第一章物流自动化技术概述.ppt

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1、第1章 物流自动化技术与设备,1.1 物流自动化的概念 1.2 物流自动化及相关设施与设备 1.3 物流自动化的柔性制造系统 1.4 装卸搬运系统的应用 1.5 自动存取和分拣系统的应用 复习思考题,1.1 物流自动化的概念 物流自动化是充分利用各种机械和运输设备、计算机系统和综合作业协调等技术手段，通过对物流系统的整体规划及技术应用，使物流的相关作业和内容省力化、效率化、合理化，快速、准确、可靠地完成物流的过程。物流自动化的要点是要考虑在哪一个环节自动化，以及用什么样的方法进行自动化等。,1.1.1 物流自动化的内容 1.机械的自动化 由于物流的主要内容涉及货物的装卸、运输、存储、加工、包装

2、等作业环节，采用机械化的手段进行物流作业的自动化是物流自动化的主要内容。特别是在货物的流转过程中，能够使用各式各样的自动搬运设备、自动存取系统和自动分拣传送设备，这些也是物流机械自动化的主要发展方向。,对机械自动化的理解 自动化计划是系统化的计划，它是以系统全体的作用内容和流程为研究对象，计划在哪里、将什么进行自动化，才能达到最好的效果。提起自动化很容易理解为无人操作，实际上机械与人的配合同样也属于自动化的范畴。叉车的利用（省力化）利用托盘进行物流的货物周转是提高物流作业效率的有效手段，叉车是与托盘密不可分的机械化手段。,立体自动仓库（占地面积一定时仓库容量可达最大化）带有自动存取装置对高层托

3、盘货架进行托盘作业的仓库称为立体自动仓库。自动分拣和分拣传送设备 分拣通常是在货物出库过程中所进行的必要作业。配送中心的配货也可以说是分拣。配货有摘取式和播种式，使用自动分拣传送设备的前提是采用播种式配货方式。,2.信息的自动化 物流信息的自动化是指在物流过程中，对所发生的各种信息，利用信息技术快速、准确和及时地进行收集、存储、加工、分析和检索等处理，为作业的效率化和管理的科学化提供服务的手段。物流的信息化首先是要在现代物流理念和现代物流管理方式的基础上，利用信息处理的计算机技术、自动识别技术、网络通讯技术以及与机械自动化的结合，实现物流信息的自动化。现代物流信息系统就是物流信息化的具体实施内

4、容和实施方式。,1.1.2 物流自动化和信息系统化 物流事务和物流作业（企业信息化的定义）的两方面都是物流信息系统所研究的对象。物流事务作为物流信息系统化的对象比较好理解，接受订货和订货、入出库、库存帐簿登记、到货票据、接收票据和输出申请书等物流事务，都是物流信息系统化的内容。对于公司内部来说，要利用网络进行共同作业，力图取消帐票类单据，达到无纸化办公的目标。在公司外部来说，就是利用电子数据交换（EDI）进行无纸化信息传递和信息共享。物流自动化和信息系统化的关系如表1.1所示。,表1.1 物流自动化和信息系统化的关系,1.2 物流自动化及相关设施与设备1.2.1 物流自动化设备 1.保管设备

5、保管设备包括：货架（层架、层格式货架、抽屉式货架、橱柜式货架、托盘货架、重力式货架等）；移动货架、回转货架（水平回转、垂直回转）；立体自动仓库（屋架一体型、托盘单位式、包装箱式）等部分设备（见图1.1、图1.2、图1.3、图1.4）。（见配套教材P101页图3.1、图3.2、图3.3、图3.4）,2.分拣、拣货设备 分拣设备(辊式、皮带式、保管分拣一体式)、拣货设备（摘取式系统、台车式系统、播种式系统、自动拣货系统）、验货设备等部分设备见图3.5、图3.6、图3.7所示。（见配套教材P102页图3.5、图3.6、图3.7）,3.装卸设备 装卸设备包括：叉车（发动机式、电动机式、手动式、平衡重式

6、、前移式、侧叉式）、无人搬送车（全方向移动型、高速分拣型、天井走行式）、搬运车、托盘（平托盘、柱式、箱式、轮式、特种专用式）、输送机（皮带式、辊式、悬挂式、机械手）、垂直搬送机械、吊车（卡车吊、履带吊、门式、桥式、门座式）、自动卸货设备、自动铸字设备、物流车辆用蓄电池等，部分设备如图3.8、图3.9、图3.10、图3.11、图3.12所示。（见配套教材P103页图3.8、图3.9、图3.10、图3.11、图3.12）,4.运输设备 货车（普通、箱式）、特装车、集装箱（通用、专用）、复合运输系统、第三方物流系统、冷冻冷藏集装箱等，部分设备如图3.13、图3.14所示。（见配套教材P105页图3.

7、13、图3.14）5.机械工程设备 机械工程设备包括：现代工程机械、物流模拟系统、计划系统等。,6.信息设备及软件系统 信息设备及软件系统包括：条码设备、识别设备、显示设备、打印机、扫描仪、控制设备、订货系统、运行管理系统、POS系统、EDI系统、GPS系统、物流中心管理系统等，部分设备如图3.15、图3.16所示（见配套教材P106页图3.15、图3.16）。7.包装机械设备 包装机械设备包括：包装机、捆包机、折箱机、结束机、计量机、缓冲材料、捆包材料、标签材料等部分设备如图3.17、图3.18所示。（见配套教材P106页图3.17、图3.18）8.其他关联设备,1.2.2 物流自动化及相关

8、设备的选择（可行性研究）1.决定基本方针 建立物流系统需要投入大量的资金，设备的资金投入占有很大的比例，它的选择和确定对于今后物流作业的方式和流程起着决定性的作用。首先要根据社会上物流自动化设备的情况和本行业物流应用的水平，在分析本企业物流特点的基础上，明确自己所建立物流系统的条件和目标，以及建立的基本方针。,决定物流系统基本方针的计划目标项目有：P：处理货物品种；Q：服务率水平和保持品质；C：货物价值和物流成本；D：在库水平和物流即时性；S：输配送系统和信息系统；M：作业环境和安全性、省力化对策等。,2.提出基本构想 在调查本企业具体数据的基础上分析现状，使用统计和操作研究（OR）的方法进行

9、分析，充分的了解和认识自身的情况。从物流和信息流方面，总结和发现存在的问题，寻求解决的方法。物流调查 入出库和保管调查 事务量调查 总结和制定目标 制定计划,3.决定设备的原则 确定作业范围 在物流作业的内容中，首先确定适于人工处理的作业范围，然后明确手工作业和机械作业的范围。一定要统一全部物流作业的机械化水平，一定要协调好处理前后作业物流量的效率，在这一原则下决定设备的作业范围和内容。提出设备 研究物流作业的处理方法，以货物形状和捆包形状为前提，考虑货物的自动化识别技术等，提出在各个范围内适宜应用什么样水平的自动化相关设备。,信息管理的水平 选定针对物流变动所对应的灵活处理信息的系统，输入的

10、手段能够自动进行，输入作业在一个地方进行就可以在任何地方进行处理。通过货物信息等，能够在物流作业的全过程跟踪货物的状况。模拟设备的能力 根据设备说明书，模拟确认全体和每一个子系统的设备能力。确认方法是设定不同装卸作业、保管作业、搬运作业的必要功能，让全部功能满负荷，在变化不同条件的前提下，考察设备的运转情况。,投资额度与经济性的原则 计算出设备及附属设备的投资额，用金额计算出物流效果、输送效果、作业效果等，进行各种效果间的比较，并确定所采用的设备、达到合理化及投资的经济性。,4.设备预算 制定基本预算书 明确必要的物流作业设备项目，对需要购入的设备、信息系统设备等，制定基本预算书。目的不明的预

11、算会浪费资金，也会延迟计划进度，事后追加费用会造成资金的紧张和预算膨胀。,制定整体的时间进度 用管理工程的方法对设备购入、施工项目和管理方式进行分析，明确应管理的项目，作出时间进度计划，并按计划完成。设备订货 从许多供货商中进行对比选择，在考察的基础上，通过设备性能、性能价格比等指标，并对用户情况及其业绩进行评价，特别是对售后服务等做充分的调查后选择最佳的供货商。,5.设备使用 操作培训 设备订货最终确认之后，需要对操作人员进行培训。选择合适的人选，由厂家或供货商对45位操作人员进行技术指导，了解设备的性能和操作知识并熟练掌握操作技巧。,设备维护培训 如果设立设备科或设备维护部门，还需要有计划

12、地对维修保养人员进行设备维护的培训。还可以通过厂家的代理商等提供设备维护的公司，签订契约委托进行设备的维护与保养。日常、定期的检查 作业前需要进行设备的安全检查，对设备出现的异常要尽快进行处理，以保证作业者的安全。,1.3 物流自动化的柔性制造系统1.3.1 FMS(flexible manufacturing system)的内容 现在的制造业所要求的FMS具有以下几个方面的功能。（1）FMS具有自动加工系统、自动搬运系统和搬运管理等功能，通过计算机进行控制的自动生产系统；（2）是以设计和销售计划为基础，经过最佳的过程安排、决定加工和组装的优先顺序的CAD（计算机辅助设计）/CAM（计算机辅

13、助制造）的综合生产系统。（3）能够对多种的产品形状进行灵活对应的生产系统等。,FMS不仅仅适应这些各种各样的自动化，还需要有综合的系统。FMS的内容如图3.19所示。图1.19 FMS的内容,1.3.2 FMS的特征 FMS以增加产品的种类，同时能够适应少量生产，在较短的供货周期完成生产为特征，其特征如图1.20所示。,图1.20 FMS的特征,1.3.3 FMS的基本构成 FMS的基本构成从大的方面划分,有硬件和软件。硬件包括，加工设备、搬送设备（含搬送车、传送带、自动仓库等）和计算机系统；软件包括：控制软件、管理软件、工程软件（含模拟）。FMS的基本构成如图1.21所示。,图1.21 FM

14、S的基本构成,1.4 装卸搬运系统的应用1.4.1 装卸搬运的问题 从生产线到离开生产线的制造工程中，即使进行自动化，用计算机进行管理，在仓库的保管和搬送到生产线的过程中，还离不开人员的介入，整体系统的自动化是比较困难的。最后应该合理化的地方就只剩下物流部门了。在生产工厂，由于原材料、半成品以及生产出的成品必须要进行搬运作业，搬运部门、物流部门的成本降低就成为重要的课题。,1.4.2 装卸搬运系统的应用目的 1.降低成本 2.改善劳动环境 3.省能源、省资源 4.基于范围的广泛性和兼容性 5.省人和省力化的合理化 6.高效率化的操作功能和确保安全,1.4.3 无人搬送系统的分类和标准化 1.无

15、人搬送系统的分类 无人搬送系统（automated guided vehicles system,AGVS）是在物流的自动化中具有很大影响的内容之一，同时可能与其他的自动机械系统进行连接和组合。其构成是，以无人搬送车辆为核心，由管理计算机、加工机械、传送带、电梯和叉搬装置等搬送设备所组成。无人搬送系统的分类如图1.22所示。,图1.22 无人搬送系统的分类,2.无人搬送系统的标准化 在日本，1990年2月作为日本工业规格（JIS）制定了无人搬送车类的用语（JIS/D/6801/1990），完善了无人搬送车系统的标准化体系。在JIS当中，“无人搬送车类”是指基于自动方向变换装置、无轨道行驶，以电

16、池作为电源的产业车辆的总称。一般包括无人搬送车、无人牵引车和无人叉车等3个种类。无人搬送车系统的标准化体系如图1.23所示。,图1.23 无人搬送车系统的标准化体系,1.4.4 无人搬送系统的设备举例 1.无人搬送车 无人搬送车的定义 根据JIS的定义，无人搬送车是指“通过人工或自动进行货物的装载，能够自动行驶到达所指定的场所，再通过人工或自动进行卸货的无轨道车辆”。无人搬送车所具有的功能 灵活应用搬送车辆的无人搬送车，其目标更趋于适应性，灵活对应提高硬件、软件和系统各个方面的能力。无人搬送车由于是以电池为动力，连续运转受到一定的限制。装载方面，有人工进行直接的装载、地面装载装置和利用无人搬送

17、车的装载装置进行自动装载的方式。,无人搬送车的特点 无人搬送车的主要特征是适用于单纯重复作业。常用的无人搬送车大都是在300kg承载量以下。对应人手不足的搬送作业的省力化方面，应用无人搬送车最为适宜。在单纯的搬送自动化中，需要使搬送车更加简单化，提高灵活对应程度。,2.无人牵引车 无人牵引车的定义 无人牵引车是承担多量长距离搬送的自动搬送车辆。根据JIS的定义，“对人工或自动进行货物码放装卸的台车进行牵引，能够自动行驶到达所指定的场所的无轨道车辆”。无人牵引车的特点 在搬送自动化系统中使用无人牵引车的特征是，由于多种不同的大型搬送货物装载在台车上，要根据装载物的形状和重量进行制造，而驱动的部分

18、可以使用一般的牵引车产品。无人牵引车的缺点是，台车和牵引部的连接作业需要人工完成，这也是与其他搬送机械连动性低的原因之一。,3.无人叉车 无人叉车的定义及特点 根据JIS的定义，无人叉车是指“具有用于货物搬载的可上下移动的叉子，以及能够自动搬载叉上的货物自动行驶到指定的场所，并能够自动进行装卸作业的无轨道车辆”。无人叉车的应用 无人叉车适于用叉子自动装卸平托盘等带有插入口的货物，大部分应用无人叉车是属于这种形式。为了提高利用无人叉车的水平，改变原来的叉子使其具有作业装置的无人叉车，其面向仓库作业的系统已经趋于成熟。,无人叉车的控制方式 车载操作盘方式 中央控制装置方式 计算机系统指令方式 无人

19、叉车的优势 无人叉车适用于集中托盘化规范货物的搬送，具有能够自动装卸、自动转向的优点，是在现代物流现场的装卸业务领域使用普遍并被广泛应用的装卸设备。,1.5 自动存取和分拣系统的应用1.5.1 立体自动仓库 早在20世纪60年代初，立体自动仓库就在一些发达国家的物流领域投入了使用。立体自动仓库充分利用较少的空间，大大提高了存储的效率。直至今天，其省力化的作用以及易于库存管理的优势，仍然发挥着作用并不断取得显著的发展和进步。,1.货物形式的变化 立体自动仓库是由立体地存储货物的货架和为了对货架进行存储搬送货物的存取移动装置所组成的设备。存储货物的形式主要是以能够集中进行托盘化的货物为对象，基本上

20、85%的立体自动仓库是处理托盘化的货物。立体自动仓库的存储货物形式从层次上划分，可以有以下的几种形态。使用平托盘的货物形式；使用箱式托盘的货物形式；使用集装箱的货物形式；使用包装箱的货物形式。,2.用途的多样化 应用立体自动仓库首先表现出的是与信息系统的密切联系，大部分的立体自动仓库与管理计算机系统进行联网，以库存管理功能为开端与其他各种信息进行一体化的处理。有90%的立体自动仓库应用于制造业的零部件仓库和成品仓库，与信息系统的一体化管理在这一领域越来越普及。立体自动仓库作为构成工厂自动化的设备以及物流中心等大规模的存储设备，将进一步得到应用和普及。今后也会加以改进，并应用于工厂自动化、服务产

21、业以及休闲产业等领域。,3.立体自动仓库系统 立体自动仓库单纯作为立体保管的设备，随着物流环境的变化要求能够满足用户的新的功能需求，除了货物形式的多样化和用途的多样化之外，建立包含立体自动仓库前后的装卸、搬运和分拣等物流作业的系统化的需要也不断高涨。为了供给生产所需要的用于生产、加工的材料，立体自动仓库与生产线之间一般是使用无人搬送车等自动搬送车辆进行有机的衔接。在物流中心，需要立体自动仓库系统具有配货、分拣等功能，但立体自动仓库自身不能完成这些功能，还要在库外配有其他的如装箱机和分拣装置等系统。,1.5.2 自动分拣系统 订单配货自动分拣设备的作用是，将以订货为单位进行配货的货物，按照不同的

22、客户、不同的店铺和不同的出库地点进行区分，使作业省力化、效率化。在这样的分拣系统中，其核心是叫做“分拣设备”的传送设备。其传送设备是由对被传送货物的提供、整列、分拣和分拣后的输送、集中等多种设备，以及分拣信息、控制信号等要素所组成的。,1.方向变换式分拣设备 方向变换式分拣设备是在皮带式传送带的当中设置能够使货物变换方向的轴辊轮式装置，如果向侧方向进行变换则将传送带上的货物向侧方向进行传送的分拣设备，是由皮带式传送带与轮式变换装置所组成。具有超高速分拣能力，最大分拣能力可达到每分钟120箱。对传送货物没有撞击，能够在不易损伤货物的条件下进行分拣作业。在一条传送带上，可以设置任意个轴辊轮式货物方

23、向变换装置。在一个方向变换装置上，可以向左和向右两个方向进行货物分拣，能够有效利用空间，也有利于降低成本。,2.推动式分拣设备 推动式分拣设备是在轴辊式传送带上带有分拣用助推装置，分拣部分是将助推臂向分拣方向进行移动的同时将传送货物推出的设备。助推臂是向斜方向进行移动，对传送的货物几乎没有撞击，也能够对较长的货物进行分拣。能够处理像体育器械等较长的物品，以及纸箱、易碎品、不规则包装物等多种多样的货物。由于是在水平方向上将传送货物逐渐地向斜方向推出。传送货物的分拣信息与助推装置的配合，通过控制系统易于实现，具有较高的信赖性。设备的构造较为简单，设备的单元化易于实施并具有经久耐用的优势。,3.台车

24、传送带式分拣设备 台车传送带式分拣设备是以一个商品为单位进行分拣的设备，它适合于较小物品、较薄物品以及较软物品等的分拣，是适应多品种少量物流时代的分拣设备。由于台车上带有传送带，使原来分拣较为困难的小物品、薄物品以及容易变形的物品能够进行分拣。因为传送带是水平进行分拣，不会产生大的震动。即使是易碎物品也能够放心地进行分拣。台车的传送带可以向正或反方向进行运转，能够往两边进行分拣。,分拣后的传送带的宽度或通过的宽度可以较窄，只需占用很小的空间，能够进行多方面的分拣。可以在三维空间进行配置，台车的单元化可以方便地对分拣设备的长度进行增减。最大的分拣能力可达到每分钟200件。台车所用动力是自身的驱动

25、，可以节约能源。同时没有必要通过外部供电。由于台车被分为若干个单元，比较容易进行维护。,4.小型分拣设备 小型分拣设备是应用小型简易型的自动分拣机，用以满足迅速准确地分拣小件物品的需要。在小件服装类、食品类等的分拣作业以及繁琐的退货作业等各种各样小件物品的分拣中发挥着较大的作用。构造简单、价格低廉。单元方式易于使用。分拣设备的搬送部分使用了传送带方式，能够搬送较薄的物品。容易移动和增加设备，占据的空间较小。低噪音等。,复习思考题1.阐述物流自动化的概念和内容以及与物流信息系统的关系。2.物流自动化设备是如何分类的？并列举一些常用的设备。3.正确选择物流设备需要考虑哪些方面？4.什么是物流自动化的灵活对应制造系统？5.有哪些无人搬送系统？试举例并说明其特点。6.试分析立体自动仓库系统和自动分拣系统的优势。,