物料搬运系统设计毕业设计论文

物料搬运系统设计
摘要：随着现代社会生产力水平的逐渐提高，越来越多的制造企业开始引入物料搬运系统分析的方法，并通过分析设计合理的物料搬运系统，来提高企业生产力水平，适应当代社会的发展。

本文通过搜集资料，了解有关物料搬运的有关内容。

探讨了物料搬运系统分析方法的原则目的和意义，并深入研究了物料搬运系统分析的方法步骤。

通过一段时间对液晶面板生产车间的了解，从物料搬送，系统布置分析，各项移动分析，搬运路线的选择，搬运设备和运输单元的确定等方面，确定物料搬运系统的建立的思路，逐步实现了在制造业中建立物料搬运系统的目的，进而进一步提高企业的生产力，促进企业发展。

关键词：物料；搬运；分析；路线；方式
目录
摘要 (3)
1 前言 (5)
1.1 研究背景 (5)
1.2国内外研究现状 (5)
1.3研究目的和意义 (6)
1.4 研究内容 (6)
2 物料搬运系统分析概述 (7)
2.1物料搬运简介 (7)
2.1.1物料搬运的定义 (7)
2.1.2物流量和搬运活性理论 (7)
2.1.3 物料搬运的要素 (8)
2.2 物料搬运系统简介 (8)
2.2.1物料搬运系统的定义 (8)
2.2.2 物料搬运系统设计的目的和原则 (8)
3 物料搬运系统分析与设计的方法概述 (10)
3.1 对物料搬运系统分析—SHA的概述 (10)
3.2 SHA方法步骤 (10)
3.2.1 准备工作 (10)
3.2.2 物料分类 (10)
3.2.3 系统布置分析 (11)
3.2.4 各项移动的分析 (11)
3.2.5 搬运方法分析 (11)
3.2.6 初步确定搬运方案并修改制定合适的搬运方案 (12)
4 物料搬运系统分析的实际应用 (13)
4.1物料搬送 (13)
4.2 系统布置分析.................................... 错误!未定义书签。

4.3 各项移动分析 (13)
4.4 搬运方法分析 (13)
5 总结 (15)
参考文献 (16)
致谢 (17)
1前言
1.1研究背景
21世纪，随着中国现代化建设的发展，我国已经逐渐成为世界上的工业大国，据有关资料显示，世界上将近一半的工业产品都将在中国生产，中国渐渐成为世界的主要生产加工基地[1]。

中国拥有许多优越的硬件设施和环境，但是，跟世界上一些发达国家相比，我国在生产率等诸多方面，还是有很大的差距。

虽然我国是一个工业大国，但是我们的生产力水平却达不到国际先进水平。

从事加工行业的人口数量众多，但是收入却不及发达国家一半。

尤其是在生产制造过程中，大量的时间消耗在对物料的转运上，而真正处于生产加工的时间却只占总时间的5%~10%[2]。

很多问题在加工制造业中日渐突出，影响生产率的因素越来越来多，比如说搬运方式不合理，仓储货物放置不合理等。

随着世界生产力水平的飞速发展，越来越多的国家开始发现物流对于提高生产力水平的作用，并将把提升现代物流的发展放在企业的战略性地位，因此物流又被称为利润来源的第三方。

能否做好现代物流的发展，关系着企业的生命力和竞争力。

近几年，各个国家的企业开始重视自身重点的发展。

而对于制造业而言，生产中的物流建设是其主要的重点发展对象，对于物流建设而言，物料搬运系统的分析与设计又是其首要重点。

在一个中等批量的生产车间中，产品的加工时间一般为10%，而多数时间是用在仓储，转运，运输还有销售上[3]。

在制造企业中引入合理设计的物料搬运系统，对于提高企业的生产率，降低生产成本，从而提高企业的竞争力，是十分必要的。

1.2国内外研究现状
在国内外研究领域里，物料搬运系统的研究主要是在生产物流系统方面。

美国工业产品生产过程中装卸搬运费用占成本的20％~30％，德国企业物料搬运费用占营业额的1/3，日本物料搬运费用则占国民生产总值的10.73％[4]。

可见，物料搬运系统在国外的研究已经开始起步，并逐渐进入发展成熟阶段。

近几十年来，随着我国科学技术水平的快速发展，我国开始逐渐重视物料搬运水平的提高。

从最初的简单人力搬运，到机械化搬运水平的过渡，虽然还没有完全实现现代化的物料搬运水平，但是各个制造企业已经开始逐步在生产中引入物料搬运系统分析的方法以及机械化的搬运设备。

随着对物料搬运的逐渐重视和发展，我国制造企业的生产力水平也在逐渐提高，生产率和利润在同步提升。

越来越多的国内企业看到了物料搬运对于企业发展的重要程度，在国内，物料搬运的发展，进入了一个新的阶段。

虽然我国的物料搬运技术与世界上发展中国家还是有一定差距，但是随着企业的共同努力，我国的物料搬运水平将会逐渐与国际先进水平接轨。

1.3研究目的和意义
物资由原材料到产品的生成，由生产到消费的过程中，物料搬运作业是十分必要的，搬运工作的好坏将直接影响到物流成本的高低。

如果搬运方案不合理，将会对生产作业的顺利进行造成不利影响，造成作业时间的浪费，产品的损坏，进而降低生产率。

所以在国家制造业迅速发展的今天，物料搬运系统的研究是非常必要的。

在制造企业中引入物料搬运方案，可以有效提高搬运效率，合理安排生产时间，节约人力资源，减少机器加工等待时间，让更多的生产力投入到产品的加工中去，从而提高企业的竞争力。

合理优化物料搬运路线，选择合适的搬运单元和搬运工具，可以减少物料中转的复杂程度，减少物料在中转过程中的损耗，便于生产车间的合理布局和管理。

由此可见，在制造企业生产制造过程中引入物料搬运系统，对于企业的长远发展和提高企业的竞争力，是具有十分重要的意义的。

1.4研究内容
（1）分析掌握物流分析的方法和工具，确定车间物料搬运方案的分析方法；现有生产车间的调研分析：包括生产模式、现有设施布局、物流搬运方案；设计现有车间的物料搬运方案。

（2）研究物料搬运系统分析方法和体系结构，了解各个区域之间的设施布局，物料流通方式。

（3）研究物料分类的方法，在实际分类分析中，SHA是根据影响物料可运性（即移动的难易程度）的各种特征和影响能够采用同一种搬运方法的其他特征来进行分类[2]。

（4）分析每项移动的起点和终点的具体位置在哪里，有什么路线，这些路线上的哪些物料的搬运方法已经确定。

研究物料运进运出的每个作业区内进行什么工作，作业区内部分已有的安排是什么样的布置。

（5）研究各种移动分析的资料。

包括物料、路线和物流。

物料主要研究类别和基本特征。

路线主要研究移动距离和路线的具体情况（弯曲程度、路面情况、气候与环境、拥挤程度、起止点组织情况）。

物流主要研究搬运工作量，搬运条件和时间。

（6）根据企业的生产计划和订单，详细统计产品的各个加工零件，研究加工步骤，分析计算出物流量，制定出搬运活动一览表。

（7）研究各种搬运路线，根据搬运路线系统选择原则确定搬运路线。

根据搬运设备选择原则确定搬运设备类别、规格、型号；根据物料分类一览表确定运输单元。

2 物料搬运系统分析概述
2.1物料搬运简介
2.1.1物料搬运的定义
物料搬运是生产企业在生产和流通过程中最普遍的辅助过程，它是工步之间、工序之间、车间之间、工厂之间、以及工厂到各种流通渠道、到消费者（用户）消费使用过程中物流不可缺少的环节[5]。

具体的物料搬运作业一般有以下几种[6]：
搬运作业：水平或斜面运动；装卸作业：垂直运动；提升或下降作业：码垛或取货；绕垂直线转动作业：转向；水平轴线转动作业：翻转。

也就是说物料搬运是指对物品进行搬上、卸下、移动的活动。

物料搬运是存在与产品生产和销售之间的。

从一开始的原材料和外购件进入仓库，从仓库运转到加工车间，还有加工过程中，半成品在每个加工单位之间的流动，一直到产品的加工完成，进入成品库，以及在生产过程中，物料搬运是必不可少的一种活动。

物料搬运不是一种具体的独立的行为，而是伴随着生产活动进行的，它不可能独立生成一种行为。

物料搬运活动保障了生产的正常进行，保证物料的顺畅流通，保证每个加工单位之间加工活动的前后衔接，使整个生产称为一种连贯性活动。

同时，物料搬运活动是因为生产制造过程中的其它生产活动而产生的，属于生产活动的一种附属活动。

物料搬运制约着生产领域的其他活动，没有物料搬运活动，其它的生产活动也无法正常进行，所以说它也是一种非常关键的活动，同时物料搬运只是在企业内部进行，基本不会受外部活动的影响，并且具有比较稳定的特性。

搬运具有时间、空间、移动、数量和控制五个特征。

数量就是指总的搬运量和每次搬运的数量。

数量一般是由企业的生产过程决定，规模越大的企业，数量一般也越多[3]。

移动是指货物和设备的移动。

合理的移动的目的就是使货物能够顺利的搬运。

移动会消耗人力和物力，在货物能够成功搬运的前提下，移动的次数越少是越好的，因此要制定合适的搬运系统，制定合适的搬运路线。

时间是指搬运的速度和频率等[3]。

从某种角度来讲，搬运的速度越快是越好的，但是，也要考虑到搬运设备的最大承受能力和企业的适当经济情况等各种因素，因此要选择合适的搬运方式，减少搬运的人力物力费用消耗，提高搬运速度。

物料搬运活动并不是一种主要的活动，在占用生产空间方面，不能太大，否则，会本末倒置，不但不能促进生产力的发展，反而会影响生产率的提高。

2.1.2物流量和搬运活性理论
当量物流量是指是用来统一计量物流系统中性质、特征不同和没有通用容器或搬运工具来装载的多种物料的数量的物理量[7]。

当量物流量与物体的形状大小尺寸有关，是物流活动过程中一定时间内折算修正得到的运输量[8]。

物料的存放状态多种多样，可以散放在地上，也可以集装化，物料的存放状态不
同，其搬运的难易程度也不同。

搬运活性是指物料的存放状态对搬运作业的方便难易程度[8]。

货物的活性越高的情况下，要尽量采用搬运活动比较高的搬运方式，这样可以节省生产成本，比如说能集装化搬运的尽量不要散装，最好，搬运活动也就越容易进行，占用整个生产活动的消耗也就越少，对生产率的提高作用也就越大。

所以在同样是放在托盘或者容器中。

2.1.3物料搬运的要素
物料搬运的要素包括劳动力的要素，货物要素，搬运设备及设施，工艺，信息管理和保证体系[9]。

在人力搬运过程中，人力是搬运活动的驱动因素，即使是采用机械设备搬运，也要有人的操作和控制监督，所以说人力是物料搬运中必不可少的要素。

货物是搬运的主要对象，所有的搬运活动都是以货物为主体展开的，所以在搬运过程中，要对货物进行合理的分类，根据物料的分类选择合适的物料搬运方法，物料搬运的方法选择也是围绕货物进行的，要考虑到货物的各种方面的影响。

搬运设备和设施是搬运活动的承载体，没有搬运设备和设施，搬运活动就无法进行，搬运设备一般是指搬运时采用的运载体，比如说人力小车和起重机等，搬运设施一般是指搬运的周围环境和建筑物等，搬运设备和设施的选择都要围绕提高物料搬运的便捷和高效性而进行。

搬运的工艺是提高物料搬运活性的关键，选择一个良好的搬运工艺，对于提高搬运效率，能起到一种促进作用。

信息管理是指对物料搬运采用信息管理的方式，采用科学的管理方法，掌握先进的管理信息，对物料搬运做出正确的指导和管理。

2.2物料搬运系统简介
2.2.1物料搬运系统的定义
物料搬运系统就是将一系列相关的位置或者装置，结合在一个系统或者过程中，从而合理的对物料进行移动，存储和控制[10]。

物料搬运系统的设计要考虑到多方面因素，要有正确的时间、地点、方式、搬运单元、运输工具等等。

每一个系统都是经过专门设计的，服务于特定的物流环境和物料。

当前社会制造企业对物料搬运系统的设计要求是合理准确，以适应现代制造业生产周期短和产品更新速度快的特点。

2.2.2 物料搬运系统设计的目的和原则
物料搬运系统分析的主要目的是：减少物料流通中的人力和物资的浪费，将更多的生产资料运用到生产加工中去，合理使用生产成本，争取用最少的成本获得最高的利润；改善制造工艺，减少不必要的生产搬运路线；使用合适的搬运工具，减少设备的浪费，提高生产过程中的安全性，提高生产率等。

物料搬运统的设计原则分为五个个方面：作业方面、移动方面、设备方面、成本方面和空间方面[11]。

作业方面的原则包括：标准化原则、机械化原则、柔性化原则、简单化原则和作业均衡化原则。

作业化方面的这些原则，重在使搬运方法及搬运设备标准化，是使机械设
备尽可能的代替人力劳动，使搬运工作简单系统进行，并且有效减轻作业瓶颈状态。

成本方面的原则包括：成本原则，更新原则。

成本方面的两个原则，重在比较不同搬运方式的不同成本，从中选择出合适的搬运方案，同时注意搬运过程中的能源消耗；注意搬运设备的使用寿命，周期性更新搬运设备，保持正常生产，
空间方面的原则包括：空间利用原则和生态原则。

空间方面的这两个原则重在研究在利用好平面空间的同时，也要注重空间资源的利用；并且在搬运物料的同时要注意对生态环境的保护，不要对环境造成污染。

移动方面的原则包括：单位负重原则，水平直线原则，搬运简单原则，重力原则和安全原则。

移动方面的原则的内容，重在研究根据物料的形状和搬运负重选择合适的搬运单元;在搬运路线的选择上，要尽量使用直线，避免迂回曲线，布置水平的搬运，可使搬运距离简短、设备最省及搬运成本最低，但是也要根据搬运的实际情况避免产生纹理交错现象；避免过度包装，减轻不必要的负重和搬运单元的体积，使搬运简单化；在条件允许的情况下，尽可能使用重力条件搬运，以节省人力和物力；在搬运过程中，一定要注意搬运安全。

设备方面的原则包括：人机工程学原则、电脑化原则、维护原则、提高使用率原则。

这些原则的研究重点在根据搬运人员的能力条件，合理安排搬运方案，使工作人员能够有最佳的工作效率；根据搬运环境的需要，可以对搬运系统采用电脑控制，以提高搬运的信息系统化，提高搬运水平；对搬运设备定期检查维护，以确保搬运活动的正常进行；企业对搬运的机械设备的投资都较高，所以应该合理安排搬运系统，使投资高的设备尽量不要闲置，造成资源的浪费。

物料搬运系统在设计中常见的问题：
物料搬运路线曲折，没有走最短距离；搬运路线运行不通畅，出现交叉堵塞现象；搬运活动断断续续，没有连续性；搬运容器不标准，搬运机械没有根据标准模数决定其性能参数；搬运活动没有进行系统考虑，没有把搬运活动当做一个整体看待，造成整个搬运系统的涣散不统一；搬运设备缺乏柔性；搬运系统与生产系统有冲突，不均衡，造成生产的无法正常进行。

3 物料搬运系统分析与设计的方法概述
3.1 对物料搬运系统分析—SHA的概述
SHA是缪瑟提出的一种系统分析方法，它适合一切物料搬运项目的分析[12]。

物料搬运系统分析（SHA）就是针对企业物流系统的环境、物料性质、搬运路线、搬运搬运设备与器具、物料移动方式和搬运方法进行全面、系统的调查与分析，找出当前存在的问题，设计出最佳的物料搬运系统设计方案[13]。

物料搬运系统分析的基本方法包括了三部分,即一种解决问题的方法，一系列依次进行的步骤和一套关于记录和图表化的图例符号；由四个分析阶段构成，每个阶段都是有联系的，相互交叉重叠的；总体方案设计和详细方案设计都必须遵循同样的程序模式。

物料搬运的基本内容有三项，即物料，移动和方法[14]。

物料搬运分析就是分析所要搬运的物料，需要进行什么样的移动和采用什么样的物料搬运方法。

SHA的体系结构一般包括方法结构，阶段结构和程序模式。

方法结构就是指通过一系列依次进行的步骤，运用一整套关于记录、评定等级和图表化的图例符号，提出一种解决问题的方法。

阶段结构包括四个阶段：外部衔接，总体搬运方案，详细搬运方案和方案实施。

外部衔接就是指分析每个区域的物料进出情况；总体搬运方案就是指分析出主要的区域的搬运方案，确定初步的搬运方法；详细搬运方案就是指详细确定每个区域内工作单位之间的搬运方法；方案实施是指根据物料搬运方案订购设备，进行人员培训，安排实施计划。

程序模式就是指物料分析，移动分析和方法分析。

3.2 SHA方法步骤
3.2.1准备工作
输入搬运系统设计要素P、Q、R、S、T。

P指产品，包括物料，物品和零件等，每个生产区域都有自己的产品，物料搬运系统的分析首要考虑的必须是产品。

Q是指数量，包括产量和用量等方面，数量一般有两种含义，一是指物流量，即单位时间的数量；二是指最大负荷量，即指单独一次最大的数量。

只要搬运的数量越大，搬运单位所需的费用就越低。

R是指路线，即指起点至终点，每次搬运活动的费用都要包括物料在搬运路线上的费用。

S指周围环境的辅助服务，传递过程，文书和维修人员等都是属于辅助服务，搬运活动的正常进行都离不开辅助服务。

工厂布置，建筑特性等都属于周围环境，搬运活动必须在这些环境中进行。

T是指时间，这里的时间具有规律性，紧迫性和持续性等特性。

3.2.2 物料分类
物料分类的依据有物理特性，数量特性，时间特性和管理特性[15]。

物理特性包括尺寸，重量，性质，损坏可能性和状态。

尺寸是指物料的大小，根据尺寸确定物料在搬运过程中需要多大体积的搬运单元，从而采用合适的搬运设备，重量是用来确定物料的搬运设备，根据物料的重量，可以确定合适承受能力的搬运设备，物
料的性质状态即指物料是冷或者热，是液态还是固态，是粘稠还是易燃易爆，根据物料的性质，确定出合适的搬运方案，同时还要考虑到物料的易损性，对于有特殊要求的物料，要单独考虑搬运方式。

数量特性是指研究物料的生产搬运批量，根据生产计划，确定是小批量，大批量还是中等批量，以确定合适的搬运方案。

时间特性是指物料的搬运具有周期性，季节性还是突然性，周期性是指生产时间上具有一定的周期，如按周按月为周期生产，季节性是指生产批量的产生随着季节变化，突然性是指生产周期不固定，批量具有突然性。

时间特性即指以此来确定合适的搬运方法。

物料分类的方法很灵活，并没有一个固定的模式。

在对物料分类时，要根据物料的实际情况，结合生产过程和现状，考虑到现有的搬运设备和设施，针对物料的性质和易损情况来综合考虑。

3.2.3 系统布置分析
分析每项搬运活动的起点和终点；搬运活动有些路线，在这些路线上，已有的搬运方式是什么；物料要进出哪些工作区域，这些工作区域的布置什么样的。

设施布置决定了物料搬运的起点和终点的距离，因此，移动分析必须建立在相似物料搬运作业与具体布置结合的基础上。

3.2.4 各项移动的分析
移动分析的方法包括流程分析法，起讫点分析法和编制搬运活动一览表[16]。

流程分析法是指每次只观察一类产品或物料，并跟随其沿着整个生产过程收集资料，最后编制成流程图。

这种方法适合物料品种很少的情况。

起讫点分析法包括搬运路线分析法和区域进出分析法。

搬运路线分析法是指观察移动的起止点来收集资料，并每次分析一条路线，绘制成搬运路线表，这种分析方法适用于路线不太多的情况。

区域进出分析法是对一个区域进行观察，收集运进运出该区域的一切与物料有关的资料，并编制成物料进出表，这种方法适用于路线数目比较复杂的情况。

搬运活动一览表包含的资料有：所有路线的方向，距离和具体情况；所有的物料类别；各项移动的物流量，运输工作量，搬运工作具体情况；每条路线上总的物流量及每类物料的物流量，总的运输工作量及每类物料的运输工作量；每类物料总的物流量及每条路线上的物流量，总的运输工作量及每条路线上的运输工作量。

3.2.5 搬运方法分析
搬运方法分析就是将一定类型的搬运设备和一定类型的运输单元相结合，并在一定的搬运模式下，分析出合理的物料搬运系统[17]。

(1)选择合适的搬运路线，搬运路线包括三种，直达型，渠道型和中心型[18]。

直达型是指物料的搬运路线取从起点到终点的最短距离，这种路线适用于物流量大，搬运路线短，或者是有特殊要求的物料，表示符号是D。

渠道型是指物料在预定好的搬运路线
上移动，与来自不用地点的其他物料一起汇合，最后搬运到终点，这种搬运路线适合生产布置情况不规则或者物流量中等且搬运路线较长的物料，表示符号为K。

中心型是指各种物料从不同的起点开始搬运，到某一点汇合，最后一起搬运到终点，这种物料搬运方式适合于物流量比较小且搬运路线比较长的情况，表示符号为G。

其中直达型是属于直线型系统，中心型和渠道型是属于间接型系统。

如果物料搬运分析时出现物流量大且距离又长的情况时，说明工作区域的布置有问题，也就是说这种情况下，要改善的不是搬运方式而是设施布置，当然，有时候工序也是和搬运方式联系在一起的，比如说，物料需要接近空气（铸件冷却）时,那么冷却作业和搬动是结合在一起的，这时若出现一个长期移动的大流量物料也是合理的[19]。

(2)选择合适的搬运设备搬运设备分为四类：简单的搬运设备，复杂的搬运设备，简单的运输设备和复杂的运输设备[19]。

简单的搬运设备的设备价格比较低，设备是为方便快速的近距离获取物料而设计的，不适合做远距离运输，所以这种搬运设备适合物流量小且距离短的情况。

复杂的搬运设备价格比较高，但直接运转费用低，设备也是为方便快捷的搬运物料而设计的，此种设备适用于物流量大且距离短的物料。

简单的运输设备价格便宜但是直接转运费用比较高，此种设备是按长距离运输设计的，适合物流量比较小且搬运距离长的物料。

复杂的搬运设备价格比较高，但是直接运转费用低，这种设备是为物流量大且搬运距离长的物料设计的。

(3)选择合适的运输单元。

一般的运输单元分为三种，包括散装搬运，单件搬运，容器或托架搬运[19]。

一般来说，散装搬运时最经济实惠的方法，通常是对需求量比较大的物料采用这种方法。

单件搬运通常是用于物料尺寸比较大，形状比较复杂，容易损坏的情况。

还有很大部分的物料，是采用容器或托架搬运的，可以将单件的物料合并成一个搬运单元来一次性搬运，避免了运输路线的重复，这样搬运单元比较大，要采用能力更大的搬运设备来搬运，但是单元化运输可以加少物料的损坏，也可以减少装卸费用。

3.2.6 初步确定搬运方案并修改制定合适的搬运方案
一个搬运方案，一般都是几种搬运方法的汇总。

任何一个方法都是使某种物料在某一路线上移动。

几条路线或几种物料可以采用同一种搬运方法，也可以采用不同的方法。

不管是哪种情况，一个搬运方案都是几种搬运方法的组合[20]。

在搬运方案的修改中，有很多因素是对方案的制度产生影响的。

这些影响有：搬运方案是否和生产流程保持一致；现有的平面和空间布置是否会限制搬运方案的实施；搬运方案能否即适应现在的生产需要，又能满足企业的长远发展；搬运方案是否可以利用现有的一些设施；搬运方案的投资是否合适；搬运方案是否足够安全；考虑原有搬运设备和容器的数量、适用程度及其价值；生产区域的环境和建筑的特点；存放物料的方法和设施。