物流机械化与自动化技术.ppt

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1、 物流机械化与自动化技术物流机械化与自动化技术 上海交通大学机械与动力工程学院2011.041教材：现代物流装备（修订第二版），姜大立等编著，首都经济贸易大学出版社，20082参考书：物流导论，物流管理专业系列教材编写组，清华大学出版社，2010 课程目的和任务机械工程与自动化专业设计与制造方向的专业课。面向工业应用实际，解决生产制造过程中相关的物流过程及其装备、系统技术的运用问题。通过本课程的学习，拓展知识面，了解现代物流技术与装备的分类构成和工作原理，能够进行初步的运用分析。第一章 绪论 什么是物流？物流涉及哪些内容？物流工程与机械工程的关系，物流装备与机械设计与制造的联系。第一节 物流与

2、物流工程概述一、物流及物流装备概念 物流（Logistics）：物质流、信息及资金流。物流改变物质形态或性质状态的生产加工制造过程中，以及生产加工制造环节之外，物质实体或物料及其相关信息的流动过程。物流也称供应链，是指物料从原材料到商品（包括在制品、产成品、货物）的整个流通环节；其以对商品的需求、用途为对象、为目标。现代制造业之供应链，多是从需求、订单为起始端而开始的，制造过程只是其中的部分环节。物流技术实现物质及其信息“流动”所涉及的各种作业方法和技术方法。物流工程围绕物质及其信息整个流动过程的相关领域和技术方法的总称；贯穿了从原材料到制成品再到使用的全部运作和管理过程。物流装备实现物质或物

3、料流动的技术及其所用各种机械电子装备的总称。机械装备改变物质形态或性质状态的生产加工制造装备和物流装备的总称。生产加工制造装备改变物质形态或性质状态的机械装备，例如金属切削机床、炼铁高炉、轧钢机、挖掘机、锅炉、汽轮机，等等。其又可按工业门类分为机械制造装备（还可进一步细分）、冶金装备（也可进一步细分）、化工装备，等等。由于全部的生产加工制造过程，只是整个供应链中的一部分，只是物料形成商品的一个部分，因此在供应链中，生产加工制造装备也仅是所用的全部装备的一个部分。相对的非生产加工制造、不改变物质形态或性质状态的物流装备种类很多，例如起重机、铁路车辆、冷藏设备、包装机械，等等。一些物流装备按其用途

4、也属于专门的生产加工制造装备。据统计，从原材料到制成品、再到用户手中的物料形成为商品的整个过程中，物流装备与用于生产加工制造、改变物质形态或性质状态的装备，其作用及所占比例相当。因此，现代工业中，物流装备与用于生产加工制造的装备同等的重要；生产加工制造过程离不开物流装备的辅助作用；而要组成自动化生产线，实现生产的规模化、自动化、高效率，更是离不开其间的物流装备的作用。二、物流专业的发展与演变 二战时后勤保障现代大工业及其运输量的增长背景（上世纪60年代开始）以自动化、信息化技术支撑和依托（上世纪80年代开始）与客户需求相适应的现代专门服务业的形成新兴的物流行业产生。现今的物流行业属于生产服务性

5、行业、第三产业，但其本身因为参与生产和流通过程，也创造生产和服务价值。物流分为两大分支（一）社会物流，也称运输物流、区域物流、大物流，例如海运等各种形式的货物运输、仓储、销售，是制造型企业之外部的物流。（二）从制造型企业的产品生产过程及工业工程中引伸并扩展出的生产物流，也称制造物流、企业生产物流、小物流，例如生产线上物料或在制品的堆放、供应、自动化输送、外部采购等等，是制造型企业内部的物流。即产品的生产加工制造过程必定包含着物流过程。广义物流为以上两类物流的统称。两类物流包含着共性的、部分通用的技术。三、现代物流的特征 大量产品的生产销售背景；与现代物质的大流通有关；与现代化国际大循环大生产有

6、关；建立在信息社会的基础之上；基于现代机械电子及自动化技术之上的物流装备的发展；新兴物流产业（即“第三方”物流）的形成；以满足客户对产品的高质量要求和快速需求为目的。四、物流与机械工程之关系及其发展趋势 机械工程（设计、制造、装备）中包含物流技术，物流也服务于机械工程；物流工程以机械工程、电子信息工程、交通运输工程、经济学、管理科学等学科作为自身系统的理论支柱，体现了综合性的工程技术与管理科学的应用结合，是实现技术经济一体化的重要途径。物流的发展趋势是机械化，自动化，系统化，专业化，市场化，信息化，管理决策科学化。特点：一方面，传统型运输企业中机械化、自动化、信息化新技术的大量应用；另一方面，

7、新型专业化的物流企业大量涌现，例如FedEx（联邦快递）、UPS、DHL，大型超市，仓储企业等。电子商务融入。第二节 物流技术与装备一、物流系统作业技术 按行业分类：企业生产物流系统，商业物流系统，邮政物流系统，化工物流系统，煤碳物流系统，海运物流系统，铁路运输系统，等等。其共性的作业技术包括：运输、集装单元化、搬运装卸、连续输送、仓储、配送分拣、流通加工、包装、信息采集与处理等。二、物流装备分类 现代物流装备通常是根据物流系统共性的作业技术特征或作业功能进行分类，包括：运输装备、集装单元技术及装备、物料搬运装卸设备、物料连续输送装备、仓储设备、物流分拣技术及装备、流通加工装备、物流包装设备、

8、物流信息采集处理技术及设备。由于每一种物流装备的技术局限性，即只能适合于某种或某些特定的物流作业，因此要实现物流全过程的机械化与自动化，需要将相关的物流装备技术集成（结合），以及采取多种物流技术及装备的配合、衔接、综合配套使用，组成或形成专门的物流机械化系统。物流装备广义上也是机械装备，而且是技术领域涉及广泛的机械装备，因此同样以机械工程作为其设计理论和应用研究的科学支柱；各类物流装备也分别与自身所属的工程领域的相关装备技术，如与车辆工程、船舶工程、机械电子工程、自动化等装备技术密切联系，受其技术所支撑；并突显现代机械工程与物流工程的技术结合、学科交叉结合。现代物流装备的发展仍将因循机械工程学

9、科的发展、物流系统技术工程的发展和整个现代装备设计制造业的发展，趋势是大型、高速、自动化、标准化、集成化和智能化。第三节 物料的形态特征与分类 进行各种作业技术的物流装备是根据物料的特点而设计并工作的。因此，要正确运用现代物流装备，除了了解其用途和工作性能之外，必须确定和确认物料对象的形态特征，以及一批或一次作业的物料数量或其数量的大小规模，即要认识和区分物料。正确运用现代物流装备，还必须注意其适应的工作场合及作业环境状况。一、物料的形态特征 物料的形态特征为其本身所固有，包括：物料的物理状态、化学性能、几何形态、外形尺寸大小、重量等。物理状态是指物料在常温下的固、液、气态和运输、储存中的该物

10、理状态。化学性能是指物料可能发生的化学反应、挥发性、易燃爆性、腐蚀性等。几何形态指物料的外形：正方形、矩形或长方形、圆柱形、圆盘形、圆锥形、球形、长棒形、板，该类复合形体等形状；以及一批物料是否具有相同、规则的外形或者具有不相同、不规则的外形。外形尺寸大小是指物料的长、宽、高尺寸，直径或最大外形尺寸；对于外形规则的物料，也 可用其体积表示。物料的重量通常按单件物料或者集装单元化后的单元体物料（例如一袋物料）进行计量；对于实际操作中无法单件称重的一批物料（例如煤炭），以该批物料整体进行计量。二、物料的数量规模 一批或一次作业的物料数量或其数量的大小规模，一般可以分为大批大量、中等批量、小批量、单

11、件（也指数量很少），具体划分还应根据实际物料的品种及体积重量而定。其中大批大量是指物料的总量很大甚至巨大，例如铁矿石、煤炭、谷物等，多以该批物料的重量来计量；大批大量或者是指物料的数量达到数万件以上。中等批量是指物料的总量不大，或者数量在数百至数万件范围。小批量是指物料的数量相对较少，通常在数十至数百件范围。而单件则指物料的数量很少，通常在数十件以下。三、物流装备的工作场合 物流装备的工作场合及作业环境状况是指其作业地点的现场状况，包括：作业在室外还是室内，物流装备作业时所需的移动或运动空间（也称作业空间）；室外工作的自然环境条件，例如风力和风向、是否有雨及雨量大小等。四、物料的分类 物流工程

12、或物流技术作业中，对于一批物料，通常按其几何形态特征进行如下的分类：（1）大件物料，也称大件。一般是指单件或者数量很少的大型物料，通常外形不规则。例如单件或数件的机器设备，或者装箱后（外形规则）的机器设备。大件物料另包括批量化的汽车类产品。（2）成件物料，也称件料。是指成件的中小型物料，具有一定的数量规模，通常外形比较规则。该类物料的具体形式很多，例如经过外包装的成袋、成箱物料，或者盒装、罐装、瓶装的各种固态、液态物料，以及未经包装的机械、电器零部件，已成形的工业产品毛坯（料）、在制品、成品等，其可以是各种几何形态。（3）板状物料，也称板料。指面积与厚度之比值很大的物料。例如大张的钢板、木板、

13、玻璃板等板材，以及成叠的该类板材物料。（4）薄片状物料，也称薄片料。指面积较小且厚度相对较薄的物料。例如印刷电路板、墙面瓷砖、纸张等。（5）管柱状物料，也称棒料。指长度与直径之比值很大的物料。例如钢管等型钢、型材，棒状物料。（6）线带状物料，也称带料、卷料或卷带料。特指柔（顺）性的细长、易弯或窄带类物料。例如成卷的带钢、电缆、绳索、塑胶管等，以及单根的该类物料。（7）块状物料，也称块料。又分为大块状物料和小块状物料，通常外形不规则。例如煤块、铁矿石等。（8）散粒状物料，也称散粒料。特指颗粒细小的物料。例如粮食谷物、砂石等。（9）粉状物料，也称粉料。指细微的粉末状物料。例如未经包装的面粉、水泥等

14、物料。（10）无定形的生物植物类物料，即动、植物产品。该类物料包括有形但没有固定外形的植物及农产品、水产品。例如花草、蔬菜等茎叶植物，农作物秸秆，块状的蔬菜、瓜果，鱼、肉制品等。以上所述的小块状、散粒状、粉状物料也通称为散料。问题：大批量的螺钉是如何做（生产）出来的？物料的形态特征和数量规模，决定了物流作业时可使用的物流装备的类型。例如，大批大量的散料对应的作业时间较长，如需移动该类物料拟采用自动化的连续输送型物流装备，或者配置以自动化的连续输送型物流装备；数量很少的大件物料如需移动，则通过物料搬运装卸设备（起重机）和相应的运输装备；而对于中等批量或小批量的产成品、货品，为防止其在物流过程中碰

15、损，需要选择合适的集装单元装备和物料搬运装卸设备。第二章 运输装备（书上第四章）运输装备是实现物料长距离运输的工具，对于社会物流，运输是其主要的工作任务之一。现代运输装备根据物料的铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输、管道运输等运输形式，对应分为：铁路机车与车辆、汽车、船舶、飞机、管道运输系统。除了管道运输系统的装备以外，运输装备多属于“移动”类装备（管道运输装备除外），而物料在运输过程中相对于运输装备是固定的。第一节 铁路机车与车辆 铁路机车与车辆包括铁路机车、铁路车辆和动车组。铁路机车用于提供不具备动力装置的编列铁路车辆的牵引动力。铁路车辆按用途又分为客车车辆、货车车辆、工程车辆、工务车

16、辆。客车车辆和动车组同属于客运车辆。货车车辆是铁路货物运输的主要物流装备。而工程车辆和工务车辆不用作为运输装备。铁路机车与车辆都属于轮轨方式行走的运输机械装备。一、机车 现代铁路机车主要包括内燃机车和电力机车。按其运用又分为客运机车、货运机车和调车机车。内燃机车以自身柴油机驱动，电力机车则通过车顶的受电弓装置从铁轨上方布设的架空馈电接触线网获得电能动力。二、客车车辆 我国铁路客车车辆的类别包括：硬座车、双层硬座车、软座车、双层软座车、硬卧车、软卧车、餐车、行李车、邮政车等。各种不同类别的客车车辆通常按客运需求编组成一列客运列车，一般在20节以下。动车组为牵引动力分散的一组客运车辆。三、货车车辆

17、 铁路货车车辆按其用途的不同，可以分为通用货车车辆和专用货车车辆。通用货车车辆的类别包括：棚车、敞车、平车、集装箱车、罐车、机械保温（冷藏）车，这类货车车辆的运用数量较大，适合于装运多种无特殊限定的普通货物。专用货车车辆的类别包括：矿石车、散装水泥车、粮食漏斗车、液化天然气车、长大货物车等，这类车辆仅用于装运单一、特定的货物。常用的单节货车车辆的货物装载量一般在60-80吨范围，数十节以上同类别或不同类别的货车车辆编成一列货运列车。铁路运输运量大，运费较低，运输速度较快。第二节 汽车 汽车是公路运输形式的物流装备，运输汽车也称商用车，又分为客运汽（或电）车和货运汽车（也称卡车）。客运汽车的类型

18、包括城市公交客车、长途客运汽车和轻型客车。货运汽车包括栏板式货车、箱式货车（及冷藏车）、罐车、集装箱挂车、自卸式（矿用）货车、散装粮食运输车、散装水泥运输车、混凝土搅拌运输车、专用轿车运输车、大件运输平板车等，其中栏板式货车、箱式货车（及冷藏车）、罐车、集装箱挂车、自卸式（矿用）货车是运用数量最多的货运汽车。汽车属于轮胎方式行走的运输机械装备，结构、种类繁多，通常按其大小还分成轻型车、中型车和重型车。一般汽车的车身较铁路车辆小且不能编列运行，因此承载小运量少，但其运输便携、快速，可以实现“门到门”的直达物流。第三节 船舶 船舶是水路运输形式的物流装备。船舶根据适航范围分成远洋运输船舶、沿海运输

19、船舶、内河运输船舶，统称商船。只要航道和船舶吃水条件允许，远洋运输船舶和沿海运输船舶也可以在内河航行，但内河运输船舶不能出海航行，因为远洋运输船舶的结构设施以及抗风浪航行的安全性设计要求比内河运输船舶高得多。船舶根据客货运输业务又分为客运船舶和货运船舶。根据装运货品的种类不同，现代货运船舶的技术类型包括杂货船及多用途杂货船、散货船、集装箱船、油轮、液化气船、冷藏船、滚装船、渡轮、驳船等，其中杂货船及多用途杂货船、散货船、集装箱船和油轮是运用数量最多的货运船舶。船舶体积大，目前的远洋运输船舶可以装载数万甚至数十万吨的货物，因此水路运输运量大，运费低，但其航行速度慢。第四节 飞机 飞机作为航空运输

20、形式的物流装备，通常按用途分为客机和全货机，也称为商用飞机。另有农业、林业、公务、航测、救护、消防等特殊用途的民用飞机。商用飞机按飞行距离（航程）又分为近程、中程和远程飞机；按运输量分为干线飞机和支线飞机。干线飞机的航程多在数千至一万二千公里，属于中、远程飞机，且载运量较大；支线飞机的航程一般在一千公里以下，属于近程飞机，载运量相对较小。现代商用喷气式飞机由机翼悬挂固定或者机身近尾部固定的二至四个大功率涡轮风扇式发动机驱动和推进，速度可达800km/h以上。但比之船舶和铁路货运列车，机舱容积相对较小，运能运量小，而且运费极高。通常客机内客舱的下部设置为货舱，因此除载客外，还能够装运少量的货物。

21、货机与铁路货车车辆、货运汽车、货运船舶不同，一般不按载运的货品种类分类，货机上的货舱也没有可装货品的特别区分。第五节 管道运输系统 管道运输系统是石油、天然气、水煤浆和企业流体产成品（如成品油）的长距离运输，以及供热蒸汽、城市民用燃气等输送的管道形式的物流装备（供水和排水系统不在之列）。以其铺设长、运量大、速度快、运费低、漏失污染少为特点。由于管道运输系统一次铺就，本身地点、位置固定，而流体形态的物料是沿其“流动”运输，因此管道运输系统也具备物料连续输送技术及装备的技术特征。管道运输系统通常按运输的物料种类，分为原油管道、成品油管道、天然气管道和固体料浆管道，其中固体料浆管道系统目前主要用于煤

22、炭料浆（也称水煤浆）的输送。管道运输系统的基本装备设施包括输送管道、储存库、压力站（泵站）、控制中心等。其中输送管道是最主要的部分，其直径多在数百至一千毫米。由于物料的管道运输形式是连续进行的，因此一定长度距离的管道两端，必须建造容积足够的物料储存容器以形成储存库。流体状态的物料必须依靠压力才能经由管道长距离输送，压力站就是管道运输动力的来源，每隔一定距离需设置一个压力站，物料通过其加压后向下一压力站输送，并实现逐站的连续“接力”运输。控制中心则进行自动化的物流量计量，远程监控设备运转，以及检测是否漏损。第三章 集装单元技术及装备（书上第八章）第一节 物流集装单元技术概述 物料集装单元化将需要

23、物流的同类物料或相近物料通过容器或捆扎方式集合。散料集中，若干小件组合变成大件。一、物料集装单元化的目的和作用 物料搬运过程中增加“物料活性系数”，首先使其可搬运；其次是便于运输输送、搬运装卸、存放仓储、销售采购，并且提高这些物流作业的效率（例如增加每一次的搬运量），节省物流费用；再则避免作业过程中物料自身被碰损或污损周边环境和其它设施设备。由于实际的物料形态不同，物流的难易程度也就不同，有些物料（某些农产品、玻璃器皿）几乎无法直接通过机械化的方式将其搬运。因此定义一个物料的活性系数i的等级：（低）0-4（高），分为五级。通过物料集装单元化，可由低向高增加。例如：一堆物料放在地上0集中放在盘内

24、1盘下垫起2盘下有轮3盘可吊放于车上并固定4（不同的物料定义i的方法不同）。i值越高物料搬运流动越容易，但相应实现其集装单元的器具所需的费用就增加。i的合理选择可以实现物料运输、搬运装卸、存放仓储、以及多次不同方式转运的“无缝”、“无损”、“不着地”衔接。二、适合物料的工艺或生产周转特征。物料的工艺或生产周转特征是指物料的产品工艺状态，包括：原材料、半成品、成品、废弃物、可回收利用物。三、物料的规并（或并归）物流可能性。特征相似的物料是否可以归并集装物流以及在技术方法上如何归并（在不影响物流质量的前提下提高物流效率和效益）。四、物料的集装单元形式及实现方法 无需容器：通过对物料的捆、扎、叠放、

25、成卷等方式方法一般对于长、大件及较重的物料。有容器（器具）：通过各种类型的桶（筒）、箱、筐篮、罐、盘、盒、料架、包袋、网笼等器具，对物料进行支托和盛装适用相对较小、较轻的物料。以及袋外再套网笼、盒外再装箱等复合集装单元形式。五、物料集装单元化的基本原则 实现物料集装单元化及其集装技术装备的基本原则是：标准化、通用化、系统化、配套化、节俭环保化。标准化是指执行国际标准和制定国家标准，使各种集装单元统一成系列，减少物流过程货物的换装。通用化是指集装单元应对各种运输形式和搬运装卸工艺畅通无阻。系统化是指集装技术的概念不应局限于集装容器，而要将生产过程和物流过程作为一个整体，一个互为联结的系统，以实现

26、生产及其物流的效率、效益最大化。配套化是指集装单元与相关物流系统的作业技术、装备技术、包括物流设施尽可能的配套，减少过渡环节便于管理。节俭环保化是指避免集装单元器具一次性使用，做到循环周转使用。第二节 集装单元装备（器具）类型 集装单元装备（器具）的类型包括：一、集装箱 材料通常为钢铁，坚固耐久防水。当运输形式及其运输装备变化时，箱内货物不需换装，货物因而可以只经过一次装运直达目的地，实现快速装卸、转运和“门到门”的直达物流。集装箱的技术种类有：杂货集装箱、冷藏集装箱、罐式集装箱、散货（散料）集装箱、敞顶集装箱、框架集装箱、垃圾专用集装箱、航空集装箱和铁路集装箱。集装箱已标准化，常用的规格尺寸

27、为：长度20ft（英尺）和40ft（分别约6.1m和12.2m），宽度8ft（2.438m，1ft=0.3048m），高度8ft6in（8英尺6英吋，也称为“低箱”）和9ft6in（也称为“高箱”）。二、托盘 托盘的规格尺寸为：1000mm1000mm、1100mm1100mm、1140mm1140mm、1200mm800mm、1200mm1000mm、1200mm1200mm，1219mm1016mm（即48in40in）。三、周转箱（盒）四、集装笼五、集装架六、集装桶（筒）七、筐篮八、集装袋第三节 集装单元装备的运用要求 在满足物料的形态特征以及工艺或生产周转特征的基础之上。一、运用要求

28、集装单元自身摆放稳定，不会翻倒，便于搬运；对于所盛的物料放置稳定，不会碰损，便于取出。二、非标准的集装单元的设计要求 结构上：有支腿、垫块或抓钩、吊环，便于起重吊装搬运作业；对于器具内不同形状的物料考虑固定、摆放的方法，或者分隔、加支撑、加盖等。集装单元的材料：质轻，有强刚度等机械特性要求。习题1.设计一个已精加工过的阶梯轴的非标准的集装架。该阶梯轴中部直径为80mm，长度600mm；两端直径各为50mm，长度各为100mm（总长800mm）要能够多放几根。要求：用 CAD 或 UG 绘图。该集装架的最大外形尺寸：长宽高=1200mm1000mm1200mm。结构上：有支腿、垫块或叉孔，便于叉

29、车作业且不会翻倒；考虑各根轴摆放稳定，之间不能接触相碰，放入、取出容易。第四章 物料搬运装卸设备（书上第三章）第一节 物料搬运装卸设备概述一、物料的搬运装卸作业 物料搬运装卸是通过起重、搬运等机械设备，短距离地改变物料空间位置以及一次只移动一件或一部分物料的作业，例如将物料装上运输装备或从其上卸下，将物料在不同的运输装备之间转换放置等。相应使用的起重、搬运机械设备的全体称为物料搬运装卸设备，其以抬起、托举、抓取、吊运等克服物料重力的工作方式，反复、短暂、断续或间歇地经历抬升物料、移动物料、卸下物料、再回到原处的过程，因此是一种工作负荷不断变化的机械装备。大多数的物料搬运装卸设备在其作业过程中，

30、自身往往也需并且能够短距离地行走或移动。物料搬运装卸的要求：机械化作业；安全性；物损少（物料和搬运装卸设备在作业过程中均不损坏）。物料的搬运装卸应该在集装单元化的基础之上，不同类型物料的搬运装卸难易程度不同。二、物料搬运装卸设备的分类1、各种类型的起重机械。起重机械的工作方式及其特征：采用上方吊钩、索具、抓斗、电磁吸盘、集装箱专用吊具等起重吊具的吊升、抓取形式移动搬运物料。起重机械有不同的专业用途。起重机械的物料搬运空间可分为：直角坐标系和圆柱坐标系。起重机又分为自身固定式和可行走式（以轮轨或轮胎、履带方式行走）。起重机械可与各类物流运输装备和物料输送设备配合，形成物料流动的全过程机械化、自动

31、化。起重机械的主要机构：起升机构起升机构由（1）电动机或内燃机，经（2）制动器（3）减速机，拖动（4）钢丝绳卷筒，联接（5）吊钩滑轮组等的组合。较大的起重机设置两或三套独立的起升机构，分别联接主钩和副钩（其起升重量较小）。吊臂变幅机构（改变作业半径）吊臂变幅机构（改变作业半径）（1）四连杆机构，通过变幅杆变幅；（2）钢丝绳牵拉吊臂变幅；（3）液压缸驱动、作用吊臂变幅；（4）钢丝绳牵拉小车移动变幅。大车行走机构大车行走机构轮轨式（承重大），起重机械一般有“四条腿”，每条腿下铰接均衡梁，各均衡梁再铰接多个台车架和钢制车轮；由电机（外部提供电力）拖动经减速机驱动车轮移动。轮胎式（内燃机驱动），如同车

32、辆可自由、独立转向行走，相对承重小。履带式（内燃机动力），可自由、独立转向行走，承重较大。小车行走机构小车行走机构轮轨式，也称起升小车，起升机构的电动机、制动器、减速机、钢丝绳卷筒等设置在上；另设有小车自身的横向移行机构，该机构同样包括电机、制动器、减速机。2、其它形式的物料搬运装卸设备。一般采用下方托举的方式移动搬运物料。第二节 起重机械一、桥式起重机 桥式箱梁结构，直角坐标系搬运空间。跨坐在车间上方两侧导轨梁上，起重量数十至数百吨。二、门式起重机 龙门式箱梁结构，直角坐标系搬运空间。露天货场或堆场作业，起重量数十至数百吨。三、装卸桥 悬伸桥臂、桥架形箱梁结构，直角坐标系搬运空间。港口沿岸壁

33、设置作业，起重量数十至一百吨。又分为集装箱装卸桥（采用专用集装箱吊具搬运集装箱）和散货装卸桥（采用抓斗装卸散货）。四、电动葫芦梁式起重机 桥式轻便型结构或梁架结构，直角坐标系搬运空间。室内作业，起重量小仅为数吨。五、门座式起重机 门座式箱梁结构，圆柱坐标系搬运空间。上部机身和吊臂可水平转动，吊具为吊钩或抓斗，港口岸壁或船厂作业，起重量数十至数百吨。六、塔式起重机 衍架结构，圆柱坐标系搬运空间，电动轮轨移动式或固定式，塔身为分段装配式可改变高度。一般用于建筑工地，起重量在数十吨以下。七、旋臂式起重机 箱梁或衍架结构，圆柱坐标系搬运空间，固定式。一般设置在杂货船或多用途杂货船上以及港口岸壁，起重量

34、数十吨以下。八、集装箱起重机 除了集装箱装卸桥以外的各类集装箱起重机，配置集装箱专用吊具，用于堆场上集装箱堆垛、搬运作业。技术类型有：（1）轨道式集装箱龙门起重机；（2）轮胎式集装箱龙门起重机；（3）集装箱跨运车（比之轮胎式集装箱龙门起重机体积小，且无小车行走机构），轮胎式行走；（4）集装箱正面吊运式起重机（液压缸驱动箱梁型伸缩吊臂），轮胎式行走。九、流动式起重机 多为圆柱坐标系搬运空间，机动性高。技术类型有：（1）汽车式起重机（汽车吊），普通货运汽车底盘上设置起重机，液压缸驱动箱梁形伸缩吊臂。起重量数十吨。（2）轮胎式起重机，专用型汽车底盘车轮多，液压缸驱动箱梁形伸缩吊臂或衍架式吊臂。起重量

35、数十至数百吨。（3）履带式起重机，专用型履带式工程机械底盘，衍架结构吊臂。起重量可达数百吨。（4）列车式起重机（作为救援列车或用于铁路施工），可沿铁轨行走，箱梁形伸缩吊臂，起重量可达数百吨。（5）船舶式起重机，是专用起重船（浮吊、浮式起重机），分为自航式、拖航式；衍架结构吊臂，吊臂可作水平回转（圆柱坐标系搬运空间）或只可变幅不可回转。起重量特大（最大已达七千五百吨）。第三节 叉车 叉车通过前货叉伸入物料或托盘下然后抬起搬运物料。货叉由叉架上的导轨约束并导向，可作升降运动；叉架可倾摆，货叉和叉架通过液压缸驱动。叉车的行走方式为内燃轮胎式、电瓶轮胎式。叉车的技术类型包括：平衡重叉车、叉腿式叉车、前

36、移式叉车、侧面式叉车、吊运式集装箱叉车、抱运式集装箱空箱堆高（叉）车等。改变叉车的叉具（也称叉车属具），可以扩展叉车的用途；叉车的叉具有多种结构形式。第四节 其它形式的物料搬运装卸设备一、电梯。分为客运和货运，垂直升降搬运，轿箱-对重平衡配置原理，由上方的起升机构提供动力，轿箱由导轨限位并导向。搬运量为数吨。二、液压升降台（车）液压缸驱动剪式连杆机构或多个平行四边形连杆机构扩展运动的液压升降台（车），通过平台（托板）垂直升降搬运物料。平台上还可以设置物料连续输送装备，从而组合成既可升降搬运物料又可水平输送物料的复合型物流装备。搬运量可达数吨。三、装载机 通过铲斗铲挖并搬运物料，铲斗由液压缸驱动

37、的产臂（构成连杆机构）带动，以内燃机为动力。铲斗的容积可达数个立方米，相应的物料搬运能力为数吨。四、搬运机器人（机械手）有多个自由度，通过末端的夹爪夹取、夹持物料或加工工件。一般用于生产型企业的生产线上，作为其间的自动化物料传送、搬运设备。搬运量一般较小，为数千克至数十千克。五、叉式搬运车 人力或电动，其上仅设有液压缸助力抬升的货叉，作为简易轻便型的托盘类货物的搬运、移动设备；没有叉架，因此货叉不能够升降、不具有堆高的功能。搬运量可达两吨。六、液压堆高车 分为手动、电动液压堆高车。如同叉车，设有叉架和货叉，货叉由手动或电动助力的液压缸驱动在叉架上升降；比叉车占地小，搬运货物时重心位于堆高车的两

38、条前腿之间；人力拖行或者电动、自行移动。搬运量可达两吨左右，升降高度可达十数米，用于仓库中针对货架或者车间内物料的堆高、搬运作业。七、平板搬运车 四轮小车，分为无自行动力的搬运车（数辆串接通过另外的内燃牵引车拖动），以及有动力能够自行的搬运车（也称电瓶车，蓄电池蓄能）；还分为轮胎式行走和轮轨式行走（专用于车间内搬运）。八、自动化搬运小车（AGV）能够按地面预设的路径自动化行驶的搬运小车。自动识别方法为光电识别、磁识别、计算机路径规划等。九、铁路翻车机 是专用运煤敞车的快速卸车设备，一般一次翻转卸三节。翻车机上固定住敞车，然后车厢连同铁轨绕车钩连接轴线转动160左右。第六章 企业物流系统（增加部

39、分）第一节 企业物流系统概述一、企业内部物流系统的构成 物料流动从外部社会（通过运输）生产企业内部生产流转（通过存储、运输）外部客户（通过运输）。企业内部物流功能及作业环节：检验，运输，搬运装卸，存储，堆放，配送，包装，物流信息传递（与企业生产管理有关）。进入企业的物料按一定的生产工艺、工序，借助一定的物流装备，从企业外部、一个车间或部门或工位，向另一个车间或部门或工位，以及再向企业外部的流动过程整体，形成企业的物流网络、物流系统。企业物流系统分为六个部分：1、企业供应物流供应商与企业之间为生产所需原材料、半成品、零部件、备品及其它物资的采购、供应所产生的物流。2、企业生产物流生产过程中，原材

40、料、零部件、在制品、半成品、产成品在企业内部的物流。3、企业销售物流生产企业（及商业流通企业）出售商品过程中所产生的物流。4、企业周转物流企业内部生产所用的物流器具（集装单元装备）和工装夹具等周转返回使用所产生的物流。5、企业回收物流企业内部不合格产品的返修，可利用副产品、余料的分类、收集、搬运、存储、处理等作业所形成的物流。6、企业废弃物物流生产和商品流通过程中产生的废弃物、失效物品的分类、收集、搬运、存储、处理等作业所形成的物流。二、企业物流的作业目标 企业物流与生产工艺流程的关系：物流应配合、围绕生产工艺；生产工艺也可作适合物流的调整。从原材料到产成品的整个物流过程，物流信息、管理信息始

41、终贯穿其中，以提高作业效率。快速响应对于需求的处理时间短。物流质量要求“零缺陷”，保证物流系统正常运作，受干扰影响小。最低库存加快周转率，库存占用资金是企业的经济负担，“零库存”是理想目标。整合运输与配送小批量集合运输。第二节 制造型企业的生产设施布置形式 （一般按生产工作流程形式分类）。一、工艺原则布置 机械制造行业常用，也称机群布置或功能布置形式，成组技术布置也属于，适合零部件产品生产。分为排队型、散状、中心型、封闭型、集中区域型、分区型等。二、产品原则布置 装配线、生产线、自动线布置形式，适合少品种大批量产品生产，以及装配作业。分为直线式、环型、U型、折线型等。生产设施位置确定不可变，物

42、流路线基本不可变。三、三、定位布置 针对于大产品的制造和装配，例如飞机、船舶、大型机械。四、综合（混合型）布置 部分生产设施按工艺原则布置，部分生产设施按产品原则布置。第三节 按产品原则布置的生产线节拍计算 （生产线平衡及消除“瓶颈”的计算）。生产纲领 Q 年产量；生产节拍（分钟）T 单件产品的生产周期；全年生产时间 S：S=工作日/年班数/日时数/班60；Q T=S T Q 生产线负荷率%（取0.7-0.9）。工艺时间 Ty 单件产品所需的全部生产时间，或指在生产线上的全部生产流程时间；工位加工、操作的固定位置或地点；工位数 G产品流经的生产线上全部工位的数量；工位时间 Tw 产品在各工位上

43、的时间；Tw=Tc+Tl=T Tc 产品的停留加工（静止状态）时间；Tl 产品移动转换工位的时间；（应使Tc Tl，才有高的生产效率）。Ty=TwG=TG=（Tc+Tl）G 由于生产线上 T、Tl 一致，而 Tci 不一定完全相等，因此实际最小节拍 T 不得不满足：T=max（Tci）+Tl 所以各工位上的 Tci 应相近工序分散原则；可以增设相同的操作工位数。习题2.某产品的生产纲领为20万件，在自动化生产线上进行装配加工，该自动线设置上料、下料工位各1个，分步序的装配工位11个，清洗、检测等工位3个。确定两班制生产，每班工作8小时，年工作日250天，自动线负荷率85%。已经过调整使得各工位

44、上的实际工序时间从1.9至2.5分钟不等，各工位上工件的流动转位时间（包括辅助时间）均相同，为0.5分钟。试求：（1）该自动化装配生产线的工件停留操作时间Tc、工位时间Tw、生产节拍T；（2）该生产线需设置几条，为什么？（3）该产品的工艺时间Ty。第三节 企业物流系统合理化原则（体现了技术和方法的综合）近距离原则；物流量优先原则（物流量大就近布置）；避免迂回和倒流原则；在制品库存最少原则；集装单元和标准化搬运原则（物料集装化，标准化集装器具的应用水平高）；简化搬运作业、减少搬运环节原则；物料重力利用原则（位能转动能，但需防止该过程中物料碰损）；合理提高物料“活性”系数（度量物料“流动”难易程度

45、的指标）；提高搬运的机械化水平；符合人机工程原则（人与机器关系，人的操作省力、安全）；自动化原则；系统化原则；柔性化原则（适合柔性化生产，可调整、变动）；环境要求原则。第七章 物料连续输送装备（分开部分）第一节 物料连续输送装备概述 物料连续输送是通过自动化的输送机械装备，在相对较短的距离内将物料以恒定的速度连续不断地从空间某一确定的位置输送至另一处。由于物料的输送是连续进行的，因此其输送距离的长短直接决定了物料连续输送机械装备的长度及高度。用于煤炭、矿石等原料输送的机械装备可能长达数千米，某些制造型企业的装配线上，用于零部件输送的机械装备也长达数百米，而某些自动化设备上附属的输送装置或输送机

46、，其长度仅在数米之内。物料连续输送装备以恒定速度、连续方式、中短距离、限定方向、自动化地移动物料，从而形成连续的或脉动性的物流。与运输装备不同的是，采用连续输送型机械装备输送物料时，装备的机身或机体本身固定而不行走移动（或者仅作自身角度及短距离的位置调整），通过自身机体上作定向运动的载体部件以从下方托举的方式移动物料（气力式输送机除外），该载体部件携带或载运物料移动时，由机体承重并受机体导向。与物料搬运装卸设备不同的是，连续输送型机械装备虽然也在“搬运”和“移动”物料，但该移动过程是连续的，而不是分为多次且分别进行的。物料连续输送型机械装备可以水平、垂直、倾斜地输送物料，输送速度通常也能改变，

47、但物料连续输送型机械装备不适用于输送体积和重量很大的物料，而适用于输送较小的件料、板片状料、块状料、散粒状料、粉状料、无定形的植物类物料等。物料连续输送装备对企业的生产物流也起着重要的作用，是生产系统按规定的节拍稳定生产过程的硬件联系。它还可以作为运输物流或搬运装卸的衔接、配套装备，且与仓储设备或物流分拣装备、物流包装装备集成，作为这些物流装备实现自动化作业的有机组成部分。现代物料连续输送装备向着高速、大运量、长距离的方向发展，并形成专业化的物流输送。各类物料连续输送机械装备通常是根据物料的性质及外形特征亦即物料的形态特征而设计并工作的；因此在选择和应用物料连续输送装备时，也应根据被输送的物料

48、的形态特征，以及物流量、物流质量和环境保护要求而加以综合考虑。第二节 物料连续输送装备的类型 物料连续输送装备一般依据其输送机械的工作原理进行分类，包括：带式输送机、辊道式输送机、滚子式输送机、链板式输送机、悬挂式输送机、斗式提升机、埋刮板式输送机、螺旋式输送机、气力式输送机、振动式输送机、料斗式输送机、斗轮式堆取料机、连续型散货装船机、连续型散货卸船机等。一、带式输送机 张紧的皮带和下方托辊的组合。输送量较大适合于输送规则或不规则的成件批量物料、集装单元形式的物料、无定形的植物类物料、散料等，特别适用于输送物流量较大的煤炭和矿石。皮带易磨损。二、辊道式输送机 链轮链条牵引横向连续排列的长辊子

49、构成辊道；另有无链轮链条牵引的无动力自转式。承载重量大，能够输送体积和重量相对较大但外形规则的物料。适用于输送成件的物料或集装单元形式的物料。三、滚子式输送机 无动力自转式短滚子横向以及沿滚动的线速度方向连续排列所构成。适用于较小、外形规则的成件物料的短距离、转向输送。四、链板式输送机 由链条牵引、沿约束导轨行进的连续排列导轮和这些导轮轴上支承的水平托板（即链板）所组成，物料放置在链板上随链板移动从而实现输送。适用于较规则外形的成件物料或集装单元形式的物料的输送。五、悬挂式输送机 架空形式，由链条牵引、沿约束导轨行进的连续排列导轮和这些导轮轴上悬挂的吊架或吊篮所组成，物料吊挂在吊架或吊篮上随吊

50、架或吊篮移动从而实现输送。适用于较大的不规则物料、较大的件料的立体、转向输送。或者由钢缆牵引并在钢缆上排列的吊架、吊篮、货箱、轿厢组成缆车。六、斗式提升机 垂直或倾斜设置形式，由链条牵引、沿约束导轨行进的连续排列导轮和这些导轮轴上铰接固定的斗形容器及其整体的外罩矩形机筒所组成。物料在循环周转的斗形容器内垂直或倾斜向上提升输送；承载量小，适用于粉、粒状散料的输送。七、刮板式输送机 水平或倾斜设置形式，由链条牵引、沿约束导轨行进的连续排列导轮和这些导轮轴上固定的刮板及其整体的外罩矩形机筒所组成。或者由带式输送机和输送带上间隔排列的竖直刮板及其整体的外罩矩形机筒所组成。物料在机筒内受循环周转移动的刮