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1、1,第7章 物料搬运系统设计Chapter 7 Design of the Material Handling System,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。,4,7.1 物料搬运概述,物料搬运（Material Handling）是制造企业生
3、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。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3040%。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。,5,7.1.1 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（支承）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，即对物料、产品、零部件或其他物品进行搬上、卸下、移动的活动，如装卸、移动、分类、堆码、理货和取
4、货等作业都属于物料搬运活动。,6,装卸搬运是物料装卸和物料搬运两项作业的统称。这两项作业又密不可分，习惯上常常以“装卸”或“搬运”代替“装卸搬运”的完整涵义。流通领域：装卸搬运=“货物装卸”；生产领域：“物料搬运”。一般，在强调物料存放状态的改变时，使用“装卸”一词，在强调物料空间位置的改变时，使用“搬运”这个词。因此在本书中统一使用“物料搬运”一词概括物料的装卸搬运活动。物料搬运的基本内容有三项：即物料，移动和方法。这三项内容是进行任何搬运分析的基础。,基本概念,物料搬运的范围,具体的物料搬运作业：,水平或斜面运动搬运作业；垂直运动装卸作业（Loading and Unloading）；提升
5、或下降运动码垛（Stacking）或取货（Picking or Retrieval）作业；绕垂直轴线转动转向（Turning）作业绕水平轴线转动翻转（Reversal）作业搬运还是所有作业中附加的动作，包括搬运、倒退让路、排除路障、堆码、清点、整列、寻找、停下与返回等。,9,7.1.2 物料搬运的原则,美国物料搬运教育大学与产业联系理事会(CICMHE)的10条原则：(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
6、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。(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。,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,(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。PLANNING
7、 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,系统化原则,10 Principles,美国物料搬运教育大学与产业联
8、系理事会(CICMHE),11,7.1.2 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 and without sacrificing needed flexibi
9、lity,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,12,7.1.2 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 sacrificing productivity or the level of
10、 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,13,7.1.2 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 recognized and respected in the design of material
11、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,14,7.1.2 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 appropriately sized and configured in a way whi
12、ch 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,15,7.1.2 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 PRINCIPLE:Effective and efficient use must be mad
13、e 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,16,7.1.2 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 storage activities should be fully integrated to form
14、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,自动化原则,系统化原则,10 Principles,17,7.1.2 物料搬运的原则,(8)自动化原则。应当采用合理的作业机
15、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 predictability,decrease operating costs and to eliminate repetiti
16、ve 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,18,7.1.2 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 energy consumption should be considered as criteria when designing
17、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,19,7.1.2 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 COST PRINCIPLE:A thorough economic analysis should account for th
18、e 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,20,7.1.3 物料搬运活性分析,用物料活性系数来衡量物料搬运的难易程度，这也是物流分析的一个重要指标。,21,1活性系数,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。物料搬运的难易程度称为活性。我们用活性系数来衡量，所
19、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。,22,散放在地上的物料要运走，需要经过集中、搬起、升起和运走四次作业，所需的人工作业最多，即活性水平最低，即活性系数定为0。活性指数确定的原则见下表所示。在对物料的活性有所了解的情况下，可以利用活性理论，改善搬运作业。,23,2活性分析图表,搬运作业活性分析图。考虑提高某些作业的活性系数，如活性系数为0的散放，通过放入容器中（活性系数为1）或码放在托盘上（活性系数为2），来提升搬运活性，提高工作效率。,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,24,这样，由平均活性
20、系数的大小，可以采用以下不同的改进方法：低于0.5：有效利用集装器具、手推车。0.5 1.3：有效利用动力搬运车、叉车、卡车。1.3 2.3：有效利用传送带、自动导引车。2.3以上：从设备、方法方面进一步减少搬运工序数。总之，活性系数越高，所需人工越少，但设备投入越多。在进行搬运系统设计时，不应机械地认为活性系数越高越好，而应综合考虑。,25,7.2 物料搬运系统,物料搬运是物流系统的主要活动，在物流系统中各环节的前后或同一环节的不同活动之间都有装卸搬运活动的发生。物料搬运是在已经设计和建立的物流系统条件下，使系统中的物料（包括液体、散装物体、单件物体、包装件、单元装载体等）按照生产工艺及服务
21、的要求运动，以实现系统设计提出的目标。它不仅是一项技术作业，也是物流系统的控制与管理活动。,26,设备、容器和路线结构共同组成物料搬运系统。其中设备决定了路线是固定的，还是变动的，例如传送带就是固定路线式设备；叉车则是可变路线的设备，只要有通道，就可以一处到另一处。路线结构分为直达型和间接型两种，其中间接型结构又分为渠道型和中心型。容器集纳并保护产品，大的容器可以满足设备生产能力的需要，通常需要直达型路线，例如叉车叉起的一托盘货物。小的容器不能满足设备生产能力的需要，就要采用渠道型和中心型间接路线。物料搬运系统中设备、容器性质取决于物料的特性和流动的种类。,27,由于前面第4章时我们说过，合理
22、的生产布局能够保证物流的顺畅，减少无价值的搬运动作，提高现场的管理透明度和生产效率。搬运是所有作业中附加的动作，包括：搬运、倒退让路、排除路障、堆码、清点、整列、寻找、停下与返回等，其本身并不增值。把零件、材料从仓库运到生产线，为了运送物品需要工具和搬运交换，这一切是必不可少的。但是，没有必要的搬运和长距离的搬运是浪费。搬运的浪费往往因为工厂布局、流水线制造、工程设定等考虑不周而造成。要降低搬运的浪费，首先要考虑改善工厂的布局，做到即使不搬运，也可以完成工作任务，其次才是考虑搬运手段的合理化。,28,7.2.1 物料控制系统,按Tompkins等人的观点，物料搬运是“用正确的方法，以正确的成本
23、，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。”7R这里所指的物料不仅包括生产所需的物料，还包括辅助装备和工具，如刀具、模具和夹具等。从这个角度，物料搬运是物流系统的控制与管理活动。它在已经设计和建立的物流系统条件下，使系统中的物料按生产、工艺及服务的要求运动，以实现系统设计提出的目标。物料控制系统是现代物料搬运系统不可缺少的灵魂部分。零部件编号系统、定位系统、库存系统、标准化、生产批量、订单数量、安全库存量、标签和自动标识技术等都是控制工厂物料流动的所必须的，没有它们就根本谈不上上述的几个“正确”（R）。,29,物料搬运系统具有五个维度：移动、数量、时间、空间和
24、控制。移动物料产生了时间和空间效用，正确的数量、时间和空间离不开精确的控制。控制包括对物料物理和状态两个方面的控制。物理控制是指对物料的方位、顺序和相互间隙的控制；状态控制是对物料的位置、数量、目的地、初始地、所有者、进度安排的实时状态控制。据统计，物料搬运涉及企业25%雇员的工作，占有55%的工厂空间和87%的生产时间。物料搬运占制造产品总成本的1570%；35%的产品由于搬运不当而受损；而且，50%以上的工伤事故起源于物料搬运。总之，通过改善对物料的控制，尤其是采用信息系统来管理，可以降低库存量、减少盗窃、提高安全性，使物料搬运成为降低企业总成本的一种方法。,30,7.2.2 物料搬运方程
25、式,物料搬运系统设计是一个十分复杂的问题，设计人员必须具有相当多的操作方面的知识，以及物料搬运方面软件和硬件的知识。物料搬运系统的有效设计需要设计人员从内到外地理解问题，设计出有效的解决方案。物料搬运方程式在解决物料搬运问题的各个方面都被证明十分有用。设计者需要考虑6个主要的问题，即6个变量。这六个变量就是著名的5W1H法（六问法），如图所示。,31,7.3 物料搬运的单元化与标准化,物料实行单元化后改变了物料散放状态，提高了搬运活性指数，易于搬运，同时也改变了堆放条件，能更好地利用仓库面积和空间；实现标准化能合理，充分地利用搬运设备、设施，提高生产率和经济效益。,集装单元或单元载荷（Unit
26、 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）。实现单元化和标准化对物料搬运的意义非常重大。,7.3.1 集装单元化与标准化,1集装单元化集装单元是物料搬运中最重要的一个概念。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。采用单元化的主要优点是增加了一次搬运更多物品的能力，减少了搬运次数，降低搬运成本、减少装卸次数和物品的破损。具有一定规格尺寸的货物单
27、元，便于搬运机械的操作，减轻人力装卸，从而提高生产效率。另外，集装单元可以防止物品散失，易于清点和增加货物堆码层数，更好地利用仓库空间。,单元化优缺点,单元化是将规模思想应用到不同物料的搬运中，其效果已在物流业得到最好的印证。它的优越性主要体现在：集包装、装卸、搬运、运输、储存为一个系统，统筹规划，综合考虑，可以简化环节，节省费用，实现总体优化。便于实现装卸搬运作业机械化，减轻工人劳动强度，提高工作效率。减少货物变换环节，从而减少因变换而造成的货损货差，提高物流质量，节约人力物力和费用。它可以采用联运，减少交接、装卸、搬运手续和清点工作；可以箱盘代储；可以简化包装，节省包装材料和费用，整体装卸
28、。减少了受气候影响的程度，保证正常工作，加速货物流转，提高效率。,单元化的制约因素：形成和拆除集装单元需要一定的时间和手段；集装单元使用过程中托盘、容器和其他固定材料具有一定成本；空托盘、容器存在回收问题等。,34,2.标准化Standardization,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。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。,35,1)物流基础模数,物流基础模数尺寸是标准化的基础，它的
29、作用和建筑模数尺寸的作用大体相同，其考虑的基点主要是简单化基础模数尺寸一旦确定，设备的制造，设施的建设，物流系统中各个环节的配合协调，物流系统与其他系统的配合，就有了依据。目前ISO中央秘书处、欧洲各国及我国已基本认定以600 mm400mm为基础模数尺寸。由于物流标准化比其他标准化系统建立较晚，车、集装箱等木已成舟，故采用“逆推法”，即由输送设备的尺寸来推算最佳的基础模数。同时也考虑到现在已通行的包装模数和已使用的集装设备，以及人体可能操作的最大尺寸等因素而定。,36,2)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，其它尺寸可以从
30、600400按倍数或约数关系推导而来，标准规定了5个组合模数尺寸系列和19个分割模数尺寸系列，详见下图。,37,运输包装件的平面尺寸与基础模数的关系,38,2)物流模数,在满足600400的基础模数的前提下，可依据单元化的物流包装尺寸要求，来满足物流货物尺寸与运输工具装载尺寸的协调，以保证运输工具最大的容积利用率，提高物流效率。我国GB/T15233-94规定了货物流通过程中包装单元货物的大底平面尺寸，以12001000为主，也允许1200800及11001100规格（允许偏差040），分别与三种主要托盘尺寸对应。,39,物流基础模数尺寸与集装单元基础模数尺寸的配合关系，以集装单元基础模数尺寸
31、1200mm1000mm为例，如图所示。,欧式托盘尺寸为1200800mm，日式托盘为1100mm方托盘，美式为4840英寸，试问它们可以由几个物流基础模数尺寸组成？以图示之。,40,良好的配合关系便于全球的通用化和一体化，例如第三代欧洲标准可堆式物流周转箱的五种规格是300200165400300165400300295600400295600400165，适合12001000国际标准和1200800欧洲标准托盘。,41,物流模数与各种尺寸的关系,物流基础模数M,物流基础模数分割系列,物流基础模数倍数系列,内包装尺寸,小于M的外包装尺寸,大于M的外包装尺寸,集装单元基础模数,集装化尺寸,店铺
32、结构尺寸,仓储保管设备设施,输送设备尺寸,集装箱、卡车尺寸,物料搬运设备尺寸,7.3.2 包装与单元化,单元化离不开包装。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。包装一词包含着两种含义：一是指盛装商品的容器和辅助材料，通常叫包装材料或包装用品，如箱、纸、桶、盒、绳、钉等。另一种是指盛装商品时所采用的技术手段、装潢形式和操作过程，如装箱、打包、灌瓶等操作技术。包装作为物流系统的构成要素之一，是生产的终点，同时又是物流的起点。它与运输、保管、搬运、流通加工均有十分密切的关系。在商品的生产、流
33、通和消费的各个领域，包装均有其重要的作用，这些作用归纳起来主要有：保护商品、便于流通、促进销售和传递信息。,两种包装,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；销售包装可以方便商品陈列展销和帮助顾客识别选购，对商品销售能起促进作用；同时对于消费者也能起到便于携带、使用、保存和识别的作用。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。但也有一些运输包装，如家
34、用电器的纸箱包装，则就直接与商品接触，随商品一起出售给了消费者。运输包装在运输、装卸和储存中，起到保护商品的作用；方便运输、装卸和储存，起到提高商品流通效率的作用；传达信息、方便管理的作用。单元化显然与运输包装关系更密切，不管是生产还是流通，单元化都要考虑物料的包装。最好是包装设计时就遵守物流基础模数，这样将使单元化更易实行。产品、零部件的包装形态和装箱数是与日常作业有紧密联系的，若在装箱时调整，就会浪费很多时间。,运输包装,托盘堆码图样堆码层数极限,包装储运图示标志,GB191-2000 包装储运图示标志Markings for handling of goods,17种图示标志，上页有3种
35、，第一种不能踩踏不是,禁止翻滚的标示产品，粘贴于一种医疗仪器的外包装箱禁止翻滚标志旁边If Red inspect contents tipping has occurred anti-tilt 美国专利产品，简单的塑料制品,2000版,1990版,46,单元化要考虑物料的包装。零部件的包装形态和装箱数是与日常作业有紧密联系的，若在装箱时调整，就会浪费很多时间。因此，在进行新产品的生产准备阶段，就要进行充分的考虑。比如以下问题：相对于生产量，每箱数量合适吗？零部件箱子是否比实际需要大？零部件箱能否重叠堆放？箱重合适（劳动法建议15kg/箱以下）吗？放置方法容易清点吗？是否容易发生品质问题？包装
36、是否过剩？包装票容易取放、引人注目吗？,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。现有越来越多的生产企业开始重视单元化管理，并推进单元化器具的标准化。单元化管理是缩短物流流程、提高物流效率的解决方法之一单元化管理扩展到整个供应链，所带来的效果才会充分发挥。例如上海通用汽车建厂时要求其供应链上下游企业，按照本企业的单元化标准配备器具，对供应链上的单元化器具统一进行标准化管理。单元化管理要从设计开始，充分掌握行业企业的物料、工艺和流程特点，以及对物流空间的要求。比如，整车厂中的冲压车间、
37、焊装车间和总装车间的生产组织模式就不同，对配送的要求大相径庭。再如，在配送能力有限的情况下，生产节拍越快，每次配送单元的零件数量就越大，容器的制作、摆放和搬运的难度也就越大。单元化管理要对企业和供应链有深层次的了解，而且伴随着企业的发展，也要不断进行改进和优化,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；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。集装单元设计不仅仅是搬运系统的事情，它涉及的系统包
38、括包装、托盘化、存储和发货等作业，这些都是制造和装配工艺之后的作业，可能出现在多种行业中，涉及设备、设施的各种交互作用。这些交互作用中关键的要素是所用包装箱的技术参数和托盘规格，这两个要素直接影响到物料搬运设备的选择和存储设施的实际配置，还影响到仓库和货车车厢的空间利用,1集装单元的类型、大小、重量,集装单元大小规格对物料搬运系统的技术规格和运作有重大影响。开头案例大的集装单元需要大而重的设备，更宽的通道和更高的地面承载能力，而且也增加了在制品库存，因为物品要积累到装满整单元（托盘或容器）数量后才能移动，它的主要优点是移动次数少。小的集装单元增加了运转的次数，但有减少在制品库存的潜力；它通常只
39、需像手推车之类的搬运设备，但能支持准时制生产。确定集装单元大小的两个要素是体积和重量。例如某货物用单层瓦楞纸板箱包装，长宽高尺寸为400mm300mm150mm，重量不超过20kg，它在1 210托盘上形成集装单元总高不超过1 000mm，重量不超过600kg。受重量限制（这往往决定搬运、输送设备的设计与选型），上述货物每单元只能装3层共30个，而不是按高度的5层50个。大小尺寸中尤其要注意尺寸模数化和不同集装单元尺寸之间的相互关系,就尺寸模数化来说，它主要体现在单元产品的关联性上。单元产品的关联性不仅仅涉及工位器具、托盘、周转箱、货架等，还涉及与运输车辆、厂房、产品设计等方面的关联。例如塑料
40、零件盒设计须从模数尺寸链上进行考虑，一种盒子的长度尺寸是另一种的宽度尺寸；几个盒子堆码后的高度尺寸应是货架货位的高度尺寸；货架总层高应是叉车提升高度的参考尺寸；若干零件盒经过堆码摆放后应是运输车辆选型的参考尺寸,使用可回收容器Returnable Containers,有良好码垛性和嵌套性的可回收容器可以显著降低物流成本。码垛能力（Stackability）是指在竖直方向上一个装满货物的容器堆垛在另一个同样装满货物的容器上的能力。在设计容器时经常会加上盖子或突耳以支撑上面的容器。嵌套性（Nestability）是指容器的形状要便于空容器一个套一个地叠放而节省空间的能力。可折叠性（Collaps
41、iablity）是指空容器折叠收起的能力。,可回收容器的码垛性、嵌套性和可折叠性,2搬运集装单元所用的设备和方法,集装单元的形成是为了搬运的方便，因此必须考虑搬运的设备和方法。集装单元有4种基本移动的方式：从整体下面来提升，如输送机、升降机方式；在集装单元底部加入提升装置（如托盘、滑板），如采用叉车类机械；沿两个提升表面将货物收紧，如采用叉车平抱夹属具；吊装货物，需要有承吊设备设施,3集装单元形成和分拆的方法,集装单元的形成通常就是立方体在托盘等容器中的装箱，它的算法就是装箱问题，将在后面介绍，这里主要介绍形成作业。对于托盘，形成作业说简单了就是将箱子码在托盘上（Palletizing），可以
42、采用人工、人工加剪式回转台辅助，以及自动托盘码包机（Palletizer，详见第6章）等方式。堆码形成过程中及形成后，为了提高单元的整体性与稳定性，需要采取一些约束稳固措施（Restraining）。这些整体性和稳固措施分为3类：码箱时采用自约束措施（Self-restraining），如层间加板或粘带、奇偶层交错堆码；容器方面的考虑，采用可重复使用的物流周转箱、纸箱和箱式、笼式托盘来集纳；码后载荷稳固措施（Load Stabilization），如用网袋、包装带、可重复使用的捆扎带捆扎（Strapping），热缩裹膜包装（Shrink-wrapping）或拉伸裹膜包装（Stretch-wra
43、pping）。集装单元的分拆是形成的逆过程，先要解开绳带或去除裹膜，然后才是码垛箱子的拆垛。除采用人工外，也有托盘货物拆垛机（Depalletizer）,56,托盘包装、托盘化Palletizing,Manual and automatic,Palletizer,58,垛型稳固措施Strapping and fixing to against slippage,托盘的捆扎与固定：绳带捆扎 Strapping网袋包裹 框架固定 Top case clamp边缘垫高裹膜、胶带粘结 录相 Plastic wrapper捆扎带,59,物料搬运系统是按集装单元设计，还是集装单元系统的设计要适合物料搬运系
44、统呢？,”答案是“两者都不是”。集装单元系统是物料搬运系统的一个不可分割的部分，两者应当同时确定下来。结合标准化，容器和托盘尺寸要最先确定下来，尽管不少物料搬运系统设计人员习惯先设计物料搬运和存储系统在对已有系统进行改进时，集装单元的尺寸可能会受到已有建筑配置的影响，如门宽、柱网距离、通道宽度、物料搬运车辆的转弯半径、叉车的最大堆垛高度和建筑高度等都是影响集装单元系统设计的因素。,7.4 搬运系统分析方法,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
45、关于记录、评定等级和图表化的图例符号。,62,物料搬运系统分析过程如图所示。,63,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，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。,64,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
46、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。,65,物料搬运系统分析时所需输入的主要数据是：P产品或物料（部件、零件、商品）Q数量（销售量或合同订货量）
47、R路线（操作顺序和加工过程）S后勤与服务（如库存管理、定货单管理、维修等）T时间因素（时间要求和操作次数）,66,7.4.1 物料的分类,在选择搬运方法时，最有影响的因素通常是所要搬运的物料。对任何物料搬运问题，先要解决的问题是搬运什么？如果需要搬运的物料只有一种，那我们唯一要做的就是弄清这种物料的特性。如果多种不同的物品，则必须按“物料类别”对它们进行分类。对同一类的物料采用同一方式进行搬运。对所有的物料进行分类，第一可简化分析工作，第二有助于把整个问题化整为零，逐个解决。,67,1物料的分类方法,物料分类的基本方法是：固体、液体还是气体；单独件、包装件还是散装物料。SHA的物料分类是根据影
48、响物料可运性（即移动的难易程度）的各种特征和影响能否采用同一种搬运方法的其他特征进行分类的。物理特征通常是影响物料分类的最重要因素。数量也特别重要。时间方面的各项因素。特殊控制问题往往对物料分类有决定作用。,68,1物料的分类方法,物理特征通常是影响物料分类的最重要因素。就是说，任何物料的类别通常是按其物理性质来划分的。数量也特别重要。搬运大量的物品同搬运小量的物品一般是不一样的。另外，从搬运方法和技术分析的观点出发，适当归并产品或物料的类别也很重要。时间方面的各项因素，一般急件的搬运成本高，而且要考虑采用不同的方法。间断的物流会引起不同于稳定物流的其他问题。季节的变化也会影响物料的类别。特殊
49、控制问题往往对物料分类有决定作用。麻醉剂，弹药，贵重毛皮，酒类饮料，珠宝首饰和食品等都是一些受政府法规、市政条例、公司规章或工厂标准所制约的典型物品。,69,但在实际分类时，往往起作用的是装有物品的容器。要按物品的实际最小单元（瓶、罐、盒等等）分类，或按最便于搬运的运输单元（瓶子装在纸箱内，衣服包扎成捆，板料放置成叠等等）进行分类，即前面提到的单元化和标准化。在大多数物料搬运问题中都可以把所有物品归纳为810类。,70,2物料分类的程序,根据物料的主要特征，对所调查物品进行经验判断，编制物料特征表，如下。,71,物料分类应按以下程序进行：列表标明所有的物品或分组归并的物品的名称。记录其物理特征
50、或其他特征。分析每种物料或每类物料的各项特征，并在主导、起决定作用的特征下面划标记线。确定物料类别，把那些具有相似的主导特征或特殊影响特征的物料归并为一类。对物料分类后，如用a、b、c、d表示，即可编制物料特征表。,72,7.4.2 布置,对物料鉴别并分类后，根据SHA的模式，下一步就是分析物料的移动。分析移动前，先要分析系统布置，因为布置决定了移动和距离，并影响影响搬运设备和容器的选择。1布置对搬运的影响当我们根据现有的布置制订搬运方案时，路线和距离几无更改余地。然而，只要能达到充分节省费用的目的，我们就很可能要改变布置。所以，我们往往要同时对搬运和布置进行分析。如果项目本身要求考虑新的布置
