1、學習目標：了解物料搬運系統的基本理論；通曉物料搬運方法的選擇原則；掌握物料搬運系統的分析設計方法。4.1 物料搬運概述物料搬運（Material Handling）是制造企業生產過程中的輔助生產過程，它是工序之間、車間之間、工廠之間物流不可缺少的重要環節。據國外統計：在中等批量的生產車間里，零件在機床上的時間僅占生產時間的5%，而95%的時間消耗在原材料、工具、零件的搬運、等待上，物料搬運的費用占全部生產費用的3040%。為此，設計合理、高效、柔性的物料搬運系統，對壓縮庫存資金占用、縮短物流搬運所占時間，是十分必要的。 （一）物料搬運的概念物料搬運物料搬運：是指在同一場所內，對物品進行水平移動

2、為主的物流作業。物料裝卸物料裝卸：是指物品在指定地點以人力或機械裝入運輸設備或卸下。物料搬運裝卸物料搬運裝卸是指在同一場所范圍內進行的、以改變物料的存放（支承）狀態（即狹義的裝卸）和空間位置（即狹義的搬運）為主要目的的活動。即對物料、產品、零部件或其他物品進行搬上、卸下、移動的活動，如裝卸、移動、分類、堆碼、理貨和取貨等作業都屬于物料搬運活動。 裝卸搬運裝卸搬運是物料裝卸和物料搬運兩項作業的統稱。這兩項作業又密不可分，習慣上常常以“裝卸”或“搬運”代替“裝卸搬運”的完整涵義。（二）物料搬運的原則國際物料管理協會下屬的物料搬運研究所濃縮數十年物料搬運專家的經驗，總結出了物料搬運的20條原則。美國

3、物料搬運教育大學與產業聯系理事會將其進一步濃縮為10條原則。(1) 規劃原則規劃原則。全面考慮需求、作業目標和功能要求來規劃所有的物料搬運和物料存儲工作。(2) 標準化原則標準化原則。搬運方法、設備、器具、控制和軟件應標準化，以達到系統總體作業目標，且不犧牲靈活性、模塊化和吞吐量的要求(3) 工作原則工作原則。物料搬運工作應當盡可能最少，且達到作業所需的生產率和服務水平。工作的衡量可用運量乘以運距來衡量，即W=F*D(4) 人機工效原則人機工效原則。在設計物料搬運作業和選擇設備時，要考慮人的作業能力和局限性，以保證安全和有效的作業。(5) 集裝單元化原則集裝單元化原則。盡可能采用標準容器與裝載

4、工具集裝物料，以利搬運過程的標準化、集裝化。(6) 充分利用空間原則充分利用空間原則。最大可能地充分利用建筑物的整個空間，包括高度方向。不要忘了往上看。(7) 系統化原則系統化原則。盡可能廣泛地把各種搬運活動當作一個整體，使之組成相互協調的搬運系統。其范圍包括收貨、檢驗、儲存、生產、檢驗、包裝、成品儲存、發貨、運輸和反向物流等。(8) 自動化原則自動化原則。應當采用合理的作業機械化和/或自動化，以提高作業效率、反應速度和一致性，降低成本并消除重復性和有潛在不安全性的人工作業。(9) 環境原則環境原則。在設計物料搬運系統和選擇設備時，應當將對環境的影響和能量消耗作為一個重要依據。(10) 全生命

5、周期成本原則全生命周期成本原則。對所有的物料搬運設備和最終的物料搬運系統，應當作出它們在整個生命周期內的全面深入的經濟分析。 （三）物料搬運活性分析用物料活性系數來衡量物料搬運的難易程度，這也是物流分析的一個重要指標。搬運處于靜止狀態的物料時，需要考慮搬運作業所必需的人工作業。在堆放貨物時，事先要考慮到物料裝卸作業的方便性。物料搬運的難易程度稱為活性活性，可用物料活性系數物料活性系數 來衡量。所費的人工越多，活性就越低。反之，所需的人工越少，活性越高，但相應的投資費用也越高。散放在地上的物料要運走，需要經過集中、搬起、升起和運走四次作業，所需的人工作業最多，即活性水平最低，即活性系數定為0?；?/p>

6、性指數確定的原則見下表所示。在對物料的活性有所了解的情況下，可以利用活性理論，改善搬運作業。01234移動運走裝車支墊裝箱散放升起搬起集中活性分析圖表搬運作業活性分析圖考慮提高某些作業的活性系數如活性系數為0的散放，通過放入容器中（活性系數為1）或碼放在托盤上（活性系數為2），來提升搬運活性，提高工作效率。 0123401234567891027散放在地上裝入車內移動卸放在地上裝入車內移動放置在車架移動放在托盤上用叉車搬運合計系數1692研究：裝入容器中，活性系數1放在托盤上，活性系數2作業工序流程順序 平均2.7活性系數計算平均活性系數。圖中的平均值2.7由下式計算：平均活性系數= 活性系數

7、總和 / 作業工序數 提高物料活性系數由平均活性系數的大小，可以采用以下不同的改進方法：低于0.5：可有效利用集裝器具、手推車等存放物料。0.5 1.3：大部分物料處于集裝狀態，可有效利用動力搬運車、叉車、卡車等。1.3 2.3：可有效利用傳送帶、自動導引車，即采用單元化物料的連續裝卸和運輸。2.3以上：從設備、方法方面進一步減少搬運工序數，如選用拖車、機車拖掛的裝卸搬運方式。總之，活性系數越高，所需人工越少，但設備投入越多。在進行搬運系統設計時，不應機械地認為活性系數越高越好，而應綜合考慮。 01234移動運走裝車支墊裝箱散放升起搬起集中（四） 物料搬運的單元化與標準化l實現單元化和標準化對

8、物料搬運的意義非常重大。l物料實行單元化后改變了物料散放狀態，提高了搬運活性指數，易于搬運，同時也改變了堆放條件，能更好地利用倉庫面積和空間；l實現標準化能合理，充分地利用搬運設備、設施，提高生產率和經濟效益。1、單元化單元化是將不同狀態和大小的物品，集裝成一個實體搬運單元，便于搬運作業。也叫做集裝單元化或單元載荷集裝單元化或單元載荷(Unit Load)，它是物料搬運中最重要的一個概念。集裝單元可以是托盤、箱、袋、筒和集裝箱等，其中以托盤托盤和集裝箱和集裝箱應用最為廣泛。采用單元化的主要優點主要優點是增加了一次搬運更多物品的能力，減少了搬運次數，降低搬運成本、減少裝卸次數和物品的破損。具有一

9、定規格尺寸的貨物單元，便于搬運機械的操作，減輕人力裝卸，從而提高生產作業率。另外，集裝單元可以防止物品散失，易于清點和增加貨物堆碼層數，更好地利用倉庫空間。2、標準化標準化是指物品包裝與集裝單元的尺寸（如托盤、包箱的尺寸等）要符合一定的標準模數，倉庫貨架、運輸車輛、搬運機械也要根據標準模數決定其主要性能參數。標準化有利于物流系統中各個環節的協調配合，在易地中轉等作業時不用換裝，提高通用性，減少搬運作業時間，減輕物品的散失、損壞，從而節約費用。4.2 物料搬運系統物料搬運是物流系統的主要活動，在物流系統中各環節的前后或同一環節的不同活動之間都有裝卸搬運活動的發生。物料搬運是在已經設計和建立的物流

10、系統條件下，使系統中的物料（包括液體、散裝物體、單件物體、包裝件、單元裝載體等）按照生產工藝及服務的要求運動，以實現系統設計提出的目標。物料搬運不僅是一項技術作業，也是物流系統的控制與管理活動。 設備、容器和路線結構設備、容器和路線結構共同組成物料搬運系統。設備設備決定了路線是固定的，還是變動的，例如傳送帶就是固定路線式設備；叉車則是可變路線的設備，只要有通道，就可以從一處到另一處。路線結構路線結構分為直達型和間接型直達型和間接型兩種，其中間接型結構又分為渠渠道型和中心型道型和中心型。容器容器集納并保護產品大的容器可以滿足設備生產能力的需要，通常需要直達型路線，例如叉車叉起的一托盤貨物。小的容

11、器不能滿足設備生產能力的需要，就要采用渠道型和中心型間接路線。物料搬運系統中設備、容器性質取決于物料的特性和流動的種類。物料搬運系統的設計要求合理、高效、柔性并能快速換裝，以適應現代制造業生產周期短、產品變化快的特點。合理的生產布局能夠保證物流的順暢，減少無價值的搬運動作，提高現場的管理透明度和生產效率。搬運是所有作業中附加的動作，包括：搬運、倒退讓路、排除路障、堆碼、清點、整理、尋找、停下與返回等，其本身并不增值。把零件、材料從倉庫運到生產線，為了運送物品需要工具和搬運傳輸，這一切是必不可少的。但是，沒有必要的搬運和沒有必要的搬運和長距離的搬運是浪費長距離的搬運是浪費。搬運的浪費往往因為工廠

12、布局、流水線制造、工程設定等考慮不周而造成。要降低搬運的浪費，首先要考慮改善工廠的布局，做到即使要降低搬運的浪費，首先要考慮改善工廠的布局，做到即使不搬運，也可以完成工作任務，其次才是考慮搬運手段的合不搬運，也可以完成工作任務，其次才是考慮搬運手段的合理化。理化。 （一）物料控制系統按Tompkins等人的觀點，物料搬運是“用正確的方法，以正確的用正確的方法，以正確的成本，按正確的程序，在正確的時間，將正確的物料，以正確的成本，按正確的程序，在正確的時間，將正確的物料，以正確的數量，運送到正確的地點數量，運送到正確的地點?！边@里所指的物料不僅包括生產所需的物料，還包括輔助裝備和工具，如刀具、模

13、具和夾具如刀具、模具和夾具等。從這個角度，物料搬運是物流系統物料搬運是物流系統的控制與管理活動的控制與管理活動。它在已經設計和建立的物流系統條件下，使系統中的物料按生產、工藝及服務的要求運動，以實現系統設計提出的目標。物料控制系統是現代物料搬運系統不可缺少的靈魂部分。零部件編號系統、定位系統、庫存系統、標準化、生產批量、訂單數量、安全庫存量、標簽和自動標識技術等都是控制工廠物料流動的所必須的，沒有它們就根本談不上上述的幾個“正確”。 搬運系統具有五個維度：移動、數量、時間、空間和控制移動、數量、時間、空間和控制。移動物料產生了時間和空間效用，正確的數量、時間和空間離不開精確的控制?？刂瓢▽ξ?/p>

14、料物理和狀態兩個方面的控制。物理控制物理控制是指對物料的方位、順序和相互間隙的控制；狀態控制狀態控制是對物料的位置、數量、目的地、初始地、所有者、進度安排的實時狀態控制?？刂普_與否取決于系統的設計和運作管理。據統計，物料搬運涉及企業25%雇員的工作，占有55%的工廠空間和87%的生產時間。物料搬運占制造產品總成本的1570%；35%的產品由于搬運不當而受損；而且，50%以上的工傷事故起源于物料搬運?？傊ㄟ^改善對物料的控制，尤其是采用信息系統來管理，可以降低庫存量、減少盜竊、提高安全性，使物料搬運成為降低企業總成本的一種方法。 （二）物料搬運規劃物料搬運系統設計是一個十分復雜的問題，設計人

15、員必須具有相當多的操作方面的知識，以及物料搬運方面軟件和硬件的知識。物料搬運系統的有效設計需要設計人員從內到外地理解問題，設計出有效的解決方案。物料搬運規劃在解決物料搬運問題的各個方面都被證明十分有用。設計者需要考慮設計者需要考慮6個主要的問題個主要的問題，即6個變量，即著名的5W1H法（六問法），如下圖所示。 What? Where? When? How? Who? Which? Why? 物料 移動 方法 + + = 系統 物料料搬運系統變量 1）Why為什么：為什么搬運？為什么需要如此操作？為什么要按此種順序操作？為什么物料要這樣接收？為什么物料要這樣運輸？為什么物料要這樣包裝？2）Wh

16、at什么：移動的對象是什么？其特征、生產量、零件種類數目是什么？需要什么資料，資料如何取得？系統所規劃的范圍是什么？是否需要機械化/自動化？是否需要人工控制？有什么意外的情況？3）Where哪里：物料應存放在什么地方？什么地方需要物流搬運？什么地方有物料搬運問題存在？什么地方應該使用物料搬運設備？企業內什么部門對物料搬運負責任？什么地方未來會發生變化？什么地方的操作可以消除、合并、簡化？4）When何時：何時需要移動物料？何時需要自動化？何時需要整理物料？何時要刪減作業？何時要擴充系統容量？5）How如何：物料如何移動？如何分析物料搬運問題？如何取得主要人員贊同？如何去學習更多的物料搬運知識？

17、如何應對意外情況？6）Who誰：誰來搬運物料？誰參與系統設計？誰來評價此系統？誰來安裝系統？誰來審核系統？誰提供系統的設備？7）Which哪一種：哪一種操作是必要的？哪一種問題需要首先研究？哪一種設備可以考慮選用？哪一種物料要及時控制？可以取得哪些方案？每個方案的利弊？哪一種方案最佳？用哪一種標準來評價設計方案？如何衡量物料搬運的績效？ 4.3 物料搬運系統分析方法搬運系統分析(System Handling Analysis, SHA)是繆瑟提出的一種系統分析方法，適用于一切物料搬運項目。SHA方法包括：一種解決問題的方法；一系列依次進行的步驟和一整套關于記錄、評定等級和圖表化的圖例符號。

18、（一）SHA階段結構第I階段外部銜接此階段要弄清整個區域或所分析區域的全部物料進出搬運活動。在這之前，先要考慮所分析區域以外的物料搬運活動，就是把區域內具體的物料搬運問題同外界情況或外界條件聯系起來考慮。（一）SHA階段結構第II階段編制總體搬運方案此階段要確定各主要區域之間的物料搬運方法確定各主要區域之間的物料搬運方法。對物料搬運的基本路線系統、搬運設備大體的類型以及運輸對物料搬運的基本路線系統、搬運設備大體的類型以及運輸單元或容器做出總體決策單元或容器做出總體決策。第III階段編制詳細搬運方案此階段要考慮每個主要區域內部各工作地點之間的物料搬運區域內部各工作地點之間的物料搬運，要確定詳細物

19、料搬運方法。例如，各工作地點之間具體采用哪種路線系統、設備和容器，如果說，第II階段是分析工廠內部各車間或各廠房之間的物料搬運問題，那么第III階段就是分析從一個具體工位到另一個工位或者從一臺設備到另一臺設備的物料搬運問題。（一）SHA階段結構（續）第IV階段方案的實施此階段要進行必要的準備工作，訂購設備，完成人員培訓，制定并實現具體搬運設施的安裝計劃，以及后面的實施與管理。上述四個階段是按時間順序依次進行的。但是為取得最好的效果，各階段在時間上應有所交叉重疊?？傮w方案和詳細方案的編制是物流系統規劃設計人員的主要任務。 物料搬運系統分析時所需輸入的主要數據是：產品或物料P、數量Q、路線R、后勤

20、與服務S、時間因素T。 的知識與理解 物料搬運方法 布置 主 要 輸 入 數 據 P、 Q、 R、 S、 T 1 物 料 的 分 類 3 移 動 的 分 析 4 移 動 的 圖 表 化 6 初 步 搬 運 方 案 7 修 改 和 限 制 8 各 項 需 求 計 算 多 種 搬 運 方 案 X、 Y、 Z 9 方 案 的 評 價 選 定 搬 運 方 案 I 外 部 銜 接 II 總 體 搬 運 方 案 III 詳 細 搬 運 設 計 IV 方 案 實 施 物 料 搬 運 分 析 1 物 料 2 移 動 3 方 法 基 本 內 容 模 式 時 間 階 段 程 序 物料搬運系統分析過程物料搬運系統分

21、析過程（二）物料的分類在選擇搬運方法時，最有影響的因素通常是所要搬運的物料。對任何物料搬運問題，先要解決的問題是搬運什么？如果需要搬運的物料只有一種，那么唯一要做的就是弄清這種物料的特性。如果多種不同的物品，則必須按“物料類別”對它們進行分類。對同一類的物料采用同一方式進行搬運。對所有的物料進行分類，第一可簡化分析工作，第二有助于把整個問題化整為零，逐個解決。 1、物料的分類方法物料分類的基本方法是： 固體、液體還是氣體； 單獨件、包裝件還是散裝物料。SHA的物料分類是根據影響物料可運性（即移動的難易程度）的各種特征和影響能否采用同一種搬運方法的其他特征進行分類的。物理特征物理特征通常是影響物

22、料分類的最重要因素。就是說，任何物料的類別通常是按其物理性質來劃分的。數量數量也特別重要。搬運大量的物料同搬運少量的物料一般是不一樣的。另外，從搬運方法和技術分析的觀點出發，適當歸并產品或物料的類別也很重要。時間時間方面的各項因素也很重要。一般急件的搬運成本高，而且要考慮采用不同的方法。間斷的物流會引起不同于穩定物流的其他問題。季節的變化也會影響物料的類別。特殊控制問題特殊控制問題往往對物料分類有決定作用。麻醉劑，彈藥，貴重毛皮，酒類飲料，珠寶首飾和食品等都是一些受政府法規、市政條例、公司規章或工廠標準所制約的典型物品。2物料分類的程序根據物料的主要特征，對所調查物品進行經驗判斷，編制物料特征

23、表。見下表的例。2022-4-1726物料分類應按以下程序進行：1）列表列表標明所有的物品或分組歸并的物品的名稱。2）記錄記錄其物理特征或其他特征。3）分析分析每種物料或每類物料的各項特征，并在主導、起決定作用的特征下面劃標記線。4）確定確定物料類別，把那些具有相似的主導特征或特把那些具有相似的主導特征或特殊影響特征的物料歸并為一類殊影響特征的物料歸并為一類。5）對物料分類后，如用a、b、c、d表示，即可編制物料特征表。 （三）布置對物料鑒別并分類后，根據SHA的模式，下一步就是分析物料的移動。在對移動進行分析之前，先要分析系統布置，因為布置決定了移動和距離，并影響影響搬運設備和容器的選擇。1

24、布置對搬運的影響當根據現有的布置制訂搬運方案時，路線和距離幾無更改余地。然而，只要能達到充分節省費用的目的，就很可能要改變布置。所以，我們往往要同時對搬運和布置進行分析。如果項目本身要求考慮新的布置，并作為改進搬運方法的規劃工作的一部分，那么規劃人員就必須把兩者結合起來考慮。 2對系統布置的分析對物料搬運分析來說，需要從布置中了解的信息，基本上有四點：每項移動的起訖點（提取和放下的地點）具體位置在哪里；有哪些路線及這些路線上有哪些物料搬運方法，是在規劃之前已經確定了的，還是只大體上規定的；物料搬進運出和穿過的每個作業區所涉及的建筑特點是什么樣的（包括地面負荷，廠房高度，柱子間距，屋架支承強度，

25、室內還是室外，有無采暖，有無灰塵等等）；物料運進運出的每個作業區內進行什么工作，作業區內部分已有的（或大體規劃的）安排或大概是什么樣的布置。 當進行某個區域的搬運分析時，應該先取得或先準備好這個區域的布置草圖、藍圖或規劃圖，這是非常有用的。如果分析一個廠區內若干建筑物之間的搬運活動，那就要廠區總體布置圖；如果分析一個加工車間或裝配車間內兩臺機器之間的搬運活動，那就要這兩臺機器所在區域的詳細布置圖?？傊?，當最后確定搬運方法時，所選擇的方案必須是當最后確定搬運方法時，所選擇的方案必須是建立在物料搬運作業與具體布置相結合的基礎之上的建立在物料搬運作業與具體布置相結合的基礎之上的。 （四）移動分析1收

26、集各項移動分析的資料在分析各項移動時，需要掌握的資料包括：物料的物料的分類、路線的起訖點、搬運路徑和具體情況，以及分類、路線的起訖點、搬運路徑和具體情況，以及物流量和物流條件。物流量和物流條件。2移動分析方法1) 流程分析法流程分析法。每次只觀察一類物料，并跟隨它沿整個生產過程收集資料，必要時要跟隨從原料庫到成品庫的全過程，然后編制出流程圖（見下頁圖）。當物料品種很少或是單一品種時，常采用此法。2) 起迄點分析法起迄點分析法。起迄點分析法有兩種不同的做法。一種是搬運路線分析法搬運路線分析法，另一種是區域進出分析法區域進出分析法。 流程分析法流程分析法32（1 1）搬運路線分析法）搬運路線分析法

27、搬運路線分析法是通過觀察每項移動的起迄點來收集資料，編制搬運路線一覽表，每次分析一條路線，收集這條路線上移動的各類物料或各種產品的有關資料，每條路線要編制一個搬運路線表，如下表。（2 2）區域進出分析法）區域進出分析法區域進出分析法，每次對一個區域進行觀察，收集這個區域運進運出的所有物料的資料，每個區域要編制一個物料進出表。3搬運活動一覽表把所收集的資料匯總，編制搬運活動一覽表。其中，需要對每條路線、每類物料和每項移動的相對重要性進行標定，即用著名的A、E、I、O、U來劃分等級。4各項移動的圖表化圖表化是將各項移動的分析結果標注在區域布置圖上，達到一目了然的效果。各種移動的圖表化是SHA模式中

28、的一個重要步驟。物流圖表化的方法有三種，即：物流流程簡圖物流流程簡圖、平面布置圖上繪制的物流圖平面布置圖上繪制的物流圖和坐標指示圖坐標指示圖。其中平面布置圖上繪制的物流圖由于注明了準確位置和距離，可用于選擇搬運方案，例子如下頁圖所示。坐標指示圖是距離與物流量的指示圖。平面布置圖上繪制的物流圖平面布置圖上繪制的物流圖FPPBSPkPa比例 1:3007.2 mf 850kg fc和d65kg e e14.4 m520 kg105kg7.6 ma 90kg a8.0 mb b 570kg b bc和dc和d c 620kg c11.5m d d90kg a3.2m6.6me 75kg e單件或小批

29、量裝配裝箱裝配前零件庫成批裝配包裝材料倉庫8.0ma 660kg aa 570kg aFASA13.2m7.5m包裝區 發運站臺道路接線器裝配線接線桿生產和包裝鎖定裝置生產和包裝電線夾裝配線工具裝配線北坐標指示圖坐標指示圖距離與物流量的指示圖距離與物流量的指示圖60m25t30m18t75m18t18t48m66m18t68m18t4.4 搬運方案分析物料搬運方法是物料搬運路線、設備和容器的總和。一個工廠的搬運活動可以采用同一種搬運方法，也可以采用不同的方法。一般情況下，搬運方案都是幾種搬運方法的組合。1物料搬運方法及選擇原則1）物料搬運路線的特點及選擇原則。2）物料搬運設備選擇原則。3）選擇

30、容器。1 1）物料搬運路線的特點及選擇原則）物料搬運路線的特點及選擇原則物料搬運路線分為直達型D、渠道型K和中心型C：直達型直達型。該路線上各種物料從起點到終點經過的路線最短。當物流量大、距離短或距離中等時，一般采用這種形式是最經濟的，尤其當物料有一定的特殊性而時間又較緊迫時更為有利。渠道型渠道型。一些物料在預定路線上移動，同來自不同地點的其他物料一起運到同一個終點。當物流量為中等或少量，而距離為中等或較長時，采用這種形式是經濟的。尤其當布置是不規則的分散布置時更為有利。中心型中心型。各種物料從起點移動到一個中心分揀處或分撥地，然后再運往終點。當物流量小而距離中等或較遠時，這種形式是非常經濟的

31、。尤其當廠區外形基本上是方整的且管理水平較高時更為有利。 2 2）物料搬運設備選擇原則）物料搬運設備選擇原則下圖所示為距離與物流量指示圖距離與物流量指示圖，(a)為物料搬運三種形式選擇圖，注意：若物流量大而距離又長，則說明這樣的布置不合理。物料搬運設備選擇原則物料搬運設備選擇原則。這時要根據距離與物流量指示來確定設備的類別，見圖 (b)。一般把設備分成四類，綜合距離和物流量兩個指標來選擇。 直達型 布置不合理 間接型 （渠道型或中心型） 距離短 距離長 (a) 物流量大 物流量小 距離短 距離長 (b) 物流量大 物流量小 復雜的 搬運設備 簡單的 搬運設備 簡單的 運輸設備 復雜的 運輸設備 3 3）選擇容器）選擇容器容器（搬運單元）是指物料搬運時的基本裝載方式，如散裝采用車廂、罐裝等，單件采用單件包裝、集裝器具等。應根據物料特點和設備來選擇運輸與搬運單元?？傊?，確定搬運的方法是，先根據搬運路線系統選擇原則確定搬運路線，再根據搬運設備選擇原則確定搬運設備的類別、規格及型號，最后根據物料一覽表確定運輸單元。確定了物料方法也