物料搬运概述

第三章物料搬运系统设计

3．1物料搬运概述

物料搬运(Mnterial 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。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30%~40%。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。

3.1.1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（支撑）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。如装卸、移动、分类、堆码、理货和卸货等作业都属于物料搬运活动。

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”的完整含义。在流通领域常把装卸搬运活动叫做“货物装卸”，而在生产领域则把这

种活动叫做“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。

这里还要明确物料搬运的范围，可以从距离和时间两个维度将它和运输、控制和工作空间内的动作等概念区分开来，如图3-1所示。如果对距离的区分不需要很明确，物料搬运的概念可以包括运输，如图中的虚线框所示。

图3-1 物料搬运的范围

具体的物料搬运作业主要有：水平或斜面运动——搬运作业；垂直运动——装卸

作业；提升或下降运动——码垛或取货作业；绕垂直轴线转动——转向作业和绕水平轴线转动——翻转作业。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。

物料搬运的基本内容有三项，即物料、移动和方法。这3项内容是进行任何搬运分析的基础。

3.1.2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将其进一步提炼为如下10条原则：

1）运过规划原则。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、上设备、器皿、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，且达到作业所需的生产率和服务水平。工作的衡量可以用运量（F）乘以运距(D)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，以利搬程的标准化、集装化。

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做一个整体，使之组成相互协调的搬运系统。系统范围包括收货、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自动化，以提高作业效率、反映速度和一致性，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。在设计物料搬运喜用和选择设备时，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。

这些原则可以作为对物料搬运系统优劣的判断。但是要注意，其中有些原则是相互冲突的，需要根据具体情况作出取舍。

3．2物料搬运系统

物料搬运系统是物流系统的主要活动，在物流系统中各个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，是系统中的物料（包括液体、散装物体、单件物体、包装件、集装单元等）按照生产工艺及服务的要求运动，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。

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，例如输送机就是固定路线式设备；叉车则是可变路线的设备，可以从一处到另一处。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，就要采用渠道型的中心型间接路线。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。物料搬运系统的设计要求合理、高效、柔性并能快速装换，以适应现代制造业生产周期短、产品变化快的新特点。

3.2.1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，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。”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。要达到这几个正确，可以说物料搬运也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化物料搬运系统中不可缺少的灵魂部分。零部件编号系统、储位系统、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所必需的，没有它们就根本谈不上上述的几个“正确”。

物料搬运系统具有五个维度：移动、数量、时间、空间和控制。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地控制。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；状态控制是对物料位置、数量、目的地、初始地、所有者、进度安排的实时状态控制。控制正确与否取决于系统的设计和运作管理。据统计，物料搬运设计企业25%员工的工作，占用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15%~70%；3%~5%的产品由于搬运不当而受损；而且，50%以上的工伤事故起因于物料搬运。

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。

3.2.2物料搬运方程式

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解决问题，设计出有效地解决方案。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，