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第5章物流装备机械制造装备第5章物流装备5.1物流装备的功能和应满足的要求5.2物流装备的总体设计5.3机床上下料装置5.4工件输送装置5.5自动化仓库设计5.1物流装备的功能和应满足的要求第5章物流装备5.1物流装备的功能和应满足的要求第5章物流装备“物流”就是物料的流动过程。在工厂，物流是指从原材料和毛坯进厂，经过储存、加工、装配、检验、包装，直至成品和废料出厂，在仓库、车间、工序之间流转、移动和储存的全过程。物流贯穿着生产的全过程，是生产的基本活动之一。流动过程中尽管不增加物料的使用价值，也不改变物料的性质，然而物流是资金的流动，库存是资金的积压。因此物流系统的改进有助于减少生产成本，压缩库存，加快资金周转，提高综合经济效益5.1物流装备的功能和应满足的要求第5章物流装备在制造业中，单件小批生产的企业约占75％。而在众多的中小型企业的生产过程中从原材料人厂，经过冷热加工、装配、检验、油漆包装等各个生产环节，到成品出厂，按国内的统计，机床作业仅占5％左右，95％左右的时间都处于等待或搬运状态。德国波鸿鲁尔大学的马斯贝尔格教授在对斯图曼和库茨的企业的生产周期进行调研分析后得出了如下结论：“在生产周期中，工件有85％的时间处于等待状态，另外5％的时间用于运输和检测，只有10%的时间用于加工和调整；在一般情况下，改进加工过程最多再缩短生产周期的3％一5%”。1、物流系统设计的意义5.1物流装备的功能和应满足的要求第5章物流装备由此可见，提高机床的自动化程度，提高机床的加工效率，对缩短生产周期是很有限的。而更为显著的是向非机床作业（占95%）或者叫工件处于等待的时间（占85%）去要效益，也就是向生产组织和管理要效益。因为它占的比例大（85%一95%），所以压缩它的“油水”也应该是很大的。特别是这项工作涉及到占总数75％的广大单件小批生产企业。据统计，在总经营费用中20%一50%是物料搬运费用，物流系统设计的合理化可使这项费用至少减少10%一30%，被认为是企业利润的一大源泉，是这些年倍受重视的一个方向。1、物流系统设计的意义5.1物流装备的功能和应满足的要求第5章物流装备2、物流系统的功能物流系统的功能有以下几方面：l）原材料和毛坯、外购件、在制品、产品、工艺装备的储存及搬运，做到存放有序，存入、取出容易，且尽可能实现自动化；2）加工设备及辅助设备的上下料尽可能实现自动化，以提高劳动生产率；3）工序间中间工位和缓冲工作站的在制品储存；4）各加工工序间工件的搬运应尽可能及时而迅速，减少工件在工序间的无效等待时间；5）各类物料流调度及控制，物料的运输方式和路径的优化；6）物料流的监测、判别等监控。5.1物流装备的功能和应满足的要求第5章物流装备3、物流系统应满足的要求前面已经提及，物料流的合理化是当今向生产组织、向管理要效益的重要措施。为此，物流系统应满足：1）运行中应可靠地、无损伤地、快速地实现物料流动，为此应有宽敞、方便、快捷、可靠的运输通道和运输设备，还应有良好的管理系统。2）物流系统要具有一定的柔性，即灵活性、可变性和可重组性，以适应多品种、小批量生产；也不会因产品更新而报废原来的物流系统，可稍作调整或部分补充即可迅速地重组成新的物流系统；也不会因某些设备因故停机时使生产中断，物料流动路线可灵活地进行变动，使生产继续下去。3）在每台设备上，停机装卸工件的辅助时间尽可能短，工序间的流动路线尽可能短，保证物流的高效，也节省物流系统建设的投资。4）尽可能减少在制品积压，为此应加快物流系统的流动速度，加强库存管理和生产计划管理，朝“零库存生产”的目标努力。5）毛坯、在制品、产品的自动储存，能保证三班制时无人或少人运行时的需要，或能保证易损坏设备快速排除故障时间内生产还能继续进行。第5章物流装备5.1物流装备的功能和应满足的要求5.2物流装备的总体设计5.3机床上下料装置5.4工件输送装置5.5自动化仓库设计5.2物流装备的总体设计第5章物流装备物料的分类系统布置方案物料流动分析物料搬运设备选择仓储设施的选择计算机仿真，进行方案修改评价5.2物流装备的总体设计第5章物流装备首先应对被搬运的物料进行分析和统计，既要分析统计当前的产品，还要考虑到产品今后的发展、明确产品的品种数、批量、年产量、班制、混合生产方式等，以及零件的形状和尺寸等，在这基础上对物料进行分类。物料按性质分有固体、液体和气体；按种类分有散装料、单独料和包装料；在物理特征方面有尺寸、质量或密度、形状、损伤的可能性和状态等；其它特征还有数量、时间性、特种控制、政府法规和操作规程等。其中物理特征往往是物料分类最重要的因素，以此确定货箱的容量、仓库的容量以及搬运的要求。1、物料的分类5.2物流装备的总体设计第5章物流装备机械制造业的物料基本上有如下8大类：1）散装物料，如煤、型沙等；2）板料、型材等金属材料；3）单件物品，如大的零件及配套件；4）桶装物料，如各种油类；5）箱装物料，如各种小零件及配套件；6）袋装物料，如贵重的金属材料及盐类；7）瓶装物料，如氧气、二氧化碳等；8）其它。?1、物料的分类5.2物流装备的总体设计第5章物流装备物料的分类系统布置方案物料流动分析物料搬运设备选择仓储设施的选择计算机仿真，进行方案修改评价5.2物流装备的总体设计第5章物流装备2、系统布置方案物流系统布置方案内容包括：物料流动的起点和终点的具体位置，及它们之间的距离、物流量、每次搬运的件数、批量大小、频繁性、稳定性、缓急要求等；搬运路线倾斜、曲折、拐弯情况，拥挤程度和路面质量；仓储设施的布置等。5.2物流装备的总体设计第5章物流装备2、系统布置方案机械制造的生产过程属于离散型，从原材料采购入库开始，经过备料、热加工、冷加工、热处理、装配、检验、产品入库等过程逐渐成产品，生产过程中，这些物料往往是在不同车间、工段或工作中心进行，而作为过程中的基本单元“工序”也不是连续或连贯进行的，上一道工序结束时工件不一定马上能进行下一道工序的加工，或者是因为进行时效处理、或者是因为下一道工序的设备已被占用，工件在工序间需要建立存储缓冲区，以缓解用户需求与工厂制造能力之间（产成品、维修件和备件库）、最终装配需求与零部件配套性之间（零部件成品库）、上下工序之间（在制品库）、工厂与供应商之间（原材料、外购外协件库）的供需矛盾。制订的物流系统布置方案中应合理地配置仓储设施的位置。物流系统布置方案可用立体图或平面图的形式表示，在图中标明一些重要部位的关键尺寸和技术条件，甚至画出必要的结构草图。布置方案最好拟定2一3个，以便通过比较从中选择较好的方案。5.2物流装备的总体设计第5章物流装备物料的分类系统布置方案物料流动分析物料搬运设备选择仓储设施的选择计算机仿真，进行方案修改评价5.2物流装备的总体设计第5章物流装备物料流动分析的步骤如下：1）按每类产品或物料，沿整个生产过程，即从原料到成品库的全过程进行流程分析，绘制物料流程图。物料流程图只表示每类产品或物料流动的顺序，不表达每个工作部门的地理位置，因此不必表达流动的距离和搬运方法等；2）将所有产品或物料按每条起迄点路线进行汇总，绘制工厂物流图。物流图是在工厂平面布置图上绘制的，能够表明每条路线的距离和物流方向；3、物料流动分析5.2物流装备的总体设计第5章物流装备3、物料流动分析3）进行物料流动分析并进行优化。在物流图上，长距离大物流量的搬运是不合理的，应该改进平面布置或工艺流程；短距离大物流量的搬运是合理的，可以单独进行，设置“专线”；长距离小物流量的搬运会引起运输费用的增加，应将若干项具有类似性质的物流组合起来进行搬运；4）确定仓储设施的容量，包括仓位大小和数量、仓库面积和有关技术要求（如通风、采光、温度和湿度等）。5.2物流装备的总体设计第5章物流装备物料的分类系统布置方案物料流动分析物料搬运设备选择仓储设施的选择计算机仿真，进行方案修改评价5.2物流装备的总体设计第5章物流装备4、物料搬运设备选择正确选择搬运设备是提高搬运效率、降低搬运成本的重要措施。搬运距离较短的物料，其主要工作量在装卸，应选用装卸费用较低，而单位里程运输费用允许高一些的输送设备；反之，搬运距离较长的物料，其主要工作量在运输，应选用装卸费用允许高些，但单位里程运输费用应较低的运输设备。物流量低的物料应选用简单的搬运设备，以降低搬运的成本；反之，物流量高的物料应选用复杂的搬运设备，以提高搬运的效率。5.2物流装备的总体设计第5章物流装备4、物料搬运设备选择因此搬运设备应根据物料形状、移动距离、搬运流量、搬运方式进行选择，一般可分成如下四类：1）适用于短距离和低物流量的简单输送设备，如叉车、电瓶车、步进式输送带、输送辊道；2）适用于短距离和高物流量的复杂输送设备，如带有抓取机构的在两工位间输送工件的输送机械手、斗式提升机和气力输送机等连续输送机等；3）适用于长距离和低物流量的简单运输设备，汽车等运输车辆；4)适用于长距离和高物流量的复杂运输设备，如火车、船舶等。5.2物流装备的总体设计第5章物流装备物料的分类系统布置方案物料流动分析物料搬运设备选择仓储设施的选择计算机仿真，进行方案修改评价5.2物流装备的总体设计第5章物流装备仓储设施的型式按其功能分有原材料库、外购件库、在制品库、零部件成品库、维修件和备件库、产成品库、工夹量具等工艺装备库等；按地理位置分布有厂级库、车间级库、工段级库和工序级库等。原材料、外购件、零部件成品、产成品、维修件和备件通常储放在厂级库中。这类仓库储存物料的种类多，储存量大，进出库流量大且频繁，许多现代化企业采用立体仓库，实现物流机械化和管理自动化。车间级和工段级库属于中间仓库，暂时存放维持车间和工段生产需用的物料，包括原材料、在制品、工夹量具等。这类仓库由于储存物料的种类相对少一些，储存量相对小一些，进出库流量相对小一些，选择仓储设施的要求也相对低一些，不必追求高的机械化和自动化程度。5、仓储设施的选择5.2物流装备的总体设计第5章物流装备5、仓储设施的选择工序间的在制品通常堆放在机床附近，有的配置专门的物架，以防止互相磕碰。在柔性制造系统中，工序间的在制品存放在专门的缓冲存储站上，这些缓冲存储站具有高的自动化程度，其工作由柔性制造系统的控制系统集中管理。仓储设施的位置是在物流系统方案布置图中确定的，仓储设施的仓位大小、数量、面积等参数是设计的依据，应在物流分析中予以确定。5.2物流装备的总体设计第5章物流装备物料的分类系统布置方案物料流动分析物料搬运设备选择仓储设施的选择计算机仿真，进行方案修改评价5.2物流装备的总体设计第5章物流装备（1）实施计算机仿真，进行方案修改物流系统是整个生产过程中的一部分，是从属于加工制造过程的。因此设计物料系统时常常受到许多因素的制约，应根据各种制约条件对物料系统方案进行修改。这些制约条件大致包括：与外部衔接的运输方法、适应远期发展变化的需要、与生产流程或设备保持一致、现有设施的利用、面积空间的限制、建筑结构的特征、库存制度及设备等；另外还包括投资的限制、政策规范的制约、物料对环保和安全的限制等。根据上述限制应对物流系统的方案进行修改。6、计算机仿真，进行方案修改评价5.2物流装备的总体设计第5章物流装备6、计算机仿真，进行方案修改评价另一方面，物料系统规模大、投资费用高、结构型式、运输方式都很复杂，许多实际或偶发性问题事先难以预料，难以考虑周全。过去，只能是建造完以后，才能发现问题，只好通过局部拆除，返修、调整才能达到预定目标。现在可以借助计算机进行物料的调度输送动态仿真。其内容大致为将物流系统的作业过程编制成许多独立的程序，每个程序执行一种功能，将这些程序编制在一起，排定顺序，构成级别，形成一个完整的调度模块。一般拟定两种工作方式。一种为实时方式，它能自动地生成和顺序调用这些软件，连续自动地进行仿真；一种为手动方式，由操作者通过键盘干预，一步一步地进行仿真。通过调度仿真可以发现物流系统阻滞的“瓶颈”，经修改和调整以达到生产纲领的要求。5.2物流装备的总体设计第5章物流装备6、计算机仿真，进行方案修改评价(2)方案