1、第六章第六章 物料搬运系统物料搬运系统(MHS)(MHS)设计设计第一节第一节 物料搬运系统的基本概念物料搬运系统的基本概念第二节第二节 物料搬运系统分析物料搬运系统分析SHA第三节第三节 单元负载单元负载 第一节第一节 物料搬运系统的基本概念物料搬运系统的基本概念 一、物料搬运系统的定义一、物料搬运系统的定义 物料搬运是指在同一场所范围内进行的、以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（支承）状态（装卸）和空间位改变物料的存放（支承）状态（装卸）和空间位置（搬运）为主要目的的活动，即对物料、产品、置（搬运）为主要目的的活动，即对物料、产品、零部件或其它物品进行搬上、卸下、移动的
2、活动。零部件或其它物品进行搬上、卸下、移动的活动。搬运示意图如图所示。搬运示意图如图所示。 “装装” “卸卸” “搬搬运运” 提提起起 放放下下 搬搬运运示示意意图图 二、物料搬运系统的目的二、物料搬运系统的目的 (1) 通过有效率的搬运方式以降低物料搬运成本，亦即通过有效率的搬运方式以降低物料搬运成本，亦即降低生产成本。降低生产成本。 (2) 增加物流的效率，确保适时适地使用物料。增加物流的效率，确保适时适地使用物料。 (3) 改善工场安全和工作状况。改善工场安全和工作状况。 (4) 改善设施使用效率。改善设施使用效率。 (5) 改善制造程序。改善制造程序。 (6) 增加生产能力。增加生产能
3、力。 三、物料搬运系统的原则三、物料搬运系统的原则 美国物料搬运机构和国际物料管理协会所赞助的主管物美国物料搬运机构和国际物料管理协会所赞助的主管物料搬运教育的学术工业委员会，于料搬运教育的学术工业委员会，于20世纪世纪60年代开始编列年代开始编列20条物料搬运原则，并持续修改其内容。条物料搬运原则，并持续修改其内容。物料搬运原则的运用物料搬运原则的运用 四、物料搬运系统的考虑因素四、物料搬运系统的考虑因素 物料搬运方程式是借助于英文中的七个疑问词，物料搬运方程式是借助于英文中的七个疑问词，即何故即何故(why)、何物、何物(what)、何处、何处(where)、何时、何时(when)、如何、
4、如何(how)、何人、何人(who)及何者及何者(which)，设，设计一连串的问题以质疑物料搬运系统设计者的设计计一连串的问题以质疑物料搬运系统设计者的设计理念是否合理或是否有其他更好的方法存在，以期理念是否合理或是否有其他更好的方法存在，以期找出设计缺陷，改善系统绩效。找出设计缺陷，改善系统绩效。 物料搬运方程式物料搬运方程式 何 故 何 人 如 何 何 时 何 处 何 物 何 者 搬运对象 移动方式 搬运方法 系 统 物料搬运系统的三要素物料搬运系统的三要素简要小结简要小结5WHI在应用中的要点：在应用中的要点：1)“Why”将应该做的与已做的分开。将应该做的与已做的分开。2)“What
5、”和和“Why”明确搬运的正确物料。明确搬运的正确物料。3)“Where”、“When”和和“Why”确定必须执行确定必须执行的移动。的移动。4)“How”和和“Why”确立使用的正确方法。确立使用的正确方法。5)“Who”和和“Why”谁能作出更好的设计。谁能作出更好的设计。在考虑可能搬运方案时，应该同时兼顾短在考虑可能搬运方案时，应该同时兼顾短期及长期的效果并且保持存疑态度。期及长期的效果并且保持存疑态度。五、当量物流量五、当量物流量 （一）当量物流量的意义（一）当量物流量的意义 物流量是指一定时间内通过两物流点间的物料数量。物流量是指一定时间内通过两物流点间的物料数量。 当量物流量是指物
6、流运动过程中一定时间内按规定标准当量物流量是指物流运动过程中一定时间内按规定标准修正、折算的搬运和运输量。例如，一台载重量为修正、折算的搬运和运输量。例如，一台载重量为10t的汽的汽车，当其运输车，当其运输10t锻件时，锻件时，“10t锻件的当量重量为锻件的当量重量为10t；而其；而其运输运输2t组合件时，则组合件时，则2t组合件的当量重量为组合件的当量重量为10t。在实际系统。在实际系统中，所提及的物流量均指当量物流量。中，所提及的物流量均指当量物流量。 当量物流量的计算公式为当量物流量的计算公式为=qn式中式中 当量物流量，当量吨当量物流量，当量吨/年、当量吨月、当量千克年、当量吨月、当量
7、千克/h；q 一个搬运单元的当量重量，当量吨、当量千克一个搬运单元的当量重量，当量吨、当量千克；n 单位时间内流经某一区域或路径的单元数，单元数年单位时间内流经某一区域或路径的单元数，单元数年(月月)。（二）玛格数（二）玛格数(Magllitude) 玛格数的定义。一个玛格的物料具有如下特征：玛格数的定义。一个玛格的物料具有如下特征： （1） 可以方便地拿在一只手中。可以方便地拿在一只手中。 （2）相当密实。）相当密实。 （3）结构紧凑，具有可堆垛性。）结构紧凑，具有可堆垛性。 （4）不易受损坏。）不易受损坏。 （5）相当清洁、坚固和稳定。）相当清洁、坚固和稳定。 通俗地，是一块经过粗加工的通
8、俗地，是一块经过粗加工的10in(或稍大于或稍大于2in2in2in)大小的木块，约有两包香烟大小，叫做一个大小的木块，约有两包香烟大小，叫做一个玛格。应用玛格数时，需将系统中的所有物料换算成为相应玛格。应用玛格数时，需将系统中的所有物料换算成为相应的玛格数。的玛格数。玛格数的计算方法玛格数的计算方法 计算物料的体积。计算物料的体积。 查阅玛格曲线图，得到玛格数基本值查阅玛格曲线图，得到玛格数基本值A。 根据修正因素和修正值表，确定修正参数。根据修正因素和修正值表，确定修正参数。 计算玛格数。计算玛格数。M=A+A(B+C+D+E+F) 玛格曲线(1英寸=25.4mm)修正因素和修正数值修正因
9、素和修正数值 六、物料搬运活性系数六、物料搬运活性系数 物料活性系数是一种度量物料搬运难易程度的指标，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们把物料的存放状态对搬运作业的方便(难易难易)程度，称之程度，称之为搬运活性。为搬运活性。 a.活性指数：将物料从散放状态到进入装卸搬运状态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，把物料所处状这一过程，按装卸搬运要求分为四项内容，把物料所处状态已经完成而无须进行的活动称为活性指数。散放
10、状态的态已经完成而无须进行的活动称为活性指数。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，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其物品的搬运活性系数加上1，活性水平最高的状态活性，活性水平最高的状态活性系数为系数为4。 搬搬运运活活性性指指数数示示意意图图 活性指数确定原则 七、物料搬运的单元化与标准化七、物料搬运的单元化与标准化 （一）单元化（一）单元化 单元化是将不同状态和大小的物品，集装成一个搬运单单元化是将不同状态和大小的物品，集装成一个搬运单元，便于搬运作业，故也叫做集装单元化。集装单元可以是元，便于搬运作业，故也叫做集装单元化
11、。集装单元可以是托盘、箱、袋、筒等，其中以托盘应用最为广泛。物品的搬托盘、箱、袋、筒等，其中以托盘应用最为广泛。物品的搬运单元化，可以缩短搬运时间、保持搬运的灵活性和作业的运单元化，可以缩短搬运时间、保持搬运的灵活性和作业的连贯性。连贯性。 （二）标准化（二）标准化 标准化是指物品包装与集装单元的尺寸标准化是指物品包装与集装单元的尺寸(如托盘的尺寸，如托盘的尺寸，包箱的尺寸等包箱的尺寸等)，要符合一定的标准模数，要符合一定的标准模数, 这有利于物流系统这有利于物流系统中各个环节的协调配合，在易地中转等作业时不用换装，提中各个环节的协调配合，在易地中转等作业时不用换装，提高通用性，减少搬运作业时
12、间，减轻物品的散失、损坏，从高通用性，减少搬运作业时间，减轻物品的散失、损坏，从而节约费用。而节约费用。 1物流基础模数。物流基础模数。 物流基础模数尺寸是标准化的基础，目前物流基础模数尺寸是标准化的基础，目前ISO中央秘书处及欧洲各国中央秘书处及欧洲各国已基本认定已基本认定600mm400mm为基础模数尺寸。为基础模数尺寸。 2. 物流模数。物流模数。 物流模数即集装单元基础模数尺寸物流模数即集装单元基础模数尺寸(即最小的集装尺寸即最小的集装尺寸)。集装单元基。集装单元基础模数尺寸，可以从础模数尺寸，可以从600mm400mm按倍数系列推导出来，也可以在满按倍数系列推导出来，也可以在满足足
13、600mm400mm的基础模数的前提下，从卡车或大型集装箱的分割系的基础模数的前提下，从卡车或大型集装箱的分割系列推导出来。物流模数尺寸列推导出来。物流模数尺寸 以以1 200 mml 000mm为主，也允许为主，也允许1200mm 800mm及及1 100mm1 100mm等规格。等规格。 物流基础模数尺寸与集装单元基础模数尺寸的配合关系 6 0 0 1 2 0 0 600 6 0 0 1000第二节第二节 物料搬运系统分析物料搬运系统分析SHA 一、物料搬运系统的分析过程一、物料搬运系统的分析过程 物料搬运系统分析物料搬运系统分析SHA(System Handling SHA(System
14、 Handling Analysis)Analysis)，物料搬运包括，物料搬运包括物料、产品、元件物料、产品、元件或或物品物品的的移动、运输移动、运输或或重新安放重新安放。通常需要设备、容器和。通常需要设备、容器和一个包括人员组成的搬运系统。所以物料搬运的基一个包括人员组成的搬运系统。所以物料搬运的基本要素是物料、移动及方法。本要素是物料、移动及方法。SHASHA也是一个系统化、也是一个系统化、条理化、合乎逻辑顺序、对任何物料搬运项目都适条理化、合乎逻辑顺序、对任何物料搬运项目都适用的方法。这是和用的方法。这是和SLPSLP相似的系统分析和设计方法。相似的系统分析和设计方法。一、物流搬运系统
15、的分析过程一、物流搬运系统的分析过程 SHA方法分析过程可分为四个阶段：方法分析过程可分为四个阶段： 每个阶段的工作内容如下：每个阶段的工作内容如下： 第一阶段：外部衔接，确定位置。搞清对象系统第一阶段：外部衔接，确定位置。搞清对象系统(工工厂厂)物料的输入、输出方式及频率等。使内外衔接能够互物料的输入、输出方式及频率等。使内外衔接能够互相协调，以利于确定设施的具体布置地点。这里设施可以相协调，以利于确定设施的具体布置地点。这里设施可以是设备作业单位、活动区域等。是设备作业单位、活动区域等。 第二阶段：总体搬运方案与总体区划设计。制定布置第二阶段：总体搬运方案与总体区划设计。制定布置区域的基本
16、物流模式、作业单位、部门或区域的相互关系区域的基本物流模式、作业单位、部门或区域的相互关系及外形，制定区域间物料搬运方案，确定移动系统、设备及外形，制定区域间物料搬运方案，确定移动系统、设备型号、运输单元或容器。见流程示意图。型号、运输单元或容器。见流程示意图。 第三阶段：详细搬运方案与详细布置设计。确定每台第三阶段：详细搬运方案与详细布置设计。确定每台机器、设备、通道、仓库或服务设计的位置；确定各工作机器、设备、通道、仓库或服务设计的位置；确定各工作地点之间的移动系统、设备和容器，以及对每项移动的分地点之间的移动系统、设备和容器，以及对每项移动的分析，完成详细的物料搬运系统设计。析，完成详细
17、的物料搬运系统设计。 第四阶段：实施、施工安装及生产运行。第四阶段：实施、施工安装及生产运行。SHA 流程示意图流程示意图 二、物料和移动分析二、物料和移动分析 (一一) 外部衔接分析外部衔接分析 外部衔接是指对已确定系统边界的物流系统，研究物料输入与输出系统的情况。包括物料输入输出工厂系统的方式(运输车辆、装载容器、路线人口等)、频率以及输入输出系统的条件(如时间、道路以及工厂周围环境)等的统计资料，必要时应以统计图表表达。 (二二) 输入搬运系统设计要素输入搬运系统设计要素P、Q、R、S、T 此步骤是系统调研、资料与数据搜集工作。包含P、Q、R、S、T共5项，分别代表物料的品种(produ
18、ct)、数量(quantity)、路径(routing)、支持服务(support)、流程(timing)等资料输入。各要素的说明如下表所示。物料搬运系统设计因素 （三）当量物流量计算及物料分类（三）当量物流量计算及物料分类 对于搜集到的资料、数据，必须进行适当的分析与处理才能使用。系统中的物料很多，并且千差万别，需要根据其重要性(价值和数量)进行分类，一般采用A、B、C分类。 分类步骤如下： 物料的当量物流量计算。 绘制P-Q图。其中P代表物料种类，Q代表物流量(当量物流量)。根据每一种物料Pi(i=l，2，n)及其对应点Qi，即可画出由直方图表示的P-Q图。P-Q图图 4物流流程分析 物流
19、流程分析的工具有物流路径图、物流流程图、相关分析图。5搬运活动一览表 为了把所收集的资料进行汇总，达到全面了解情况的目的，编制搬运活动一览表是一种实用的方法。 在搬运活动一览表中，需要对每条路线、每类物料和每项移动的相对重要性进行标定。一般是用五个英文元音字母来划分等级即A、E、I、O、U。 搬运活动一览表用法说明填写本表表头各项 标明物流量的计量单位 每条路线填一行(注明是单向还是双向) 记下路线的距离和具体状况(在左下角说明代号的意义)填写各类物料每类占一栏或两栏视需要而定按项目重要性填写物料搬运工作量 典型的填写内容包括，物流量(必填)物流要求(在本表右下方加以说明)和运输工作量留个地方
20、供以后填写每个物流量的等级在本表的空白地方对有关此项目所填的内容加以说明合计每条路线的物流量 必要时填写运输工作量用元音字母或颜色对每条路线的相对重要性标定等级纵向合计每类物料的物流量(必要时包括运输工作量) 用元音字母或颜色对每类物料的相对重要性标定等级纵向及横向合计 核对无误，填写物流量和运输工作量的总数2425代号标定等级运输工作量物流量线路的具体情况每类物料合计物料2223231双向运输2单位物料类别从至线路距离情况具体移动工作量物流条件、状况或其他说明事项6代号校核总数7页项目厂名物流量单位公司4a4b3单位物流量日期制表人等级5单位运输工作量线路合计第参加人页 共1（五）（五） 搬
21、运活动一览表搬运活动一览表1254a4b673三、距离与物流指示图距离与物流指示图 （一）（一） 在布置图上绘制的物流图在布置图上绘制的物流图 在布置图上绘制的物流图是画在实际的布置图上的，图上标出了准确的位置，所以能够表明每条路线的距离、物流量和物流方向。可作为选择搬运方法的依据。 虽然流向线可按物料移动的实际路线来画，但一般仍画成直线。除非有特别的说明，距离总是按水平上的直线距离计算。当采用直角距离，垂直距离(如楼层之间)或合成的当量距离时，分析人员应该有文字说明。接 线 器 零 件 生 产接 地 杆 生 产 和 包 装 锚 定 装 置生 产 和 包 装包 装 区发 运包 装 材 料 仓
22、库道 路站 台 单 件 或小 批 装 配 装 箱成 品 库成 批 装 配装 配 前 零 件 库电线夹装配线工具装配线P8.0m8.0ma 570kg ab b 570kg b bPFASABFc和 dc和 d520kgc和 dPkPmSf 850kg f14.4m65kg e e6.6me 75kg e7.2m11.5m d d105kgc 620kg c20.2m3.2m13.2m7.6ma 90kg a90kg aa 660kg a7.5me北比 例 ： 1： 300在布置图上绘制的物流图（二）座标指示图（二）座标指示图 座标指示图就是距离与物流量指示图。图上的横座标表示距离，纵座标表示物
23、流量。每一项搬运活动按其距离和物流量用一个具体的点标明在座标图上。制图时，可以绘制单独的搬运活动(即每条路线上的每类物料)，也可绘制每条路线上所有各类物料的总的搬运活动，或者把这两者画在同张图表上。AFBDEC60m25t18t68m66m48m75m30m18t18t18t18t物流量物流量/t距离距离/m座标指示图 （距离与物流量指示图） 在布置图上绘制的物流图和距离与物流量指示图往往要同时使用。但是对比较简单的问题，采用物流图就够了。当设计项目的面积较大，各种问题的费用较高时，就需要使用距离与物流量指示图，因为在这种情况下，物流图上的数据会显得太零乱，不易看清楚。 （三）物流（三）物流
24、距离表距离表 在布置方案图上，确定各作业单位之间的物料搬运路线，同时，测出各条路线的距离，编制成物流距离表，如下表所示。表中每一框格中同时注出物料搬运发送作业单位(从)至物料搬运接收作业单位(至)的物料搬运量(物流强度)fij及物料搬运路线长度(距离)dij，其中i表示从作业单位序号、j表示至作业单位序号。表中空格表示两作业单位之间无明显物流。 (四）四）F-D图图( 即流量距离图即流量距离图 ) 当忽略不同物料、不同路线上的物料搬运成本差异，各条路线上物料搬运费用与ijdij成正比，则可以将总的物料搬运费用C记为 C = （6-3） 假设不同作业单位之间的物料搬运量相互独立。为了使总的搬运费
25、用C最小，则当ij大时，dij应尽可能小，当ij小时，dij可以大一些，即ij与dij应遵循反比规律。从而有 1/d （6-4） 写成等式形式 D/dn （6-5） 其中D、n为常数，且应有n0。 式（6-5） 说明，一个良好的布置方案的各作业单位之间的物料搬运量与搬运路程成双曲线形曲线函数关系。1ni 1nijijjf d F-D图图(即流量距离图即流量距离图)F(dm,fm)(dk,fk)(d2,f2)(d1,f1)DF-D的双曲形曲线的双曲形曲线l 由于F-D图反映了布置方案的物料搬运路程与搬运量之间总体趋势，因此，称式D/dn为布置方案的物物流流距离基准曲线距离基准曲线。 根据分析的需
26、要，按照确定的物流量和距离，可将流量距离图划分为若干部分，如图4-9中划分为、四个部分。划分的目的，是为了发现不合理的物流。从图4-9中可以看出，部分的物流不合理，因为物流量大且距离远。某车间某车间F-DF-D图图 根据分析的需要，按照确定的物流量和距离，可将流量距离图划分为若干部分，如图中划分为、四个部分。划分的目的，是为了发现不合理的物流。从图中可以看出，部分的物流不合理，因为物流量大且距离远。讨论：1、同一布置方案中，如果作业单位之间存在dij大、ij也大的情况，说明作业单位i与j位置布置不恰当，应靠近布置，且路线应短捷。反之，如果dij小、ij也小，说明作业单位i与j相对位置可以远离、
27、道路可以长一些。dfAB物流距离关系物流距离关系讨论：1、同一布置方案中，如果作业单位之间存在dij大、ij也大的情况，说明作业单位i与j位置布置不恰当，应靠近布置，且路线应短捷。反之，如果dij小、ij也小，说明作业单位i与j相对位置可以远离、道路可以长一些。2、不同布置方案之间的物流距离基准曲线之间存在下列数种情况，如图所示。A中方案1的基准曲线I1在方案2的基准曲线I2下方，说明方案1的物流状况更好；图B中I1和I2相交，对于I1来说，d大时f也大，一般来说方案2更好些。dfABBI2I1dfABAI2I1例：例：已知某工厂有ABCDE五个车间，其“搬运距离从至表”如表1、“物流量从至表”如表2所示，“物流成本从至表”如表3所示，请利用F-D分析图进行分析，分析该工厂哪些车间之间物流存在不合理现象，应该如何改进？提出改进思路？表1：“搬运距离从至表”表2：物流强度从至表表3：物流成本从至表
