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1、第五章 物料搬运系统分析,主要内容：,5-1 物流分析基本概念 5-2 物料搬运系统分析（SHA） 5-3 物料搬运（方案）系统评估的量化分析方法,2,物料搬运（Material Handling）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。 按Tompkins等人的观点，物料搬运是“用正确的方法，以正确的成本，按正确的程序，在正确的时间，将正确的物料，以正确的数量，运送到正确的地点。” 据国外统计：在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，物料搬运的费用占全部生产费用的3
2、040%。 为此，设计合理、高效、柔性的物料搬运系统，对压缩库存资金占用、缩短物流搬运所占时间，是十分必要的。,3,物料搬运的原则,国际物料管理协会下属的物料搬运研究所浓缩数十年物料搬运专家的经验，总结出了物料搬运的20条原则：美国物料搬运教育大学与产业联系理事会(CICMHE)将其进一步浓缩为10条原则，如下所示： (1) 规划原则。全面考虑需求、作业目标和功能要求来规划所有的物料搬运和物料存储工作。 (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。 (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
3、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。 (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。 (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。,4,(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。(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。(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
4、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。(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。(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。,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。这种修正与折算充分考虑了物料在搬运或运输过程中实际消耗的搬运和运输能量等因素。,51 物流分析基本概念,一、当量物流量,例如，一台载重量为10t的汽车，当其运输10t锻件时，10t锻件
5、的当量重量为10t；而其运输2t组合件时，则2t组合件的当量重量为10t。,1.当量物流量的计算公式f = n q D f 当量物流量，当量t/年、当量t/月、当量kg/小时； q 一个搬运单元的当量重量，当量t、当量kg； n 单位时间内流经某一区域或路径的单元数，单元数/年(月)； D 为搬运n个q单元重量物料的距离，米、千米。,2.影响当量物流量的主要因素物料的重量物料路径的路程运送物料的集装化单元的流动形式（可运性、可存性）运送物料与运送物料设备的匹配性物料运送的环境 基于这些难以描述的环境指标，因此，当量物流量至今没有一个恰如其分地计算方法。,3.当量物流量（物流量）的另一定义玛格数
6、 一个玛格（magnitude）的物料具有如下特征：可以方便地拿在一只手中：相当密实；结构紧凑，具有可堆垛性；不易受损坏；相当清洁、坚固和稳定。 就是一块经过粗加工的10立方英寸(或稍大于2英寸2英寸2英寸)大小的木块，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的玛格数进行计算。,2.玛格数的计算方法,(1)计算物料的体积。度量体积时，采用外部轮廓尺寸，不要减去内部空穴或不规则的轮廓。 (2)查阅玛格曲线，得到玛格数的基本值A。 (3)根据物料的密度、形状、损伤危险程度、状态(化学状态、物理状态)和价值因素确定修正参数。,F 价值因素，如不考虑则F = 0,1）玛格曲线,2）
7、修正参数表,3）玛格数的局限性,玛格数起源于美国，是一种不十分成熟的当量物流量计算方法，是为度量各种不同物料可运性而设计的一种度量单位，可以衡量物料搬运难易的特征。 玛格数的概念有其局限性。因为，每一种物料的运输能力都与搬运方法(装载容器及搬运设备)有关，而实际上，玛格数对各种不同的物理、化学状态的物料和搬运方法却不能十分准确地描述和度量，因而是一种近似描述物流量的标准值。在一些特性相差不大的物料搬运中，玛格数比较适用。但若将现实中的所有物料都用玛格数度量，其误差较大。即物流系统越大、越复杂，玛格数的使用精度越低。,三、物料活性系数,物料活性系数是一种度量物料搬运难易程度的指标，是物流 分析的
8、又一重要参数搬运处于静止状态的物料时，需要考虑搬运作业所必需的人工 作业。我们用活性系数来衡量，所费的人工越多，活性就越低。反 之，所需的人工越少，活性越高，但相应的投资费用也越高。,的等级：一般分为五级,的合理选择。活性系数越高，所要求的工位器具及其工位器具所消耗的费用水平越高，两者的关系如图。合理选择即为根据具体情况，充分考虑工艺要求和成本费用等。,物流系统的活性系数曲线,用于分析某一物流在系统中的平均机动性。将某一物流按其流程及各段的活性系数绘制在坐标图上，即得到该物流的活性系数曲线，并可计算出该物流系统的平均活性系数。计算模型如下：,例：共计10个工位组成的一个生产系统，物料储存的活性
9、系数见图，其平均活性系数为：,单元化：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。 标准化：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。,四、物料搬运的单元化与标准化,5-2 物料搬运系统分析,搬运系统分析(System Handling Analysis, SHA)是缪瑟提出的一种系统分析方法，适用于一切物料搬运项目。SHA方法包括：一种解决问题的方法；一系列依次进行的步骤和一整套关于记录、评定等级和图表化的图例符号。,20,SHA阶段结构,第I阶段外部衔接。这个阶段要弄清整个区域或所分析区域的全部物料进出搬运活动。在这之前
10、，先要考虑所分析区域以外的物料搬运活动，就是把区域内具体的物料搬运问题同外界情况或外界条件联系起来考虑。第II阶段编制总体搬运方案。这个阶段要确定各主要区域之间的物料搬运方法。对物料搬运的基本路线系统、搬运设备大体的类型以及运输单元或容器做出总体决策。,21,SHA阶段结构,第III阶段编制详细搬运方案。这个阶段要考虑每个主要区域内部各工作地点之间的物料搬运，要确定详细物料搬运方法。例如，各工作地点之间具体采用哪种路线系统、设备和容器，如果说，第II阶段是分析工厂内部各车间或各厂房之间的物料搬运问题，那么第III阶段就是分析从一个具体工位到另一个工位或者从一台设备到另一台设备的物料搬运问题。第
11、IV阶段方案的实施。任何方案都要在实施之后才算完成。这个阶段要进行必要的准备工作，订购设备，完成人员培训，制定并实现具体搬运设施的安装计划，以及后面的实施与管理。上述四个阶段是按时间顺序依次进行的。但是为取得最好的效果，各阶段在时间上应有所交叉重叠。总体方案和详细方案的编制是物流系统规划设计人员的主要任务。,工厂布置：物料的移动必须就现有或计划中的工厂布置方案加以分析，故应设定一个工厂的布置方案。,物料移动的可视化：对上述物料移动的流动强度、距离加以具体化的图形表示，如操作流程图、流程程序图、多项产品程序图或从至图上加注或图示流动强度及距离等。,物料搬运方法的知识与了解：搬运设备的了解和资料收
12、集以作为分析搬运方法的基础。,初步的搬运计划：在物料分类、分析物料的移动和了解搬运方法的知识后，即应对物料搬运计划做一基本的决策，寻找物料可行的若干搬运计划。,搬运方案修正与调整：配合设备需要、实体限制，针对布置方案或设备设计做一修正与调整，以作为方案选择的基础。,设备、人力成本的计算：针对各个方案计算出设备所需的投资与操作成本，作为选择的依据。,各搬运计划的评估与方案选择：就各个搬运计划的可行性大小、经济合理及将来扩充等因素评估搬运计划及选定设计方案。,物料的品种（product）、数量（quantity）、路径（routing）、支持服务（support）、流程(timing)等资料。,一
13、、分析程序,物料的分类：按照物料的物理特性、数量、频率和控制特征加以分类。,物料移动分析：针对布置方案中每一物料的每一流程的数量、路径、型式加以分析。,二、物料分析,1.物料的定义 物料是指一般企业经营活动中，所投入的人力、财力、技术方法及管理之外的有形财物中，除固定资产，如机器设备以外的统称。一般物料大致可分为以下七项：(1)原料或材料；(2)间接材料或办公用品；(3)在制品；(4)零部件；(5)成品；(6)残余物料；(7)除以上六项的其他物料等。,2.物料的分类,一般物料从型态上可分为固体、液体、气体等。从包装上可分为单件、包装件及散装等。从搬运的观点特别着重其“可运输性”(Transpo
14、rtability)来分类，也就是说依据其影响搬运方法、运输方式的特性来加以区别，可以简化搬运的分析，并有助于搬运问题的解决。,其分类方法可以用实体特性和其他特性两项来说明。,1）实体特性,大小：如长度、实度、高度等。重量：单件重或单位体积的重量(即密度)。形状：扁平状、曲面状、紧密形、松散形或不规则状等。损坏风险：例如易碎的、易爆炸的、易污染的、有毒的或易腐蚀的等风险。状况：例如不安定、粘稠的、热的、湿的、脏的、配对的等特性。,2）其他特性,数量：例如每批批量、总数量、相对数量等。时效：规则性、紧急性、季节性等。 特殊控制：如政府规定、厂内标准、经营政策等。,28,根据物料的主要特征，对所调
15、查物品进行经验判断，编制物料特征表，如下。,3.物料的P-Q分析,运用P-Q分析的方式，将物料分类，以获得处理物料搬运方法的概念。作为物料搬运方法和确定单元负荷的依据。,4.物料分类汇总表,1. 工作区域间移动：从一个工作场所到另一个工作部门的工作流程，将是决定流程类型的重要因素，因此，有相互关系的工作场所必须紧密相靠。 2. 验收与装运等活动地点：这些地点通常为物料流程的开始与结束地点，设计者必须配合外界道路运输体系加以考虑，以便决定验收与装运地点是否必须分开，或者加以连接成验收与装运区域，在该两地点，内部物料流程与外部物料流程应相连通，整体物料流程为一封闭回路。3. 水平方向流程：装配线或
16、主生产流程的布局将决定水平方向的流程，主要考虑因素为设施实体结构以及进货出货部门的位置。4. 垂直分析流程：在多楼层建筑的设施中，物料必须以垂直方式流过每一个楼层，此时，垂直输送带为必须设备。5. 交叉流程：设施内交叉流程对工作流程造成潜在障碍，因此交叉流程现象必须尽量避免。,三、移动分析,a)直线 b)L型 c)U型 d)圆型 e)Z型 f)弯曲型,移动分析方法：1) 流程分析法。每次只观察一类物料，并跟随它沿整个生产过程收集资料，必要时要跟随从原料库到成品库的全过程，然后编制出流程图。当物料品种很少或是单一品种时，常采用此法。2) 起迄点分析法。起迄点分析法又有两种不同的做法。一种是搬运路
17、线分析法，另一种是区域进出分析法。,35,流程分析法,36,流程分析法中的流程线路图,某零件接收和检查的物流流程线路分析,搬运活动一览表,1）列出所有路线，并排出每条路线的方向、距离和 具体情况，2）列出所有的物料类别， 3）列出各项移动(每类物料在每条路线上的移动)， 4）列出每条路线， 5）列出每类物料， 6）在整个搬运分析中，总的物流量和总的运输工作 量一一填在右下角，7）其他资料，如每项搬运中的具体件数。,38,搬运路线分析法,是通过观察每项移动的起迄点来收集资料，编制搬运路线一览表，每次分析一条路线，收集这条路线上移动的各类物料或各种产品的有关资料，每条路线要编制一个搬运路线表，如下
18、表。,39,区域进出分析法,每次对一个区域进行观察，收集这个区域运进运出的所有物料的资料，每个区域要编制一个物料进出表，如下表。,物料流程图,四、初步搬运方法确定,物料搬运方案的内容： 搬运设备(包括控制方法) 集装单元 搬运模式 方案定义,所谓搬运方法，实际上就是以一定形式的搬运设备，与一定形式的运输单元相结合，进行一定模式的搬运活动，以形成一定的路线系统。,1.物料搬运设备选择的原则,物料搬运设备的图形符号,输送机,物料搬运设备的图形符号（续1）,起重机,物料搬运设备的图形符号（续2）,组合/其它,物料搬运设备的图形符号（续3）,运输单元,47,2）物料搬运设备选择原则,下图所示为距离与物
19、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来选择。,简单的搬运设备(SHE)小推车、手动葫芦,简单的运输设备(STE)机动小货车、拖车,复杂的搬运设备(CHE)叉车、连续输送机,复杂的运输设备(CTE)电子控制的无人驾驶车辆、,运输单元：标准化的集装单元，其尺寸、外形和设计都彼此一致，这就能节省在每个搬运终端(即起点和终点)的费用。而且标准化还能简化物料分类，从而减少搬运设备的数量及种类。,50,搬运模式：物料搬运
20、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：,A,B,A,B,C,D,A,B,C,D,E,D直达型 指物料从起点到终点经过的路线最短，适用于物流量大、距离短或中等、时间较紧迫时。,K渠道型指物料在预定路线上移动，与来自不同地点的其他物料一起运到同一终点，适用于物流量中等，而距离中等或较长。,C中心型各物料从起点移动到中心分拣处，然后再运到终点适用于物流量小，距离较远，而管理水平较高时。,51,SHA的可视化,可视化是将各项移动的分析结果标注在区域布置图上，达到一目了然的效果。各种移动的可视化是SHA中的一个重要步骤。物流可视化的方法有三种，即：物流流程简图、平面布置图上
21、绘制的物流图和坐标指示图。其中平面布置图上绘制的物流图由于注明了准确位置和距离，可用于选择搬运方案。,52,物流流程简图,注：只有物流量没有距离。,53,平面布置图上绘制的物流图,注：既有物流量又有距离。,54,坐标指示图距离与物流量的指示图，如下图,考虑实际的限制条件进行修改 各项需求的计算,五、修改和各项需求的计算,56,六、物料搬运方案评价,(1)成本费用或财务比较。投资费用包括基建投资和项目费用等经营费用包括物料、人员、管理费用等(2)无形因素比较与生产流程的关系及其服务的能力；搬运方法的通用性和适应性；灵活性和柔性； 布置和建筑物扩充的灵活性是否受到搬运方法的限制： 面积和空间的利用
22、；安全和建筑物管理； 是否便于管理和控制； 可能发生故障的频率及对生产造成的中断、破坏和混乱的程度； 能否适应生产周期时间的要求和对生产流程时间的影响；与仓库设施是否协调和与外部运输是否适应等。,57,七、搬运方案的详细设计,搬运方案的详细设计是在搬运方案的初步设计的总体方案基础之上，制定从工作地到工作地、或从具体取货点到具体卸货点之间的搬运方法。详细搬运方案必须与总体搬运方案协调一致。实际上，SHA在方案初步设计阶段和方案详细设计阶段用的是同样的模式，只是在实际运用中，两具阶段的设计区域范围不同，详细程度不同。详细设计阶段需要大量的资料、更具体的指标和更多的实际条件。这时我们要掌握物料分类、
23、布置和移动分析的详细资料。在完成总体搬运方案和详细搬运方案的设计后，加上外部衔接和方案的实施两部分，就是SHA阶段构成的完整内容，也是利用SHA方法进行物料搬运系统设计的内涵。,例：Petz Inc.搬运方案分析,Bob Petz配送公司是Petz集团拥有的公司之一，公司专业配送宠物用的Petz系列产品。该公司拥有12辆配送卡车，负责美国中西部地区的产品及零部件的供应。 公司从集团的制造厂、进口公司采购产品提供给客户消费，公司配送的典型产品包括：宠物食品、玩具、卧具、笼子以及各种小型的宠物配件等。 公司在宠物装备领域已经经营了30年，与各种用户建立了良好关系，公司依靠经营观念：将用户的需求放在
24、公司经营的首要地位，来占领市场，得到顾客的认可和欢迎。有人说：“Bob Petz经营公司就像是运作一个俱乐部”。公司成为了宠物的家。Bob Petz引导着宠物市场的一种观念和做法。,公司在其管理的仓库上存在着不足，Patrick是仓储的主管。管理着产品的采购订单、发货编组、设备维护等。非常幸运，仓库的建筑还是完好的。仓库提供了一个现成的布置形式。 Patrick答应公司领导对仓库中的物料搬运方法进行诊断，并提出一套新的仓库运作方法，来改善仓库的运作和管理。 在得到公司领导的同意后， Patrick运用“系统化物料搬运分析Systematic Handling Analysis”对公司仓库的物料
25、搬运系统进行了分析。 现在假设你就是Patrick，该如何去做？需要哪些数据？,Petz, Inc.仓库平面图,A区域、B区域和办公室利用仓库的高度，建造了一个阁楼，将仓库的有效面积进行了提高。仓库几何尺寸(长宽)： 3636米仓库柱距(外墙)：6米仓库柱距(内部)：12米,各区域仓库面积汇总,一、物料分类汇总表,厂名：Petz，Inc. 项目： 仓库物流分析负责人Patrick 参与人 PL 日期：10-1-1997 第 1 页 共 1 页,类别代号,a,b,c,d,二、物料移动汇总表,物流单位：以线条数量表示物流单位的依据：由业主和仓库经理确定,厂名：Petz，Inc. 项目： 仓库物流分
26、析负责人Patrick 参与人 PL ,日期：10-2-1997 第 1 页 共 2 页, 物流量是可以忽略的。,二、物料移动汇总表（续）,物流单位：以线条数量表示物流单位的依据：由业主和仓库经理确定,厂名：Petz，Inc. 项目：仓库物流分析负责人Patrick 参与人 PL 日期：10-2-1997 第 2 页 共 2 页,三、物料移动的可视化,办公室,A,B,P,S,L,H,R,D,b ,4300,a,2400,a,2400,b,2100,d,c,b,3800,c,3400,b,b,800,c,d,b ,4000,b,800,c,d,b,2100,a,1500,b,2400,d,c,b
27、,2700,b,4100,c,2400,b,三、物料搬运方法的可视化选择,四、物料搬运方法表,厂名：Petz，Inc. 项目： 仓库物流分析负责人Patrick 参与人 PL ,日期：10-2-1997 第 1 页 共 2 页,四、物料搬运方法表（续）,厂名：Petz，Inc.项目：仓库物流分析负责人Patrick 参与人 PL 日期：10-2-1997 第 2 页 共 2 页,五、物料搬运方案评估表,厂名：Petz，Inc.项目：仓库物流分析负责人Patrick 参与人 PL 日期：10-2-1997 第 1 页 共 2 页,费用(即成本)：估算人：RD 审核人：Patrick总计每年费用=
28、投资费/预计寿命+年运行费用 人为因素：权值确定人： 填表人：评分人： 审核人：,各方案的简要说明：载人叉车，容器小车、地面小车同A，但采用步行式小车载人叉车，地面小车同C，但采用步行式叉车,五、物料搬运方案评估表,厂名：Petz，Inc. 项目： 仓库物流分析负责人Patrick 参与人 PL_ 日期：10-2-1997 第 2 页 共 2 页,五、物料搬运方案评估表,厂名：Petz，Inc.项目：仓库物流分析负责人Patrick 参与人 PL 日期：10-2-1997 第 1 页 共 2 页,各方案的简要说明：载人叉车，容器小车、地面小车同A，但采用步行式小车载人叉车，地面小车同C，但采用步行式叉车,费用(即成本)：估算人： 审核人：总计每年费用=投资费/预计寿命+年运行费用 人为因素：权值确定人：Patrick 填表人： RD评分人： RD 审核人： Patrick,五、物料搬运方案评估表,厂名：Petz，Inc. 项目：仓库物流分析负责人Patrick 参与人 PL 日期：10-2-1997 第 2 页 共 2 页,
