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第3章物流自动化技术与设备3.1物流自动化的概念3.2物流自动化及相关设施与设备3.3物流自动化的灵活对应制造系统3.4装卸搬运系统的应用3.5自动存取和分拣系统的应用复习思考题3.1物流自动化的概念物流自动化是充分利用各种机械和运输设备、计算机系统和综合作业协调等技术手段，通过对物流系统的整体规划及技术应用，使物流的相关作业和内容省力化、效率化、合理化，快速、准确、可靠地完成物流的过程。物流自动化重要的方面是要考虑在哪一个环节自动化，以及用什么样的方法进行自动化等。3.1.1物流自动化的内容1.机械的自动化由于物流的主要内容涉及货物的装卸、运输、存储、加工、包装等作业环节，采用机械化的手段进行物流作业的自动化是物流自动化的主要内容。特别是在货物的流转过程中，能够使用各式各样的自动搬运设备、自动存取系统和自动分拣传送设备，这些也是物流机械自动化的主要发展方向。⑴对机械自动化的理解⑵叉车的利用⑶立体自动仓库⑷自动分拣和分拣传送设备2.信息的自动化物流的信息化首先是要在现代物流理念和现代物流管理方式的基础上，利用信息处理的计算机技术、自动识别技术、网络通讯技术以及与机械自动化的结合，实现物流信息的自动化。现代物流信息系统就是物流信息化的具体实施内容和实施方式。3.知的自动化同样的作业以及机械的使用等，由于应用方法和作业流程等不同，其效率也大不一样。所谓知的自动化就是根据作业的内容，使用相关的物流设备，采用科学、合理的流程并采用适当的作业指示方法，发挥出更高作业效率的方式，是在不改变成本的情况下，提高作业效率的有效方法。⑴取消作业的环节也属于自动化⑵采用摘取式还是播种式⑶配货的流程⑷作业的分散方式⑸基于配送中心特性的作业方法3.1.2物流自动化和信息系统化物流事务和物流作业的两方面都是物流信息系统所研究的对象。物流事务作为物流信息系统化的对象比较好理解，接受订货和订货、入出库、库存帐簿登记、到货票据、接收票据和输出申请书等物流事务，都是物流信息系统化的内容。对于公司内部来说，要利用网络进行共同作业，力图取消帐票类单据，达到无纸化办公的目标。在公司外部来说，就是利用电子数据交换（EDI）进行无纸化信息传递和信息共享。物流自动化和信息系统化的关系如表3.1所示。表3.1物流自动化和信息系统化的关系物流业务的分类物的流动与信息的对应关系自动化与信息系统化的关系现在的主要课题物流作业物的流动自动化和信息系统化相互补充和相互支援信息系统化大都与自动化进行衔接物流事务物流信息满足物流低成本的要求网络化与无纸化3.2物流自动化及相关设施与设备3.2.1物流自动化设备1.保管设备保管设备包括：货架（层架、层格式货架、抽屉式货架、橱柜式货架、托盘货架、重力式货架等）；移动货架、回转货架（水平回转、垂直回转）；立体自动仓库（屋架一体型、托盘单位式、包装箱式）等部分设备（见图3.1、图3.2、图3.3、图3.4）。（见配套教材P101页图3.1、图3.2、图3.3、图3.4）2.分拣、拣货设备分拣设备(辊式、皮带式、保管分拣一体式)、拣货设备（摘取式系统、台车式系统、播种式系统、自动拣货系统）、验货设备等部分设备见图3.5、图3.6、图3.7所示。（见配套教材P102页图3.5、图3.6、图3.7）3.装卸设备装卸设备包括：叉车（发动机式、电动机式、手动式、平衡重式、前移式、侧叉式）、无人搬送车（全方向移动型、高速分拣型、天井走行式）、搬运车、托盘（平托盘、柱式、箱式、轮式、特种专用式）、输送机（皮带式、辊式、悬挂式、机械手）、垂直搬送机械、吊车（卡车吊、履带吊、门式、桥式、门座式）、自动卸货设备、自动铸字设备、物流车辆用蓄电池等，部分设备如图3.8、图3.9、图3.10、图3.11、图3.12所示。（见配套教材P103页图3.8、图3.9、图3.10、图3.11、图3.12）4.运输设备货车（普通、箱式）、特装车、集装箱（通用、专用）、复合运输系统、第三方物流系统、冷冻冷藏集装箱等，部分设备如图3.13、图3.14所示。（见配套教材P105页图3.13、图3.14）5.机械工程设备机械工程设备包括：现代工程机械、物流模拟系统、计划系统等。6.信息设备及软件系统信息设备及软件系统包括：条码设备、识别设备、显示设备、打印机、扫描仪、控制设备、订货系统、运行管理系统、POS系统、EDI系统、GPS系统、物流中心管理系统等，部分设备如图3.15、图3.16所示。（见配套教材P106页图3.15、图3.16）7.包装机械设备包装机械设备包括：包装机、捆包机、折箱机、结束机、计量机、缓冲材料、捆包材料、标签材料等部分设备如图3.17、图3.18所示。（见配套教材P106页图3.17、图3.18）8.其他关联设备3.2.2物流自动化及相关设备的选择1.决定基本方针建立物流系统需要投入大量的资金，设备的资金投入占有很大的比例，它的选择和确定对于今后物流作业的方式和流程起着决定性的作用。首先要根据社会上物流自动化设备的情况和本行业物流应用的水平，在分析本企业物流特点的基础上，明确自己所建立物流系统的条件和目标，以及建立的基本方针。决定物流系统基本方针的计划目标项目有：P：处理货物品种；Q：服务率水平和保持品质；C：货物价值和物流成本；D：在库水平和物流即时性；S：输配送系统和信息系统；M：作业环境和安全性、省力化对策等。2.提出基本构想在调查本企业具体数据的基础上分析现状，使用统计和操作研究（OR）的方法进行分析，充分的了解和认识自身的情况。从物流和信息流方面，总结和发现存在的问题，寻求解决的方法。⑴物流调查⑵入出库和保管调查⑶事务量调查⑷总结和制定目标⑸制定计划3.决定设备的原则⑴确定作业范围在物流作业的内容中，首先确定适于人工处理的作业范围，然后明确手工作业和机械作业的范围。一定要统一全部物流作业的机械化水平，一定要协调好处理前后作业物流量的效率，在这一原则下决定设备的作业范围和内容。⑵提出设备研究物流作业的处理方法，以货物形状和捆包形状为前提，考虑货物的自动化识别技术等，提出在各个范围内适宜应用什么样水平的自动化相关设备。⑶信息管理的水平选定针对物流变动所对应的灵活处理信息的系统，输入的手段能够自动进行，输入作业在一个地方进行就可以在任何地方进行处理。通过货物信息等，能够在物流作业的全过程跟踪货物的状况。⑷模拟设备的能力根据设备说明书，模拟确认全体和每一个子系统的设备能力。确认方法是设定不同装卸作业、保管作业、搬运作业的必要功能，让全部功能满负荷，在变化不同条件的前提下，考察设备的运转情况。⑸投资额度与经济性的原则计算出设备及附属设备的投资额，用金额计算出物流效果、输送效果、作业效果等，进行各种效果间的比较，并确定所采用的设备、达到合理化及投资的经济性。4.设备预算⑴制定基本预算书明确必要的物流作业设备项目，对需要购入的设备、信息系统设备等，制定基本预算书。目的不明的预算会浪费资金，也会延迟计划进度，事后追加费用会造成资金的紧张和预算膨胀。⑵制定整体的时间进度用管理工程的方法对设备购入、施工项目和管理方式进行分析，明确应管理的项目，作出时间进度计划，并按计划完成。⑶设备订货从许多供货商中进行对比选择，在考察的基础上，通过设备性能、性能价格比等指标，并对用户情况及其业绩进行评价，特别是对售后服务等做充分的调查后选择最佳的供货商。5.设备使用⑴操作培训设备订货最终确认之后，需要对操作人员进行培训。选择合适的人选，由厂家或供货商对4～5位操作人员进行技术指导，了解设备的性能和操作知识并熟练掌握操作技巧。⑵设备维护培训如果设立设备科或设备维护部门，还需要有计划地对维修保养人员进行设备维护的培训。还可以通过厂家的代理商等提供设备维护的公司，签订契约委托进行设备的维护与保养。⑶日常、定期的检查作业前需要进行设备的安全检查，对设备出现的异常要尽快进行处理，以保证作业者的安全。3.3物流自动化的灵活对应制造系统3.3.1FMS的内容现在的制造业所要求的FMS具有以下几个方面的功能。（1）FMS具有自动加工系统、自动搬运系统和搬运管理等功能，通过计算机进行控制的自动生产系统；（2）是以设计和销售计划为基础，经过最佳的过程安排、决定加工和组装的优先顺序的CAD（计算机综合设计）/CAM（计算机综合管理）的综合生产系统。（3）能够对多种的产品形状进行灵活对应的生产系统等。FMS不仅仅适应这些各种各样的自动化，还需要有综合的系统。FMS的内容如图3.19所示。图3.19FMS的内容日程计划库存管理生产指示实绩管理质量管理搬运控制设备监视设备控制自动仓库传送带自动台车机器人控点NCN自动机械各种探测装置3.3.2FMS的特征FMS以增加产品的种类，同时能够适应少量生产，在较短的供货周期完成生产为特征，其特征如图3.20所示。FMS增加产品种类增加生产线减少投资、人员、使用面积无人操作自动化少量生产化专用机械加工与同样的高生产率高效率化根据成组技术对类似产品进行集中加工的批量效果生产线集成短供货周期缩短准备时间和处理时间灵活对应图3.20FMS的特征3.3.3FMS的基本构成FMS的基本构成从大的方面划分,有硬件和软件。硬件包括，加工设备、搬送设备（含搬送车、传送带、自动仓库等）和计算机系统；软件包括：控制软件、管理软件、工程软件（含模拟）。FMS的基本构成如图3.21所示。图3.21FMS的基本构成硬件加工设备焊接机器人、NC工作机械、加工机器人（打孔等）搬送设备作业搬送作业的库存搬送台车、传送带、天井移动吊车、机器人自动仓库、托盘站计算机系统主计算机、计算机终端、作业指示装置软件控制软件加工设备控制、搬送设备控制、附属设备控制、NC数据传送管理软件加工日程管理、运转状况管理、实际库存管理、工具管理、入出库管理、设备诊断管理、数据管理、作业指示、异常处理工程软件FMS模拟工具的搬送搬送台车、传送带、天井移动吊车3.4装卸搬运系统的应用3.4.1装卸搬运的问题从生产线到离开生产线的制造工程中，即使进行自动化，用计算机进行管理，在仓库的保管和搬送到生产线的过程中，还离不开人员的介入，整体系统的自动化是比较困难的。最后应该合理化的地方就只剩下物流部门了。在生产工厂，由于原材料、半成品以及生产出的成品必须要进行搬运作业，搬运部门、物流部门的成本降低就成为重要的课题。3.4.2装卸搬运系统的应用目的1.降低成本2.改善劳动环境3.省能源、省资源4.基于范围的广泛性和兼容性5.省人和省力化的合理化6.高效率化的操作功能和确保安全3.4.3无人搬送系统的分类和标准化1.无人搬送系统的分类无人搬送系统（automatedguidedvehiclessystem,AGVS）是在物流的自动化中具有很大影响的内容之一，同时可能与其他的自动机械系统进行连接和组合。其构成是，以无人搬送车辆为核心，由管理计算机、加工机械、传送带、电梯和叉搬装置等搬送设备所组成。无人搬送系统的分类如图3.22所示。图3.22无人搬送系统的分类无人搬送车无人叉车无人台车人工装载自动装载叉搬装置合成传送辊轴传送链条传送皮带传送无人牵引车人工摘挂自动摘挂轨道式台车高加速度型中加速度型低加速度型行驶装置行驶控制电磁诱导式（诱导线）磁性诱导式（磁条）光学诱导式（反射条）自行行驶式（转轮罗盘、回转仪等）轨道式指令装置车载操作盘中央操作盘控制计算机现场操作盘呼出盘充电器人工自动充电装卸装置装载装置被牵引车无人搬送系统2.无人搬送系统的标准化在日本，1990年2月作为日本工业规格（JIS）制定了《无人搬送车类的用语》（JIS/D/6801/1990），完善了无人搬送车系统的标准化体系。在JIS当中，“无人搬送车类”是指基于自动方向变换装置、无轨道行驶，以电池作为电源的产业车辆的总称。一般包括无人搬送车、无人牵引车和无人叉车等3个种类。无人搬送车系统的标准化体系如图3.23所示。图3.23无人搬送车系统的标准化体系无人搬送车系统行驶驱动方向变换装置警报装置装载装置电池安全装置标识搬送物主体配置行驶路线诱导通信日常检查维护、保养环境对应