作地。适当的控制库存数量，也是“ 正确的数量”这一概念的内容。6.2.1 正确的数量（续）l此外，在实施JIT过程中，与“正确的数量”相联系的还存在 一个问题，此问题与设施内和设施外部物流有关。在正常 环境下，生产控制人员决定批量大小，由供应商以批量的 方式将货物送

13、到某一设施（存储）；一旦物料送到，这批 物料以单元载荷的形式被拆分或配套送到存储和制造活动 中，如具体的工位（加工）。存储与加工的数量并非总相 匹配，因此，必须努力协调加工数量和存储数量。l另外，MH系统设计师要对负荷大小负责。系统中负荷大 小对库存水平有很大影响。MH系统设计人员需要考虑如 何平衡加工数量与存储数量的问题。6.2.2 正确的物料l“正确的物料”的目标是阐明仓储中的错误堆放问题。必须 认识到移动、存储、保护和控制何种物料是十分重要的； 不同的物料需要使用合适的搬运方法，如直送。l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

14、、 保护和控制。出错率低，速度快，精度高，性价比好。l“MH过程改进”：将零部件编号，使人们可以对所有零部件 作自动识别。6.2.3 正确的环境l“正确的环境”主要是指保持物流质量、避免物料损坏方面 的工作。MH是产品损坏的一个主要根源，要用全面质量 管理的观点来设计和允许MH系统。l从使用角度来看，“正确的环境”也说明物料的状态。所谓 状态，包括物料的位置、物料已经完成的加工的步骤、物 料的物理特征、物料是否便于运输以及是否需要测试或检 查。这是JIT思想的体现。如，包装的延迟、零件细小差别 加工的延迟，都是降低风险、减少的库存的方法。6.2.4 正确的顺序l“正确的顺序”主要是指物料的搬运

15、应按顺序，以降低成本 ，避免迂回往返等。这体现流程合理化的概念。优良的搬 运路线可以减少人工搬运工作量，还可使用一定程度的自 动化。l然而，在以基于需求、大规模定制和JIT为特点的柔性或 易变的生产环境中，“正确的顺序”是一种规律。因为，可 以将具有相似工艺和MH的不同作业成组集合在一起按相 同顺序进行制造，以减少作业之间的安装和更换工具的时 间，减少库存等。但是，实现“正确的顺序”的方法并不十 分简单，需要细致规划和多方人们全员参与。l合并作业会影响生活率，合并的结果应使物料搬运最小化 ，而不是搬运时间的最少化。6.2.5 正确的方位l“正确的方位”意味着减少零部件方位的不确定性，使零件 按

16、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”。l振动料斗、棘轮装置等定向、送料、转移等装置，实现连 续不断地加工、装配中零部件的正确方位。6.2.6 正确的地点l“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。首先更要关注仓库的运作（第七章详细介绍）。l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。l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。l“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。6.2.6 正确的地点（续）l另外，“正确的时间”也隐含“正确的地点”，因为“错误的地 点”使得“正确的时间”毫无意义。要实现“正确的地点”需要 丰富的生产经验和