第6章 物料搬运系统设计 Chapter 6 Design of the Material.ppt
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1、第7章 物料搬运系统设计Chapter 7 Design of the Material Handling System,1,2,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,于是工厂请张教授寻找问题根源。由于张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。张教授提出的建议是:第一,用小得多的容器箱
2、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。,本 章 主 要 内 容, 物料搬运概述物料搬运的概念、物料搬运的原则、物料搬运活性分析。 物料搬运系统物料控制系统、物料搬运方程式。 物料搬运的单元化和标准化集装单元化与标准化、包装与单元化、单元化管理、集装单元设计。 搬运系统分析方法SHA物料的分类、布置、移动分析、搬运方案分析。 搬运系统设计优化与改善搬运系统设备数量的确定、搬运系统的成本优化、提高搬运系统的安全性、搬运系统及作业的改善。 搬运系统与运输系统的对接运输系统概述、装箱问题、路径问题。,3,4,7.1 物料搬运概述,物料搬运(Material Handlin
3、g)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。,物流工程,第二十三讲,主讲教师:孙宝凤学时:48,6,7.1.1 物料搬运的概念,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(支撑)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。Material Handling:从以下几方面把握:关键词:改变存放状态、空间位置物料搬运的基本内容:物料、移动和方法物料搬运的作业方式: 水平/斜面运动搬运 垂直运动装卸 上升/下降码垛/取货 沿着某一轴线转向/翻转,7,7.1.2 物料搬运的原则,(1) 规划原则。全面考虑需求、作业目标和
4、功能要求来规划所有的物料搬运和物料存储工作。PLANNING PRINCIPLE: All material handling should be the result of a deliberate plan where the needs, performance objectives and functional specification of the proposed methods are completely defined at the outset.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统
5、化原则,10 Principles,美国物料搬运教育大学与产业联系理事会(CICMHE),8,7.1.2 物料搬运的原则,(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。 STANDARDIZATION PRINCIPLE: Material handling methods, equipment, controls and software should be standardized within the limits of achieving overall performance objectives an
6、d without sacrificing needed flexibility , modularity and throughput.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统化原则,10 Principles,9,7.1.2 物料搬运的原则,(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。 WORK PRINCIPLE: Material handling work should be minimized without
7、sacrificing productivity or the level of service required of the operation.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统化原则,10 Principles,10,7.1.2 物料搬运的原则,(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。 ERGONOMIC PRINCIPLE: Human capabilities and limitations must be recogniz
8、ed and respected in the design of material handling tasks and equipment to ensure safe and effective operations.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统化原则,10 Principles,11,7.1.2 物料搬运的原则,(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。UNIT LOAD PRINCIPLE: Unit loads shall be ap
9、propriately sized and configured in a way which achieves the material flow and inventory objectives at each stage in the supply chain.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统化原则,10 Principles,12,7.1.2 物料搬运的原则,(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。SPACE UTILIZATION PRI
10、NCIPLE: Effective and efficient use must be made of all available space.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统化原则,10 Principles,13,7.1.2 物料搬运的原则,(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。SYSTEM PRINCIPLE: Material movement and storag
11、e activities should be fully integrated to form a coordinated, operational system which spans receiving, inspection, storage, production, assembly, packaging, unitizing, order selection, shipping, transportation and the handling of returns.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原
12、则,系统化原则,10 Principles,14,7.1.2 物料搬运的原则,(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。AUTOMATION PRINCIPLE: Material handling operations should be mechanized and/or automated where feasible to improve operational efficiency, increase responsiveness, improve consistency and pre
13、dictability, decrease operating costs and to eliminate repetitive or potentially unsafe manual labor.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统化原则,10 Principles,15,7.1.2 物料搬运的原则,(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。ENVIRONMENTAL PRINCIPLE: Environmental impact and en
14、ergy consumption should be considered as criteria when designing or selecting alternative equipment and material handling systems.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统化原则,10 Principles,16,7.1.2 物料搬运的原则,(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。LIFE CYCLE
15、 COST PRINCIPLE: A thorough economic analysis should account for the entire life cycle of all material handling equipment and resulting systems.,规划原则,标准化原则,工作原则,人机工效原则,集装单元化原则,充分利用空间原则,环境原则,全生命周期成本原则,自动化原则,系统化原则,10 Principles,判断物料搬运系统优劣。冲突的原则宜适当取舍,17,7.1.3 物料搬运活性分析,物料活性系数A活性分析图表(掌握活性分析图表的制作与分析)根据活性系
16、数大小,改进物料搬运的方法,18,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,19,7.2 物料搬运系统,物料控制系统物料搬运是物流系统的控制和管理活动。物料搬运控制系统是物料搬运系统不可缺少的部分。 五个维度:移动数量时间空间控制 物理控制:对物料方位、顺序、间隙的控制 状态控制:对物料的位置、数量、起迄地、所有者、进度安排的控制物料搬运方程式,20,7.3 物料搬运的单元化与标准化,集装单元或单元载荷(Unit Load)是采用各种不同的方法和器具,把具有包装或无包装的物品,整齐地汇集成为一个扩大了的、便于装卸搬运的、在整个物流过程中保持一
17、定形状的标准规格的作业单元。以集装单元来组织物料装卸、搬运、存储、运输等物流活动的作业方式,称为集装单元化(Unitization)。,物流工程,第二十四讲,主讲教师:孙宝凤学时:48,7.3.1 集装单元化与标准化,1集装单元化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。单元化优缺点 2. 标准化 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。,22,23,1) 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
18、要是简单化,2) 物流模数尺寸,GB/T4892-1996硬质直方体运输包装尺寸系列规定了集装单元基础模数尺寸600400。,24,运输包装件的平面尺寸与基础模数的关系,7.3.2 包装与单元化,所谓包装,就是使用适当的材料、容器作用于商品,便于商品运输、保管、销售和使用,维护商品使用价值,使其不受外界因素影响,保持商品完好状态的技术和方法。销售包装和运输包装:1)销售包装主要以满足销售的需要为目的,一般要与商品接触,包装体与商品体是在生产中结合成一体的,起到直接保护、美化、宣传商品的作用。2)运输包装主要以满足运输、装卸、储存需要为目的,通常不随商品卖给消费者,一般不与商品直接接触,是由许多
19、小包装(销售包装)集结而成的,如烟、酒、化妆品等,是将商品先装于小包装,然后集装于纸箱或木箱。,25,7.3.3 单元化管理,生产物料的大小和形状是千变万化的,单元化管理就是将各式各样的物料集装成便于储运的单元,以尺寸标准化单元器具为基础进行各项搬运作业。单元化应扩展至整个供应链。单元化要从设计开始,充分掌握行业物料、工艺、和流程特点,以及对物流空间的要求。,26,7.3.4 集装单元设计,集装单元设计(Unit Load Design)是单元化管理的关键。集装单元不仅可用于厂内在制品的搬运,而且也用于收发货和存储等内外交接环节。集装单元设计需要确定以下要素: 集装单元的类型、大小、重量和配置
20、; 搬运集装单元所用的设备和方法; 集装单元形成和分拆的方法。,27,7.4 搬运系统分析方法,搬运系统分析(SHA:System Handling Analysis)对比系统布置与设计(SLP:System Layout Planting)SHA与SLP相互关系与结合Notes: SLP& SHA提供了一套完整的、易于实行的阶段划分、程序模式和习惯表达法。 特点:逻辑化、条理化的科学分析方法。物料搬运系统分析过程 图示1.物料分析分类、特征2.初步布置布置方案与搬运方案结合,包括3.移动的分析和4.移动的图表化 移动分析搬运作业与作业量、距离的综合5.物料搬运方法的知识与理解 包括:6.初步
21、搬运方案;7.修改和限制;8.需求计算9.确定最终搬运方案选择搬运方法,修改完善,28,29,物料搬运系统分析过程如图所示。,7.4 搬运系统分析方法,1.物料分析分类、特征,物料分类基本方法物理特征数量时间因素特殊控制问题运输单元: 单元化和标准化问题,30,31,31,32,2.初步布置布置方案与搬运方案结合包括3.移动的分析4.移动的图表化,搬运路线分析法,33,区域进出法,34,物流图表化:方法1:物流流程简图方法2:平面布置图上绘制物流图方法3:坐标指示图,35,5.物料搬运方法的知识与理解包括:6.初步搬运方案;7.修改和限制;8.需求计算,36,37,物流工程,第二十五讲,主讲教
22、师:孙宝凤学时:48,39,7.4.4 搬运方案分析,物料搬运方法是物料搬运路线、设备和容器的总和。一个工厂的搬运活动可以采用同一种搬运方法,也可以采用不同的方法。一般情况下,搬运方案都是几种搬运方法的组合。,40,1物料搬运方法及选择原则,1)物料搬运路线的特点及选择原则。2)物料搬运设备选择原则。3)选择容器。,41,1)物料搬运路线的特点及选择原则,物料搬运路线分为直达型D、渠道型K和中心型C:直达型。这种路线上各种物料从起点到终点经过的路线最短。当物流量大、距离短或距离中等时,一般采用这种形式是最经济的,尤其当物料有一定的特殊性而时间又较紧迫时更为有利渠道型。一些物料在预定路线上移动,
23、同来自不同地点的其他物料一起运到同一个终点。当物流量为中等或少量,而距离为中等或较长时,采用这种形式是经济的。尤其当布置是不规则的分散布置时更为有利。中心型。各种物料从起点移动到一个中心分拣处或分拨地,然后再运往终点。当物流量小而距离中等或较远时,这种形式是非常经济的。尤其当厂区外形基本上是方整的且管理水平较高时更为有利。,42,2)物料搬运设备选择原则,下图所示为距离与物流量指示图,(a)为物料搬运三种形式选择图,注意:若物流量大而距离又长,则说明这样的布置不合理。物料搬运设备选择原则。这时要根据距离与物流量指示来确定设备的类别,见图 (b)。我们一般把设备分成四类,综合距离和物流量两个指标
24、来选择。,43,设备按技术或具体性能分类时,可分为起重机、输送机、无轨搬运车辆和有轨搬运设备。例如,简单的搬运设备如二轮手推车,复杂的搬运设备如狭通道带夹具的叉车;简单的运输设备如机动货车,复杂的运输设备如电子控制的无人驾驶车辆AGV。,44,3)选择容器,容器(搬运单元)是指物料搬运时的基本装载方式,如散装采用车厢、罐装等,单件采用单件包装、集装器具等。应根据物料特点和设备来选择运输与搬运单元。确定了物料方法也就完成了物料搬运初步方案的大部分工作。结合实际条件和限制,对初步方案进行分析、评价和修改后,就可以进入搬运方案的详细设计阶段。,45,2搬运方案的详细设计,搬运方案的详细设计是在搬运方
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