企业物料搬运系统工程的设计与分析_殷筑生.pdf

。电)企业物料搬运系统工程的设计与分析贵阳输送设备研究所殷筑生摘要:物流系统分为社会物流系统与企业物流系统,与社会物流系统相比,企业物流 系统的组成更加复杂、多变。我国经济各地区发展不平衡,因此企业物流 系统没有最优秀,只有最合适。机械化、半机械化、自动化、集成化、信息智能化的企业物流系统,分别适合于我国不同领域、地区、行业和企业发展不平衡的实际情况。关键词:物流系统;有效工作范围;性能指标A 饭由,d:h匆拓cs ystem1 5d iv i山分in t oi a l崛s t ioo n ea nde nte耳川,叮以tena lh a nd lin go n e.肠m脚初俪th,i a l,t h ec侧mp粥】t i朋o fe幻te耳的s em a te石a lh a nd li飞sys t助i sComP e xa ndo u s.玩et o由玉祀ntdeve】叩mentlevelsi n一si no u rc0U nt r y,山e祀i s献b资t崛s t icsystem,b u to司yn 班ts u l切由 leo n ef o re nte耳滋s e.M,11 all五ed,-抽面双对,即健6e,inle孚a t以1,1刊F o m拍L t ionintel ligentsysteq妈,applie dt o(川Rr en if ield s,bu sine,e nte印r is e sa ndi no u rc 0U n抑,邢c o汕n gt ot heir助泣u目成t u allo刀.旋洲阳n坛:崛s t iosys tem;a跳正Ca七onS Cop e;详面耽index1企业物流系统与社会物流系统的定义物流系统由社会物流系统和企业物流系统组成,2种物流系统在作用、机理、组织结构、设备特征等方面有着巨大的区别,见图1和表1。社会物流系统(也称宏观物流系统或大物流系统)中,航空、铁路、公路和水运(包括海运)系统 的最大特点是其运输工具及系统都经过几十年甚至几百年的发展历史,能够在广阔的范围内独立运行,执行特定的运输任务。这些系统分布广泛,组织结构庞大,已经与各生产行业和人们的日常生活息息相关,成为社会生活不可分割的部分。这些系统已经在世界范围内形成了完整的产业,世界各国对其都有一套完整的法律、法规及管理体系。这些系统内就业人数众多,已经成为国家经济产业链 中非常重要的产业部门。企业物流系统(也称为微观物流系统或小物流系统)广泛分布于各制造业、仓储业、商品配送 中心,每个企业的物流系统相对于社会物流系统或其他企业的物流系统是独立的,其形态、搬运方式、布局、作用、功能、所搬运的物料、系统设备的组起宜运输机械么刀51 0)社会物流系统(宏观物流系统)(大物流)厂航空运输系统月称 矍 怪 竺 奎 竺 举黔德搜登理水始还栩示珑二服务业物流系统企业物流系统制造业物流系统(微观物流系统)月流通业商品配送(、物流)L物流系统仓储业物流系统厂IT|匕物统流系图1物流系统组成成、管理方式、运行特点等也各不相 同,千变万化,没有统一的模式。国家对企业物流系统也没有具体的政策、法规、法律和管理部门。本文主要讨论企业物流系统中的有关问题。2企业物流系统设计原则由于各企业的产品不同,因此其生产工艺、生产条件、生产成本、产品特性各不相同,决定了各企业之间的物流系统形态各不相同,没有一个统一的模式。但作为物料搬运技术来讲,这些看似形态不一的物流系统有其共同的特征。因此,在设计企业的物料搬运系统 时,应当遵 循如下设计原则:(l)企业物料搬运系统的定位;(2)提高搬运物料表1社会物流系统和企业物流系统的比较系统社会物流系统(宏观物流系统或大物流)企业物流系统(微观物流系统或小物流)主要特征(l)大范围、长距离运翰。(2)具有完善的运输体系及管理系统,形成独立的产业部门,并与国家安全息息相关。(3)一般是单机执行并完成特定的运输任务,输送具有间断性、涌流性的特点。(4)与人们生活密切相关,一旦发生系统断流或阻流,将会引起社会动荡,甚至引起严重的社会危机,危及国家安全。(5)社会物流系统形态基本统一,即便有不同点,差别也很小。(6)国家对社会物流 系统有统一详细 的政策、法律、法规,并设有专门的国家管理部门。(l)小范围、短距离运输。(2)一般不具备完整 的独立性,只是企业生产链中或生产管理中的一部分,依附于企业而存在,不能成为独立的产业或部门。(3)一般作为企业生产 工艺过程 中的搬运愉送,通常是数台设备联动。(4)国家对企业物流系统没有统一 的政策、法律、法规,没有专门的国家管理部门。(5)企业物流 系统没有固定、统一 的模式,其型式、布局、设备千变万化。(6)企业物流系统一旦发生系统断流或阻流,一般不会引起社会动荡。形成系统主要设备手段(l)通常使用单机完成一次较长距离运输,依靠操作人员的素质及操作完成运输。(2)运输具有间断性、浪涌性的特点。(3)各个单机之间在完成输送任务时通常是相互独立的。(4)常用 的主要设备是汽车、飞机、火车、船等运输工具。(5)通常是单机控制,单机对单机一般不存在相互控制问题。(l)通常由几台或数十台各类搬运设备和控制系统组成物流系统。完成生产工艺过程中的物料加工、搬运、存储。(2)搬运具有连续性、均衡性、节拍性的特点。(3)各台翰送、搬运设备之间通常不是相互独立 的。(4)常用的主要设备有各类输送机、提升机、起重机、自动和手动搬运车、AG V S小车系统、立体库及其存取料机、气力输送系统、分类分拣系统等。(5)通常是系统控制,单机对单机一般存在相互控制问题。的活性指数和搬运设备的搬运指数;(3)降低物料搬运系统的运行成本。这3个原则,涉及到设计、设备的选型及系统的运行管理,相互补充,相互依存。任何一条不满足或能力过剩,都会造成物料搬运系统运行成本的提高。2.1企业 物料搬运系统的定位企业物料搬运系统的定位是一个比较复杂的问题,由于我国东西部地区的经济发展不平衡,决定了企业物料搬运系统的多样性,既有体现当今世界物料搬运先进科技水平,由无人自动搬运小车、自动化立体仓库、自动化输送机等组成的无人化物料搬运系统,也有还处于上世纪中期的较原始的物料搬运输送线,但不论何种水平,有一点是共同的,即这些物料搬运系统都与企业的经济状况、产品质量要求、劳动力水平的高低、产品的市场竞争力等状况相匹配,也就是说没有什么最好的物料搬运系统,只有最经济、最合适的物料搬运系统。由于输送机搬运系统在A、B Z点之间连续搬运大量物料,搬运成本低廉,搬运时间比较准确,因而被广泛用于大批量生产的流水线、装配线。实一2一践证明输送机搬运系统是最适于大批量生产方式的搬运系统。因此,输送机搬运系统实际上已成为大批量生产的代名词。这种搬运系统实际上由外部的需求环境来定位,它要求物料型式单一、量大、品种单调,在社会生活水平尚处于温饱阶段时,这种搬运系统与社会相吻合。当社会进人小康,需求呈现多元化、个性化、人性化,这种大批量流水线生产出来的雷同商品,显然无法满足市场要求。这种外部需求反馈到企业的生产环节中要求原有生产线在功能、外形、花色、大小等方面有所调整和变动,传统的大批量流水线搬运系统显得力不从心。这样的搬运系统对企业的定位来说是不合适的。这种不合适的根本原因源于经济发展从高速走向平稳增长的经济环境的变化,源于人们消费从单调雷同走向多样化的观念的变化,源 于大众生活水平从温饱走向小康社会发展的变化。目前,我国经济发展水平正处于这样一个转型期,它的特点是小批量、多品种生产适应变化多端的消费市场。这样的生产方式需要更换大量的工装,搬运大量不 同的原材料及零部件,生产线上可能会出现同时组装几种不同 起,运输机桩创刀5tl 01的产品或频繁更换组装不同的产品,这些特点,要求企业的物流系统具有一定的应变能力,即物流系统的柔性。这种具有一定柔性的物流系统,对随时应变市场变化的企业来讲是合适的。家电、轻工、电子、汽车制造、卷烟工业等大众需求个性化非常强的产业,其物流系统的定位,就应当是具有相当科技含量的柔性物流系统。对于矿山、水泥、煤炭等原材料工业企业,外部市场对其产品外形、功能、色彩等的变化要求不大,而对其的需求量不断增加,决定了这些企业的物流系统不需要柔性能力,需要的是不断适应社会需求量增加的要求。因此,能不断大量搬运物料,搬运费用低廉,易实现 自动化、无人化的输送机搬运系统理所当然成为这些企业的首选。传统的企业物流系统的定位思想是首先考虑成本。当今企业对物流系统的定位思想首先是能适应市场的变化,其次才考虑怎样降低物流成本问题。2.2提高物料擞运的活性指数和搬运设备的搬运指数物料形态、物性不同,其搬运的适应性也就不同。我们将物料适应搬运能力的难、易程度,称为物料的搬运活性指数。对于搬运设备来说,由于各种搬运设备的结构、功能不一样,因而它们搬运物料的能力、效果和物料的适应性也就不一样。我们将搬运设备对各种物料的适应能力称为搬运设备的搬运指数。众所周知,用竹篮是不能装水的,但如果将水的形态改变,如将水变成冰块,那么用竹篮就可以将冰搬运走。也就是说,如果改变物料的形态、特性,提高它的搬运适 应性,即提高物料的活性指数,可使原来难以搬运 的物料变得易于搬运。又 比如,人拿着装满水的杯子跑而不让水洒出来是很困难的,但是,将水装入密封的容器里就没有什么问题了。物料搬运适应能力的提高,我们称为物料的搬运活性指数得到了提高。物料处于不同的状态,具有不同的活性指数。由图2可以看出,处于 自然堆放状态的散料活性指数较低(0)。如果将散料装人集装箱、托盘、小车,或直接进人输送机,都能大大提高散料的活性指数。物料活性指数动作说明见表2。产一、夕,肠向移动中散放堆置0图2物料的活性指数图解表2物料活性指数动作说明物物料状态态搬运状态动作说明明搬运状态动作种类类需要要、叫尸t网网动动动动动动动动动动动动动动动动动动动动动动动动动作数数数集集集集中中装人人提升升移动动移动动移动中中中中中中中中中中趋趋趋趋趋趋趋向向中X,Y Y YX,Y,Z Z Z Z Z了自仕仕指指指指指指指指指指指数数散散放堆置置收集,装人,提升,移动,搬运运.6 6 60 0 0装装人容器器装人,提升,移动,搬运运X X X.5 5 5l l l有有合适的高度度提升,移动,搬运运X X XX X X.4 4 42 2 2有有移动能力力移动,搬运运X X XX X XX X X.3 3 33 3 3移移动中X,Y轴方向向平面移动,搬运运X X XX X XX X XX X X.2 2 24 4 4移移动中X,Y,Z轴方向向三维空间移动,搬运运X X XX X XX X XX X XX X X.1 1 15 5 5由近代物料搬运史可以看出,人类一直在为提高物料的活性指数而奋斗。美国福特汽车公司首先在汽车制造业中采用了输送机流水线生产方式,这种现代化生产方式的实现,需要将成百上千处于散料状态的汽车零件集装化、成组化,在规定的时间、地点进行生产或组装,这就是提高物料活性指数的一种手段。进人现代工业社会以后,推动现代物料搬运工程的主导思想和动力之一是集装化原则。目前世界范围内广泛运用的集装箱就是散料集装化后提高搬运物料活性指数的最好实例。起孟运输机械)2(X万(1 0)提高物料的活性指数是提高搬运效率的一个方面。不同形态、不同活性指数的物料,必须有与之相适应的输送设备,才能发挥出最大的搬运效率。因此,我们用搬运指数衡量各种不同搬运设备的搬运、输送效率。物料的活性指数x搬运设备(或系统)的搬运指数二搬运设备或搬运系统的能效指数。确定搬运、输送设备的搬运指数,首先应了解搬运、输送设备的有效工作范围。有效工作范围是指搬运、输送设备在正常工作状态下能良好有效地进行物料搬运、输送的有效空 间。如果以输送机作为连续搬运、输送设备的代表,其有效工作范 围如图3,它的工作过程是从A点将物料送到B点,只要将物料堆放在输送机A点上,就能连续不断地输送到B点,或者A、B之间的其他点。如果向F点输送物料,一般输送机如不采取特别手段(如转载)显然是难以做到的。也就是说,普通的输送机只能进行平面上A、BZ点或多点间的直线输送,工作轨迹是一条X、Y二维空间平面上的直线。它的有效工作范围仅仅局限于平面上A、B Z点间,呈现出直线状。当然,近几年发展起来的大倾角带式输送机、管状带式输送机、三元次链式输送机作为特殊例子,其有效工作范围是X、Y、z三维空间内的一条曲线,但其主要特征仍是A、BZ点间的线状输送。有效工作范围仍然是沿物料输送轨迹 的直线或曲线沿线范围内。这类输送设备一般呈直线状有效工作范围。全方向自行式无人 自动搬运小车(AGV)是近年发展起来的物料搬运设备,其工作轨迹如图4所示,由相互交错的无数根直线或曲线组成一个有限范围的平面,从理论上讲,只要搬运现场条件允许,这个轨迹的平面可 以是无限的。在平面内的任一点,全方向自行式无人自动搬运小车都可以有效地进行物料的搬运和输送。只要有允许小车类搬运设备通过的通道,搬运设备都可以向任何方向进、退、转弯、回旋。因此可以说,它的有效工作范围应是一种无限平面状的平面。这种具有无限平面状有效工作范围的搬运、拾送设备的通用性、适应性、灵活性及与其他设备接口的柔性均较好,是一种比较理想,效能较高的输送、搬运设备。它的搬运指数显然高于有效工作范围呈线状的输送机的搬运指数。起重设备一般都安装在车间或露天现场的轨道上,其纵、横2个方向均被轨道所限制,只能沿规定的方向前进或后退(见图5),有效工作范围被限定在有限的空间范围内。因此,起重设备搬运物料的有效工作范围一般呈现立体有限空间状的特点。它的搬运效率只能在被限定的立面内发挥。显然,它的搬运指数要低于具有无限平面状有效工作范围的小车类搬运设备。攀A下B臀臀/图3输送机有效工作范围图4AGV工作轨迹图5起重设备有效工作范围由此看来,如果仅以有效工作范围来评价,自于小车类搬运设备的运动轨迹呈现无方向性、任意行式搬运小车类的搬运设备的确是理想的物料搬运性的特点。由A点到B点,小车类搬运设备的路设备。但是,进一步观察和研究可以发现,虽然自线可以经由无数条直线或曲线来实现。但是箱送机行式搬运小车类的搬运指数较高,但呈线状的输送搬运系统也存在 自身弱点,一般说其输送线路及方机具有极易实现自动化、无人化的优点,尤其是进向固定,因而设备的布局、安排不能轻易改变,设人现代工业社会以后,输送机在各行业 的自动化流备本身的柔性较差。而小车类搬运设备的输送路径水线生产中发挥了巨大的威力。国内外大量事实说可随现场情况随机改变,如果路径上有障碍物或B明,输送机搬运系统可以实现自动化、无人化输点位置改变,小车类搬运设备可以绕道而行或改变送,搬运效能比较高。而小车类搬运、输送设备与方向和路径灵活进退。因此,在设计以输送机类为之相比,实现无人化、自动化较困难。这主要是由主体的企业物流系统时,一般应设计可移动的临时一4一(起孟运翰机械么肪(1 0)备用支线,一旦主输送线发生故障,可将物料流引向备用临时输送线。3降低企业物流系统的运行成本企业物料搬运系统的最终目的是在保证企业正常生产的前提下降低搬运成本,保证企业产品在市场上有足够的竟争力。在现代企业中,物料搬运费用一般占产品总成本的2 0%一s o%左右,机械工业中,物料搬运费用高达3 5%一4 0%,因此,降低物料搬运系统的运行成本是提高企业利润的一条途径。由于我国各地区、各行业发展不平衡的实际情况,各企业的生产类型不一样,只能确定主要的、通用的搬运原则,供企业根据自身情况优化物料搬运系统,提高物料搬运系统的效益。(l)提高物料活性指数。(2)物料集装化、单元化(如集装箱化、托盘化、标准箱化)。(3)大宗散料搬运输送机化。(4)物料活性指数与搬运设备搬运指数配置合理化。(5)物料搬运系统直线化(即搬运距离最短)。(6)物料搬运系统无缝化对接(输送物料尽可能不落地、不装卸,直达式输送)。(7)合理的、合适的、实用的机械化、自动化、无人化。(s)物料搬运系统均衡化搬运。(9)物料搬运系统内搬运设备配置合理化(即系统全能力搬运,避免系统内某些设备由于能力、性能过剩或不足而形成功能上的孤岛)。(1 0)重力化搬运。(11)最大搬运单元化(搬运设备允许的条件下,搬运单元应尽可能大)。(1 2)空间最大利用原则(在仓储系统 中,尽可能利用空间,减少地价费用)。(1 3)安全 原则(发生事故是最大 的成本 浪费)。现代企业物流系统目前已初步形成了完整的理论、技术和管理方式,成为独立的综合性学科,提高企业现代物流系统的效益,降低物流成本不仅是技术上的问题,也涉及到一系列物流系统的管理问题。也就是说,用现代化的物流技术装备组成的现代物流系统,需要用现代化的管理手段,现代化的思维方式,保证其现代化物流系统的技术能力得到充分的发挥。作者地址:贵州省贵阳市宝山南路贵州师范大学教职工宿舍3 5栋付5号江平鲁转邮编:5义以)1收稿日期:2(X 抖一0 7一沁矛、尹尹尹少少、夕户尹尹夕尹尹尹产吩冲护尹尹少、夕户,笋小、夕户砂、户、夕户、户、,夕户怕户兮 笋尹尹护少、,户、户、公户砂尹尹尹、,户、公户、产、,户尹绿色营销及其与传统营销的区别飞乞、乙V、矛亿 丫尹匕丫叱、乞、丫丫了匕 丫忆爷晚 丫、廿乞争亿 节,乞 爷丫认,暇丫丫丫绿色营销也称生态营销、环境营销或和谐营销,是指企业在营销活动中,谋求消费者利益、企业利益、社会利益和生态利益的统一,既要充分满足消费者需求,实现企业利润目标,也要充分注意自然生态平衡。企业对产品 的创意、设计和生产以及定价与促销的策划与实施等,都要以保护生态环境为前提,力求减少或避免环境污染,保护和节约自然资源,维护人类社会的长远利益,实现经济与市场可持续发展。绿色营销的宗旨是:节约材料耗费,保护资源;确保产品安全、卫生和方便,以利于人们身心健康和生活品质提升;引导绿色消费,培养人们的绿色意识,优化人们的生存环境。绿色营销对企业而言,就是要以环境保护理念作为其经营哲学思想,以绿色文化为其价值观念,以消费者的绿色消费为中心和出发点,力求满足消费者绿色需求。双方的区别主要表现在以下两个方面:首先,传统营销方式注重 的是刺激消费,并使其无限扩张,即企业以最大规模求效益,消费者以同等价格获取更多商品为趋向,最终导致的是资源严重浪费;而绿色营销则不同,它突出的是产品消费过程的绿色、环保、无害和有效,企业追求的是消费需求与有效需求的统一 和资源利用边 际效益的最大化。其次,传统营销强调采用各种手段达到营销目标,但忽视了营销手段的负面影响;而绿色营销在管理上强调营销手段必须与自然环境、社会环境和谐,以利于环境的良性发展。绿色产品的营销并不是一个简单的概念,企业应该根据消费者的特征、产品的特点和市场竞争的状况等,瑰仇廿生 认声衣人次 飞、仇愧 伪产月失 j月入y叹令飞J魂从了久伪衣z叹仇z愧 马生伪尹生、了飞 令,人 人,么,咬 决护魂 伪产己的绿色营销策略矽办喇挤冰代、砂炸、矽,训,识、不水、砂水州尽、甲水、砂水丫户,砂改、招四、不炸、甲炸、_ _ _ _ _络起孟运输机械)人刃51 0)