生产线物流技术设备概况
生产线物流技术设备概况
我国现代物流技术与设备的应用大多效仿西方发达国家。许多企业从物流配送着手，开展企业分销物流的整合和优化。如海尔等大型企业，通过建造物流中心来整合成品物流，以满足客户供货时间要求，降低库存与物流成本。在优化配送物流的同时，许多企业也意识到采购供应物流的重要性，以汽车制造商为代表的大型企业开始着手研究采购供应物流问题，通过原材料的集中采购和统一储运管理，缩短原材料的筹措时间，降低供应链上游环节中的总库
我国现代物流技术与设备的应用大多效仿西方发达国家。许多企业从物流配送着手，开展企业分销物流的整合和优化。如海尔等大型企业，通过建造物流中心来整合成品物流，以满足客户供货时间要求，降低库存与物流成本。& 　　在优化配送物流的同时，许多企业也意识到采购供应物流的重要性，以汽车制造商为代表的大型企业开始着手研究采购供应物流问题，通过原材料的集中采购和统一储运管理，缩短原材料的筹措时间，降低供应链上游环节中的总库存，从而降低采购物流总成本。一汽大众目前正在推动的采购物流优化项目就是一个典型代表。 　　我国目前对生产物流的研究仍处于起步阶段，专业化分工不够明确。生产线上物流技术设备的选型和布置一般都是由传统的工业设计院（公司）来承担，很少有专业的物流规划公司介人。这种现象导致了许多生产线布局缺乏整体性和柔性，物料搬运设备配置不合理，物流路线不顺畅。物流设施所占面积和物流线路问题成为制约生产能力扩大的“瓶颈”。因此，深入研究生产线物流技术设备的选型和布置是摆在我国物流科技工作者面前的一个重要课题。 　　物流容器----生产物流的基本单元 　　为了便于物料的储放和机械化作业，现代化生产线无一不采用物流容器。物流容器同时发挥着保护物料品质和方便搬运的重要作用。从规格上可将物流容器分为标准容器和专用容器两种： 　　按照国标尺寸与技术要求制造的物流容器。这类物流容器不仅适用于一个企业&内部，而且适用于整个供应链，乃至跨行业的范围。物流容器的标准化是社会大物流整合的前提，世界上各地区标准不一。例如欧洲托盘的标准尺寸为1200mmX800mm，它是以通用卡车运输尺寸优化为前提，工业应用中还常采用1200mmX1000mm的所谓工业托盘（化工托盘），它与美国的标准尺寸一致。而日本的托盘尺寸则是基于集装箱的尺寸优化，标准尺寸为1100mmX1100mm。在标准托盘尺寸确定后，便可相应制定各种标准容器的尺寸链，它们要与标准尺寸相匹配（如600mmX400mm，400mmX300mm等）。 　　专用容器一般仅限于企业或同一供应链上使用，是用于储存特殊物料的容器。例如汽车行业引入了大量专用的物流容器，用以储放各种形状各异、表面品质敏感的物料（如外饰件、玻璃制品等）。为了便于运输和储存，这类容器的外型尺寸一般也与标准尺寸链相匹配。 　　从使用频次上可将物流容器分为一次性和重复使用容器。基于环保要求，一次性物流容器将逐步消失，重复使用的物流容器正在走向全球大周转。德国大众公司向一汽大众CKD（进口件）供货就已采用可重复使用的物流容器。这不仅有利于环保，而且其经济效益也已得到证实。 工位器具----看板管理实施的辅助工具 　　基于人机学理论和工位空间的有效利用，生产线旁可引入相应的工位器具来摆放物料和其他生产辅助材料。除常见的工作台和储存柜外，生产线旁常用到重力滑移式轻型货架。装满物料的料箱自动滑移到生产线旁，以便于装配工人抓取物料。空料箱则被置于底层或顶层倾斜方向相反的滑移架，使其自动滑移到物流通道方向。物流工人用满箱换空箱方式巡回供货，实现生产线供应的看板管理。 　　集成仓库技术----生产环节间的调节阀 　　生产各环节间很难实现100％地同步生产，从经济学角度来看，必要的中间产品库存是合理的。这些中间产品应就地储放，而不应放在远离生产线的物流中心。而生产厂房的面积有限，造价高。如何有效利用空间，存取便利又美观实用便成为选择生产线中集成仓库技术的关键点。现代生产线上常采用的集成仓库技术包插全自动料箱立体库、垂直回转货柜、水平回转货架系统和重力滑移式货架系统。 　　全自动料箱立体库主要用于快速周转的整箱物料存放，经常只需建一两个巷道，将其集成在生产线旁的适当位置．既美观，又实用。一般是整箱出入，效率很高：自动回转货柜和水平回转式货架系统一般用于周转速度较低的小件物料和工具类物品的存放，很少整箱出库，这种技术特别适用于分拣理货，按生产线需求取出指定数量的物料，送到生产线：重力滑移式货架系统适用范围最广，它既便于整箱快速出入，又有利于分拣和理货。在利用厂房高度方面，全自动料箱立体库和垂直回转货柜最佳，它们皆可充分利用厂房的空间，而水平转动式货架系统和重力滑移式货架系统则只能在人力可及的高度范围内使用。 叉车、拖车----生产环节间运输的机械化 　　叉车和拖车是生产车间最常见的搬运设备，叉车多适用于短距离托盘和仓储笼运输，拖车则可用于其他非标准尺寸物料远距离的运输。按环保要求，厂房内应采田电力和燃气驱动，而且燃气驱动应安排相应废气过滤系统：柴油发动机系统不应用于室内操作：因为叉车和拖车技术成熟，且广为业内人士熟悉。在此不再一一细述。 　　无人小车技术----生产环节间的运输自动化 　　自动导引无人小车技术的应用，使厂房内的物料搬运实现了全自动化：无人小车的分类方式很多，常见的分类方式为货物取放形式和导引系统。按货物取放形式可分为：正面叉取式、平台上下举放式、侧移式取放（利用辊柱运输机、链式运输机或伸缩又）： 　　正面叉取式无人小车与叉车原理类似，小车在托盘前转向定位，使叉子正对托盘，以便取放托盘。这类无人小车需要较大工作区域来实现取放货物作业。平台上下举放式小车装有一垂直升降平台，小车在驶入货物下方后平台提升，实现取货功能这种无人小车只能取放备有辅助台架的货物，但非常节省空间。侧移式取放货物无人小车利用自身携带的侧面移动式运输机，将货物从小车侧面拉到小车上，这种方式的小车造价较高，但使用灵活，占空间少。 　　从导航系统可将无人小车分为如下几类：激光制导系统、电磁制导系统、光学制导系统、电感制导系统。其中电感制导系统是传统的制导系统，但因要埋没电感线，变动柔韧性差，正逐步被其他技术取代。新型激光制导系统正在得到推广应用，由于它是根据固定在参照物上的反光条来计算其空间位置，因此行走路上可根据需要随意改变。无人小车总体造价较高，上此系统前应进行详细经济核算，避免投资效益达不到预定目标。 　　垂直运输机----连接跨越楼层的生产环节 　　现代物流学不主张跨越楼层的物流搬运，因为垂直运输设备经常成为物流体系中的瓶颈。然而由于受地皮价格飞速上涨的影响，有些厂房不得不向高空发展。这就要求设计人员在布置各楼层业务时，从物流原则出发，合理设计垂直物流走向，避免大量物料往返搬运。以体积和重量为评价指标，按金字塔设计业务分层----体积大、重量大的货物在下，体积小重量轻的产品在高层生产。设计垂直运输机时一定要考虑到未来的发展和应急情况下的备用物流方案。 　　吊车----三维物流作业 　　吊车的使用具有行业性，如钢铁企业常采用吊车来实现车间内的物流运作。吊车作业灵活，不受地面物流线路的约束，适用于重型物料的车间内搬运。对吊车的分类研究文章很多，本文不再赘述。 连续运输设备----生产线JIT的关键 　　连续运输设备的使用为生产各环节的同步生产提供了良好的技术前提，尤其是在汽车、电子、食品、医药、烟草生产等行业，连续运输设备已得到广泛应用。连续运输设备可分为两类：支持在地面的连续运输设备和悬挂在半空中的连续运输设备。电子行业大都采用第一种方式，而汽车行业两种设备都有成功应用的实例。 　　与一般连续运输设备相比，生产线连续运输设备对噪音、人身安全保护、人机学以及可靠性要求更高。因为一个连续生产线一旦因技术故障停止生产，其经济损失是十分巨大的。在实际应用中，不仅技术问题会干扰连续生产线。而日物料筹措一旦出现问题。也会影响生产包装线----生产物流与配送物流的核心。 　　包装线的机械化和自动化是生产物流现代化的最后一个环节。它是与配送物流无缝对接的接口点。先进的包装设备不仅有利于提高工作效率，降低包装成本。同时对保证贡量和缩短生产流程时间也大有益处。自动打包机、自动印刷机和打标签设备以及机器，人码托盘系统都将会为我国生产物流的现代化提供有利的的技术支持。 　　生产线物流布置实例----奔驰微型汽车制造厂 　　坐落在德法边境上的奔驰微型气车制造厂就是根据现代物流理念设而成。生产线采用悬挂式连续运输机来来保证制造厂的同步生产，与总装厂相配套的关键部件供应商也都直接将其生产厂建在微型汽车生产的旁边，与总装厂之间通过连续运输设备将其生产与汽车总装线的节拍匹配起来。从而实现了真正意义上的“零库存”和JIT生产管理生产。
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深圳市海文思科技有限公司第一章 物流技术与装备概述
物流技术与装备的发展现状和发展趋势
&&& 一、国外物流技术装备的发展现状
&& &（一）从仓储设备和装卸搬运机械设备来看
初期货物的输送、存储、装卸、管理、控制主要靠人工实现，后来随着科学即技术的发展，机械化程度有了一定提高，开始运用各种各样的传送带、工业输送车、起重机等来移动和搬运物料或货物；用货架、托盘和可移动式货架存储物料；用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备的运行。
20世纪50年代末和60年代，自动化技术对装卸搬运技术的发展起到了极大的促进作用，相继研制和采用了AGV、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。
20世纪60年代，随着计算机技术应用到AGVS的控制和管理上，AGVS进入到柔性加工系统（FMS），成为生产工艺的组成部分，从而得到迅速发展。20世纪70年代和20世纪80年代，旋转式货架，移动式货架，巷道堆垛机和其他设备都初步实现了自动控制，并越来越多地应用与生产和流通领域的物流系统中，物流效率大大提高。
20世纪80年代以后至今，装卸搬运机械设备又上了一个台阶，大型起重机，自动运输机，自动上下料机械，智能型装卸堆垛机器人等快速，高效，自动化的物流机械设备的应用，提高了装卸搬运设备的协调性，极大地推进了世界各国物流业的迅速发展。
AGVS变化更大，它采用先进的驱动技术和控制系统，逐步实现智能化、自动化作业。目前世界AGVS的保有量为15000套以上，拥有10万台左右的AGV。起重机械大型化发展势头强劲，当前，世界上的浮游起重机最大起重量已达6500t，最大的履带起重机起重量为3000t，最大的桥式起重机起重量为1200t，堆垛起重机最大运行速度达240m/min。
&& &（二）从运输设备看
从运输设备来看，20世纪50年代，散货船的载重量一般是几千吨至1万吨，运输的货物是以煤、大宗建材为主。水运工艺的第二次革命是将谷物由袋装改为散装，还将某些本属于散货的件货（如化肥）也改为散货运输，因此，出现了5~8万吨级的巴拿马型散货船。1987年韩国还建成了超巴拿马型的散货船，其最大载重量达到36.5万吨。
20世纪60年代末，在公路上首先出现了集装箱运输。集装箱运输因为具有能实现全部机械化作业、提高装卸效率、提高货运质量、适合组织多式联运的运输方式等优点，改变了件货运输和装卸的落后状况。因此，很快地应用到水路运输上，并引发了水运工艺的第三次革命。1976年出现了第一代集装箱运输船，其载箱量仅为200TEU，航速22kh。经过20多年的发展最近下水的第6代超大巴拿马型集装箱船，其载箱量高达8700TEU，航速达到了36kh。另外，为满足不同货物的运输要求，还出现了各种专用船舶如液货船、滚装船、载驳船、冷藏船等。
汽车运输快捷、方便，能做到“门到门”输送，满足小批量、多品种的原材料、产成品的输送要求，因此，近年来公路运输发展迅速。但普通的载货汽车只能完成一般的货物运输，为满足输送货物的特殊要求，出现了越来越多的专用车辆，如自卸车、罐式车、冷藏车辆等。
轮胎起重机、汽车起重机等流动式起重机在20世纪50—60年代起重量大多为5t、8t。以后，通用型流动式起重机以中小型为主，起重量在40t以下，专用型流动式起重机向大型化发展。为满足大型石油、化工、冶炼设备和高层建筑构件***等的需要，已生产了起重量800t的轮胎起重机．汽车起重机的起重量达到了1000t，主臂架长度121m。
为了提高装卸效率，散货船舶的装卸从采用门座起重机等通用设备发展到用装船机、卸船机等专用机械。目前亚洲最大的抓斗卸船机的生产率达到2500t/h，而移动式煤炭装船机的生产率达到了10000t/h，弧线式矿石装船机的生产率则达到了16000—20000t/h。
&& （三）信息技术对现代物流的支撑作用—以美国、日本为例
1、信息技术对美国现代物流的支撑作用
信息技术是美国物流业近年来发展最为活跃的领域。随着各种先进信息技术广泛地应用于实际的物流业务中，优化的物流运作流程通过软件整合，经过多年的反复优化，已形成成熟的系统管理软件标准。统一的系统管理软件标准使得美国各物流企业得以在统一的管理平台上进行研发。
美国的物流企业采用的信息技术标准主要有以下几个方面：
&&& 1、美国的物流企业普遍通过采用条形码技术和射频识别技术来实现信息采集的效率和准确性。在企业内部通过基于互联网的电子数据交换技术来实现内部订单的收集、审核、处理、结算等步骤。
&&& 2、在仓储和货物运输中采用成熟统一的管理、运输、定位、跟踪系统。货物在运输过程中全程得到跟踪，甚至可以由卫星全球定位系统根据需要临时进行途中调配，这种先进的物流调配方式后来得到日本物流行业的推崇，并且在日本迅速流行起来。
&&& 3、为降低供应链物流总成本，提高供应链竞争力，美国的物流企业实现供应商与客户信息共享，将企业的生产状况与客户需求动态化、透明化，通过广泛采用各种供应链管理技术，以“信息替代库存”，即传统的库存概念越来越模糊，虚拟的数据仓库逐渐占据主流。在这种高效率的管理模式下，美国很多企业的产品可以在仓库停留时间不超过15分钟，客户甚至可以通过网络装配产品并上线生产，数十个小时之后即可组织物流发货。
美国物流企业信息化的成功极大地推进了美国的物流信息服务业，造就了一大批优秀的供应链软件提供商。在激烈的竞争下，美国的供应链软件提供商专业化程度越来越高，在物流功能软件、供应链管理与计划执行系统软件、企业资源管理软件领域中都有相应的享誉全球的软件服务商，它们以其领先的研发实力和雄厚的资金占据着全球具有绝对优势的市场份额。
美国在物流的网络化以及随后出现的第三方物流、第四方物流方面之所以能够独领风骚，在于美国物流理论的长期发展与自我完善和物流行业的迅速而深入的信息化进程。美国物流行业能够扮演长期领导全球的角色在于其观念紧跟时代发展，敢于创新并实践的思维。这种思维值得众多发展中国家借鉴。
① 速度更快。仓库规模的扩大与快速客户响应显然是一对矛盾。要做到在极短的时间内完成拣选、配送任务，只有不断提高物流新生力量的运行速度和处理能力。因此，堆垛机、拣选系统、输送系统等物流装备总是朝着高速运转目标而努力。
&&& ② 准确度更高。除了追求更快的运行速度，更高的精度也是客户对物流装备的一致要求。没有准确性，速度再快也将失去意义。因此，各厂商纷纷采取先进的技术满足客户对物流设备高准确谍报的要求。
&&& ③ 稳定性更好。配送中心为满足客户即时性需要，对物流系统的稳定，可靠运行提出了很高的要求；在制造企业，物流调和是不是生产设备，却对生产设备高效率运行起到很大作用，同样不允许因经常发生故障影响正常生产。所以，为保证物流系统连续安全运作，物流装备的高稳定性、高可靠性越来截止受到各厂商重视，物流装备的保用期逐渐延长。此外，物流装备的先进性还体现在生产工艺的不断进步，使产品得到很好的控制。
2、信息化。人们对信息的重视程度日益提高，要求物流与信息流实现在线或离线的高度集成，使信息技术逐渐成为物流技术的核心。物流装备与信息技术逐渐成为物流技术的核心。物流装备与信息技术紧密结合、实现高度自动化是未来发展的趋势。
目前，越来越多的物流设备供应商已从单纯提供硬件设备，转向提供包括控制软件在内的总体物流系统，并且在越来越多的物流装备上加装电脑控制装置，实现了对物流设备的实时监控，大大提高了其动作效率。物流装备与信息技术的完善结合，已成为为各厂商追求的目标，也是其竞争力的体现。现场总线、无线通讯、数据识别与处理、互联网等高新技术与物流设备的有效结合作用，成为越来越多的物流系统的发展模式。无线数据传输设备在物流系统中更发挥着越来越大的作用。运用无线数据终端，可以在货物接收、储存、提取、补货等信息及时传递给控制系统，实现对库存的准确掌控，借由联网计算机指挥物流装备准确操作，几乎完全消灭了差错率，缩短了系统反应时间，使物流装备得到了有效利用，整体控制提升到更高效的新水平。而将无线数据传输系统与客户计算机系统连接，实现共同运作，则可为客户提供实时信息管理，从而极大的改善了客户整体运作效率，全面提高了客户服务水平。
3、多样性与专业化。为满足不同行业、不同企业、不同规模的客户对不同功能的要求，物流技术与装备的形式越来越多，专业化程度日益提高。
许多物流设备厂商都致力于开发生产多种多样的产品，以满足客户的多样化需求作为自己的发展方向，所提供的物流装备也由全行业通用型转向针对不同行业特点设计制造，由不分场合转向适应特定环境、特定工况要求；由一机多用转向专机专用。世界著名叉车企业永恒力公司就拥有580多种不同车型，以满足客户的各种实际需要。此外，自动立体仓库、分拣设备、货架等也都有按行业、用途、规模等不同标准细分的多种形式产品。许多厂商还可根据用户特殊情况为其量身定做各种物流装备。体现了更高的专业化水平。
&4、标准化与模块化。当前，经济全球化特征日渐明显，中国入世更加快了企业的国际化进程。物流装备也需要走向全球化，而只有实现了标准化和模块化，才能与国际接轨。因此，标准化、模块化成为物流装备发展的必然趋势。标准化即包括硬件设备的标准化，又包括软件接口的标准化。
通过实现标准化，可以轻松地与其他企业生产的物流装备或控制系统对接，为客户提供多种选择和系统实施的便利性。模块化可以满足客户的多样化需求，可按不同的需要自由选择不同功能模块，灵活组合、增强了系统的适应性。同时模块化结构能够最佳利用现有空间，可以根据货物存取量的增加和供货范围的变化进行调整。
5、系统性与可扩展性。客户对物流装备的系统整合要求越来越高。供应商应当按客户实际情况制定系统方案，将不同用途的物流装备进行有机整合，达到最佳效果。自动立体仓库、无人搬运车、分拣系统、机器人系统等各种技术装备功能各异，各有所长，只有在整体规划下选择最合适的产品配置，才能使其各显其能，发挥最大效益。为使物流技术与装备系统容易整合，且效果最佳，物流装备最好选择同一家公司的产品。因此，供应商都在向提供一套物流产品发展。如大福、村田、冈村、西门子、德马泰克等公司都可自行设计生产全部物流装备，满足客户整体要求。同时，客户对物流系统的投入往往不是一步到位，而是按需配置。预留能力，这就要考虑今后物流技术与装备系统的可扩展性。当然，在物流装备实现了模块化设计后，可较容易地根据需要进行扩展。有些物流设备也可通过改变控制软件完成系统的调整或扩展。
&&& 6、智能化与人性化。科技的进步使物流装备越来越重视智能化与人性化设计，以降低工人的劳动强度，改善劳动条件，使操作更轻松自如。
世界领先的林德公司推出多项改进设计，使叉车更具人性化。例如，叉车的低重心设计，使使上下更加方便；侧向座椅设置，使驾驶叉车更容易；配有电子转向功能，不管搬运多重的货物，所需同转向力均小于10牛顿，仅为传统堆垛车的1/10，使操作更为轻松；其自动对中功能与故障自我诊断功能使叉车更加智能化。再如，堆垛机的地上控制盘操作界面采用大屏幕触摸屏，人机对话方式，堆垛机的各种状态与操作步骤均能清楚地显示出来，即使初次使用也能操作自如。今后，智能化操作盘将成为更多自动仓库系统供应商的优先选择。
7、绿色化与节能化。随着全球环境的恶化与人们环境意识的增强，有些企业在选用物流装备时会优先考虑对环境污染小的绿色产品或节能产品。因此，有远见的物流装备供应商也开始关注环保问题，采取有效措施达到环保要求。如，尽可能将排污量减少到最低水平；采用新的装置与合理的设计，降低设备的震动、噪音与能源消耗量等。更多的企业已经通过或正在抓紧进行ISO14000认证，借此保证提供产品的“绿色”特性。