（机械制造及其自动化专业论文）eiq分析法在卷烟配送中心规划中的应用.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：壶约经 日期：尘血，笸，趁 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。 非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：主砌呀 日期： 础6 导师签名：卜日期：一 北京邮电大学硕士研究生学位论文 eiq 分析法在卷烟配送中心规划中的应用 摘要 本文针对卷烟分拣的特点，引入了适用于我国烟草行业的订单资料规划分析 法订单资料e i q 分析法。并将其应用于某卷烟配送中心分拣系统的规划设计 中。完成的具体工作如下： 1 、详细分析了国内外配送中心，订单资料e i q 分析方法，物流系统建模仿 真的发展研究现状。特别对烟草分拣系统进行了详细的分析，总结出烟草分拣海 量订单，极少品种，大量客户的行业特点。 2 、根据烟草行业的特点，提出了卷烟配送中心分拣的标准流程。并依据烟 草分拣订单的特点，提出了适用于烟草分拣系统拣选基本单位、作业方法、拣选 信息、拣选策略和拣选设备。并提出了卷烟配送中心相关能力的计算方法。 3 、结合某烟草配送中心的建设项目，根据卷烟分拣的特点利用订单资料e i q 分析法对其进行详尽的分析，分析了e q e n i q i k e i q 的统计数据、图表，并设 计出有效地分拣系统规划方案。 4 、使用先进的物流系统仿真软件f l e x s i m 对规划方案进行建模，结合烟草 设备的特点提出了建模简化的方法，通过仿真运行及分析，证明该仿真理论的可 行性。最后通过实施完成后配送中心进行数据调研，进一步验证了设计方案的可 行性。 本文的创新点在于： 1 、在详细分析国内外配送中心发展研究的基础上提出了适用于我国卷烟分 拣系统规划的订单资料e i q 分析法。 2 、解决了卷烟配送中心规划设计中卷烟配送能力计算的难题。 3 、依据卷烟分拣的特点提出了卷烟配送中心的标准作业流程。 4 、根据我国卷烟分拣的特点，对卷烟配送中心的各种设备进行简化及参数 选择，提出了基于烟草物流中心的仿真建模方法，从而提高了仿真模型在烟草配 送中心规划应用的准确性。 关键词：烟草配送中心e i q 物流系统仿真分拣 北京邮电大学硕上研究生学位论文 北京邮电人学硕士研究生学位论文 t h ea p p l i c a = n o no fe i q a n a n l y s i sm e t h o di nt o b a c c od i s t r i b u t l 0 n c e n t e rp l a n a b s t r a c t t h i sa r t i c l ei nv i e wo ft h ec i g a r e t t es o r t sc h a r a c t e r i s t i c i n t r o d u c e d e i qa n a l y t i cm e t h o dw h i c hs u i t a b l ef o rt o b a c c od c so r d e r - p i c k i n g s y s t e mp l a n n i n g t h i sp a p e ra p p l i e se i qa n a l y s i sw a yi np r o c e s so f t o b a c c od c so r d e r p i c k i n gs y s t e mp l a n n i n g f i n i s h e dw o r ka sf o l l o w ： s u m m a r i z et h ec u r r e n ts i t u a t i o no fd c ，e 1 qa n a l y s i sm e t h o da n d l o g i s t i cs i m u l a t i o n i nb o t hr e a l i t y a n dr e s e a r c ha r e a d i s c o v e rt h e c h a r a c t e r i s t i co ft o b a c c od c ：m a g n a n i m o u so r d e rf o r m e x t r e m e l yf e w v a r i e t i e s ，a n dm a s s i v ec u s t o m e r sa f t e rt h ed e t a i l e da n a l y s i st ot o b a c c od c p r o p o s e dt h es t a n d a r dw o r kf l o wo ft o b a c c od ca c c o r d i n gt ot h e t o b a c c od c sc h a r a c t e r i s t i c p r o p o s e dt h eb a s i cp i c k i n gu n i t ，o p e r a t i n g m e t h o d ，p i c k i n gs t r a t e g y ，p i c k i n ge q u i p m e n tb a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c s o ft o b a c c od c f i g u r eo u tt h ec o m p u t a t i o n a lm e t h o da b o u tt h er e l a t e d a b i l i t yo ft o b a c c o d c a n a l y z et h eo r d e r d a t af r o ms o m et o b a c c od cb ve i qa n a l y t i c m e t h o d ，a n da n a l y z et h ee q e n i q i k e i qs t a t i s t i cc h a r t sa n dt h e i r c o r r e s p o n d i n gd e s i g ns c h e m e s ，p r o p o s e t h e o r d e r - p i c k i n gs y s t e m p l a n n i n g l o g i s t i cs y s t e ms i m u l a t i o ns o f t w a r er l e x s i mh a sb e e nu s e dt o b u i l dam o d e l ，a n dt h em e t h o dt os i m p l i f yt h eu n i t so ft o b a c c od ch a sb e e n f o u n d t h i ss i m u l a t i o nt h e o r yh a sb e e np r o v e dt h r o u g ht h es i m u l a t i o n r u n n i n ga n dt h es i m u l a t i o nr e s u l ta n a l y s i s t h ef e a s i b i l i t yo ft h i sp l a nh a s b e e nf u r t h e rc o n f i r m e da f t e rt h ei n v e s t i g a t i o ni nt h ec o m p l e t e dt o b a c c o d c t h ec r e a t i v ep o i n t so ft h i sp a p e ra sf o l l o w ： 北京邮电大学硕士研究生学位论文 e i qa n a l y s i sm e t h o dt o w a r dt o b a c c od ch a sb e e np r o p o s e db a s e do n t h ed e t a i l e da n a l y s i so fs i t u a t i o no fd c t h ep r o b l e mo fc a l c u l a t et o b a c c or e l a t e da b i l i t yh a sb e e nf i g u r eo u t t h es t a n d a r dw o r kf l o wt o w a r dt o b a c c od ch a sb e e np r o p o s e d a c c o r d i n gt ot o b a c c od c c h a r a c t e r i s t i c t h e e q u i p m e n tm o d e ls i m p l i f y m e t h o dh a sb e e n f i g u r e d o u t a c c o r d i n gt oc h a r a c t e r i s t i co ft o b a c c od c ，a n dt h et o b a c c od cs i m u l a t i o n t h e o r yh a sb e e np r o p o s e d s o ，t h ee f f e c t i v eo ft o b a c c od cp l a n n i n gh a s b e e ne n h a n c e d k e y w o r d s ：t o b a c c od ce i q l o g i s t i cs i m u l a t i o no r d e r p i c k i n g 北京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 第一章绪论1 1 1 基本理论、概念1 1 1 1 配送中心的概念1 1 1 2e i o , 分析的概念1 1 1 3 系统仿真的概念1 1 2国外研究现状2 1 2 1 国外配送中心的研究现状2 1 2 2国外物流仿真的研究现状3 1 2 3 小结4 1 3国内研究现状4 1 3 1国内配送中心的研究现状4 1 3 2国内物流系统仿真的研究现状5 1 3 3 小结。7 1 4研究背景7 1 5研究内容8 1 6 研究思路8 1 7本章小结9 第二章卷烟配送中心流程设计1 0 2 1 卷烟配送中心总流程1 0 2 1 1 卷烟分拣作业流程图1 0 2 1 2 卷烟分拣单位的划分1 1 2 1 3 分拣系统作业方法1 2 2 1 4 卷烟分拣策略1 5 2 1 5 常用的卷烟自动半自动分拣设备。1 7 2 1 6 卷烟包装方式的选择2 1 2 2 卷烟配送中心仓储、销售及分拣能力计算2 2 2 2 1 国家烟草总局对卷烟配送中心的要求j 2 2 2 2 2 卷烟配送中心年销售量的预测计算2 3 2 2 3 卷烟配送中心作业年工作日和日工作班次2 3 2 2 4 卷烟配送中心仓储量的计算2 4 2 2 5 卷烟配送中心分拣设备能力的计算2 4 北京邮电大学硕士研究生学位论文 2 3 入库流程。2 5 2 4 分拣流程2 6 2 5 盘库流程2 8 2 6 出库流程2 9 2 7 本章小结3 2 第三章某配送中心e l o 分析及规划设计3 3 3 1 某卷烟配送中心项目描述3 3 3 1 1 某卷烟配送中心的项目背景3 3 3 1 2 某卷烟配送中心的通用基本资料3 3 3 2 订单资料e i q 分析3 4 3 2 1e i q 分析法的作用3 4 3 2 2 某市卷烟配送中心的e i q 分析3 6 3 2 3 订单订货量( e q ) 分析3 7 3 2 4 订单品项数( e n ) 分析3 9 3 2 5 订单品项量( 1 q ) 分析4 1 3 2 6 品项受订次数( i k ) 分析4 3 3 2 7 针对烟草的订单分析4 5 3 2 8e l q 分析结论4 6 3 3 规划图4 7 3 3 1 总体区域规划设计4 7 3 3 2 总体工艺方案设计4 7 3 4 物流动线图4 8 3 4 1 总体动线规划图4 8 3 4 2 入库动线4 9 3 4 3 出库动线5 0 3 4 4 件烟动线5 1 3 4 5 条烟动线5 2 3 4 6 空箱动线5 3 3 5 本章小结5 4 第四章物流系统建模5 5 4 1 卷烟配送中心总模型5 5 4 2 各种设备简化及参数选择依据_ 5 5 4 2 1 分拣设备仿真参数设置5 s 北京邮电大学硕上研究生学位论文 4 2 2 设备仿真设置5 6 4 2 3 货物流向6 l 4 3 模型运行结果及分析6 2 4 4 本章小结6 5 第五章总结与展望6 6 5 1 论文总结6 6 5 2 展望6 6 参考文献6 8 致 射7 1 攻读学位期间发表的学术论文7 2 北京邮电大学硕上研究生学位论文 配备( 集货、加工、分货、拣选、配货) 和组织对用户的送货，以高水平实现销 售和供应服务，很好的解决了用户小批量多样化需求和厂商大批量专业化生产的 矛盾，因此成为现代物流系统中的关键环节，是现代化物流的标志【l l 。配送中心 这种全方位、多功能的现代物流形式，聚合了物流、商流、信息流诸多活动，它 以经济有效的服务方式，保证了社会化大生产的需要。在发达国家，配送中心风 行数十年，已为生产经营者普遍接受，作为先进的流通方式，它也将对我国流通 产业的市场化、社会化、现代化产生积极影响。大力发展和规范物流配送等现代 营销方式，是市场经济发展的需要；发展物流配送中心，是解放生产、流通、消 费三方生产力的重大举措。 1 1 2e i q 分析的概念 所谓e i q 即是订单件数e n t r y ，货品种类i t e m 和数量q u a n t i t y 的意义。然而 订单的种类、数量发货日期是物流配送中心的活力和不确定因素，即配送中心随 订单变化而波动。e i q 规划方法是针对不确定和波动条件的配送中心系统的一种 规划方法。其意义在于根据配送中心的目的，掌握物流特性，从物流特性衍生出 来地物流状态( 诸如从配送中心设备到用户为止的物流特性) ，到运作方式，均 能有效的规划出系统的大的框架结构，从宏观上有效掌握系统特色【2 】。 1 1 3 系统仿真的概念 随着计算机硬件软件技术的飞速发展，特别是微计算机性能的提高，为系统 动态仿真提供了更广阔的天地。物流动态仿真可以让我们获取物流系统的工作时 间，各物流设备的利用率、空闲率及物流系统的“瓶颈 所在。并依据系统模型 北京邮电大学硕上研究生学位论文 运行效果，修改参数，多次仿真，获取最佳系统和所需的产量，因此物流动态仿 真是一种间接的系统优化方法【3 儿训。 针对实际系统建立模型，然后在模型上进行试验，用模型代替真实系统，从 而研究系统性能的方法。系统仿真将能一一仿效实际系统的各种动态活动，并把 系统动态过程的瞬间状态记录下来。最终得到用户所关心的系统统计性能。现代 仿真技术均是在计算机支持下进行的，因此，系统仿真也称为计算机仿真。系统 仿真有三个基本的活动，即系统建模、仿真建模和仿真实验，联系这三个活动的 是系统仿真的三要素，即系统、模型、计算机。 1 2 国外研究现状 1 2 1 国外配送中心的研究现状 国外对物流的认识较早，所以对仓储物流运行系统的研究也较早，由于订单 分拣占用了仓库中6 0 以上的劳动力和整个物流作业3 5 4 0 左右的时间，所以 国外将对仓储物流系统的研究重点放在订单分拣作业上。 1 、关于拣货策略的研究 k e e sj a nr o o d b e r g e n ，r e nd ek o s t e r 研究对自动化立体仓库及堆垛机分拣路 径的优化，提出了在多横向通道的仓储系统环境下，针对各种拣货策略在不同通 道数目、不同货物品项及不同通道宽度的拣货路径比较1 5 】。 2 、关于拣货方式的研究 h b r y n e r 【6 】提出两种主要的拣货方式：在仓库中进行分区和将最接近的订单 成批拣货。c h a r l e sg p e t e r s e n 和g e r a l da a s e 7 1 提出严格按照订单拣货( s t r i c t o r d e r ) ，先到先服务的分批拣货( b a t c hf c f s ) 和按整箱分批( b a t c hb i n p a c k ) 三种拣货方式，并得出分批策略可以最大程度的减少拣货时间的结论：h b r y n e r 和m 1 j o h a n s s o n 嘲的研究指出在通常情况下，同时使用分批策略和分区拣货策 略可以大大减少拣货时间，要依据完成一个订单的时间和资源以及订单组成要素 的特性来选择拣货策略。 3 、关于仓储方式的研究 t h ol e d u c 9 等人研究了含2 个分区的矩形仓库的随机订单分批问题，并用 s 形启发式算法求得最优订单分批大小。c h i n c h i aj a n e ，y i h w e n nl a i h 采用一种 聚类算法实现了分区同步系统中的货位的分配。d a v i s ，g a b b a r d 和r e i n h o l d t z o 对文字顺序布局，区分流转快的货物( f a s ta n do t h e r ) 布局、频率布局、拣货因 2 北京邮电大学硕士研究生学位论文 子( s e l e c t i o nd e n s i t yf a c t o r , s d f ) 布局，体积订单指数( c u b e p e r - o r d e ri n d e x ，c 0 1 ) 布局等五种仓储布局方法进行了研究，结果表明拣货因子布局及体积订单指数布 局在拣货所需的时间和所需的总库存容量方面都优于其他布局。c h a r l e sg p e t e r s e n 和g e r a l da a s e 1 1 l 提出随机( r a n d o m ) 存储、依据类别( c l a s s b a s e ) 存储和依据存量的存储( v o l u m e b a s e d ) 三种仓储策略。 可见国外关于配送中心的研究主要集中在拣货方式，拣货策略及仓储方式方 面，对于配送中心前期规划的定量分析研究的不足，特别是在卷烟配送中心的设 计规划基本为空白。 1 2 2 国外物流仿真的研究现状 上世纪九十年代后期，国外对于分拣系统仿真理论与技术也有相关研究文献。 m a s e l d a l e 1 2 ( 1 9 9 7 ) 从分拣设施规划的角度，通过仿真来研究出口的配送问 题；a u g h a n ，m a r k p 3 ( 1 9 9 9 ) 把分拣系统归纳为6 个子系统：订单挑选、合并前聚集、 合并、感应、分拣、搬运，从而将订单获得与不同传送带有机地结合成一个高效 的分拣系统；m a s e l d t 1 4 ( 2 0 0 1 ) 贝u 研究了现有的关于评估分拣固定形状货物的环 形分拣系统的分拣时间的解析公式, n o r m a n s a e n zj r 【l 剐( 2 0 0 2 ) 从配送中心里物料 搬运的角度研究了分拣系统传送带的构建，以及如何搭配各种传送带，配置一个 良好的分拣搬运系统。 s o e m o nt a k a k u w a 和h i r o k it a k i z a w a 1 6 1 使用a r e n a 仿真软件对非自动化配送 仓库的布局及流程进行了仿真评价，建立了详细的仿真过程、数据流程图、数据 输入输出文件列表等文档，认为非自动化仓库由于补货操作比较多，所以建立模 型时比自动化立体库复杂，同时还得出大型非自动化仓库吞吐能力的仿真结果。 m o h s e nm d h a s s a n 1 7 】指出了仓库布局的设计流程，并将其应用于具有模块 化、适应性、紧密化、柔性化等特性的仓库布局之中。m a r e l y s l g a r c i a 【l 川在报纸 配送方案的研究中，主要探讨了配送系统网络中的仓库布局和能力决策，并对此 进行仿真评价，得到相对最优的设计方案。 l e ic h i e nl i n ，g u n t e rps h a r p 1 9 】建立了生产车间布局评价的框架体系，并给 出具体的评价方法。m a n o c h e rd j a s s e m i 2 0 弓l 用m u t h e r 的s l p 方法，对割草机发 动机装配车间的功能区进行物流、安全与环境分析，指出了上部空间的合理利用 在车间布局优化中的重要性，利用地面与上部空间物料通道，提出了2 种改进的 功能区布局方案，并对2 种方案进行对比，降低了物流费用。 通过拣选作业效率对库房布局进行评价，改善拣选作业流程。c h i u m i n gl i u 【2 q 研究了配送中心内部的库存布局和订单拣选系统，并应用w i t n e s s 仿真软件模 3 北京邮电大学硕：卜研究生学位论文 拟系统，验证了新系统模型使每种货物的拣选距离比原系统模型更短，从而得出 新系统模型相对较优的结论。 j o s e p hg m a c r o 和r e i n oe s a l m i 2 2 l 使用p r o m o d e l 仿真语言，研究出一个通用 的仓库库存仿真模型，这个模型已经被成功应用于分析库存能力和各种仓库布局 下的拣选路线运行效率，使用者可以放大或缩小模型，可以通过适当调整模型来 仿真仓库设计方案。 j o s ei g n a c i oh u e r t a s 等【2 3 】建立了多货品的大型仓库和配送中心的布局评价模 型。并以运营成本和拣取时间为评价指标，将该模型用于实际操作中。 以上的研究都是针对分拣系统中的某个环节或某种特殊模型，并不支持小品 种、大批量，随机订单的快速分拣系统。 1 2 3 小结 综上所述，国外配送中心的发展根据各国具体情况的不同各有特点，但是在 少品种，大批量的配送中心的研究还不充分。在物流系统仿真方面无论是国外的 仿真软件系统，还是分拣仿真的研究文献，更多集中在生产物流领域仿真和传统 的播种式分拣效率研究上。对卷烟分拣这种小品种、大批量专业配送中心的快速 分拣系统及其仿真平台研究并不多见。 1 3 国内研究现状 1 3 1 国内配送中心的研究现状 迄今为止，国内外对配送中心的研究主要集中在分拣策略、路径优化、储位 分配和分拣设备方面。其中关于分拣策略和分拣路径优化的研究较多，尤其是订 单分批和分区处理策略、分拣路径优化算法的研究。 李诗珍、王转等人对订单分批策略、分区策略的研刭2 3 】【2 4 1 。马士华、文坚 研究的分批策略根据时间延迟思想，综合考虑拣货作业环节和分拣包装环节的工 作效率，提出了一种消除因时窗分批不均衡引起的等待时间和块状需求( 闲忙不 均) 的动态时窗设计与判断方法，保证拣货系统的连续性和均衡性【2 s 】【2 6 1 。张贻弓 对卷烟自动分拣系统中的订单合流进行研究，首先提出一种可压缩式订单合流方 法，并对订单排序优化，使系统拣选效率有了较大幅度的提高1 2 7 1 。 分拣路径优化是近些年分拣系统研究中的又一热点问题，其中有一类是研究 4 北京邮电大学硕上研究生学位论文 人工分拣，或借助于台车等分拣设备。李诗珍、王长建的关于订单拣取路径的优 化研究，对分拣路径的优化一般也要求订单的分批策略和货物的存储位置有很好 的设计2 8 1 。 宁春林基于蚁群算法及改进算法对立体仓库拣选路径优化问题的研究【2 9 1 3 0 1 。 田伟，田国会等应用改进l k 算法求解固定货架拣选优化问题研究【3 1 1 。常发亮等 对自动化仓库拣选作业路径问题创建了一种含装箱约束条件的多目标优化新型 数学模型，并用改进的遗传算法求解，取得了很好的优化效果【3 引。 上述都是有关分拣理论的研究，在分拣系统中，还有一种是分拣设备的研究。 这两个方面缺一不可，相辅相成。分拣设备的控制系统和机械结构非常复杂，对 其进行研发需要大量的资金，因此，对分拣设备的研究比较少，主要集中在邮件、 包裹、烟草等的分拣设备上。 鞠镁隆根据卷烟自动分拣作业的工作特点，通过对卷烟自动分拣的功能流程 分析，提出两种卷烟自动分拣机的创新设计方案【3 3 1 。李凯就卷烟分拣系统中的分 拣单机的动作进行研究，提出两种控制优化策略，并以仿真的手段进行了验证【3 4 】。 秦峰华针对两种类型的卷烟分拣机各个动作的效率指标进行测试，制定了分拣机 分解动作的性能标准并定义了标准分拣机，为以后的系统开发和产品改进提供了 支撑【3 5 1 。谢伟东等提出条烟自动分拣系统的异步分拣法及其基本控制算法，设计 了滑道式分拣装置口引。王文胜按照包裹分拣、贮存及发运的要求设计了邮局悬挂 分拣机控制系统。该系统的特点是结构紧凑、故障率低、维修灵活方便、抗干扰 能力强，整机效率高等【3 刀。为解决零件集中混型输送和识别问题，引入了零件分 拣机，连接生产线、后续处理和包装区间，实现零件分类包装【3 剐。随着自动化技 术的发展，一些特殊用途的分拣机械，如电池分拣机，羽毛球分拣机，发光二极 管分拣系统等多种多样的分拣机逐渐被研发出来，分拣机尤其是自动分拣机的研 究和应用前景十分广阔【3 引。 由此可以看出，我国关于配送中心的研究主要还是集中在分拣策略，分拣路 径优化，及分拣设备的优化方面。对于配送中心的前期规划的定量分析还是研究 不足。 1 3 2 国内物流系统仿真的研究现状 在我国集成化物流系统仿真研究还处在起步阶段。山东大学和同济大学先后 于相继在1 9 年和2 0 0 1 年开始了相关领域的研发工作。最近几年自动化仓库仿 真软件在我国取得了较快的发展，在烟草行业、轮胎业、食品业等广泛的领域应 用计算机模拟技术选择最佳的设备配置和作业参数，达到最佳的系统性能。有学 5 北京邮电大学硕十研究生学位论文 者在把离线仿真和在线仿真相结合方面取得了成功的经验，优化了仿真性能。 近几年，国内对分拣系统仿真建模方法问题上有了相关研究，但正刚等人对 滑块式分拣系统进行了研究，以卷烟分拣系统为对象建立了基于w i t n e s ：2 0 0 3 的 仿真模型，分析了影响系统性能的主要因素，并结合数学分析给出了一定范围内 使用的系统性能和主要因素的关系式，但这是在烟草订单结构确定的基础上进行 研究的，且只针对滑块式分拣系统进行研究，因此论文具有一定的局限性【4 1 1 。另 外黄银蝌4 2 1 邵明习【4 3 】等人提出了基于p e t r i 网和a u t o m o d 的分拣物流系统建模与 仿真，但这些论文仍是以a u t o m o d 为平台开发的分拣仿真系统，由于a u t o m o d 只能做一些简单的分拣模型，而不具备读取订单等分拣系统复杂功能，因此也存 在着局限性。 杨华等人把堆垛机拣选作业归纳为旅行商问题，通过遗传算法计算堆垛机调 度的优化路线，此算法具有快速全局搜索能力，求解速度快，在物资拣选出入 库任务比较重的情况下，能迅速、合理安排堆垛机的行走路线，提高物资出入 库的效率删。 田国会等人采用了一种结合h o p f i e l d 网络模型的遗传算法，解决了自动化立 体仓库中固定货架拣选作业路径优化问题，在利用h o p f i e d t a n k 神经网络的快速 局部搜索能力的同时，又利用了遗传算法的全局寻优特性，有效地获得全局优化 的拣选路径【4 5 j 。 田国会、张攀等人针对自动化立体仓库固定货架系统中拣选作业优化问题的 特点，分析并设计了一种新型高效混合遗传算法。提出了多起点2 最近点搜索算 法进行初始种群的构造，采用了一种新的自适应启发式变异方法，显著改善了原 有遗传算法的搜索能力【4 6 】。 杨晓英提出一种现代系统设施布置方法，即将系统工程理论、物流分析技术、 计算机仿真技术等进行综合应用，综合考虑各种因素，以实现系统物流效率和物 流成本的最优化。对系统进行理论分析，并应用仿真软件f l e x s i m 进行三维仿真 设计和动态优化决策，以增强系统设施布置设计的系统性、合理性和柔性，提高 设计工作效率和效型47 1 。 综上所述，国内对分拣系统仿真的研究较少，目前只停留在使用专业物流软 件进行的基础上，不具备读取真实订单的功能，只能根据确定的订单结构进行单 一仿真，这就限制了仿真结果的准确性，不能得到令人满意的仿真结果。 6 综上所 于卷烟分拣 充分。而且目前我国物流系统仿真还停留在较低的层面上，还不具备读取真实订 单的功能，而且没有针对卷烟分拣系统的仿真研究。 1 4 研究背景 随着市场经济的发展，卷烟需求向多品种、小批量方向发展，配送卷烟的种 类、数量和经销商数量都将急剧增加，使得分拣工作在配送中心整体工作中所占 的比重也越来越大。从作业时间上来讲，分拣时间约占配送中心作业时间的 4 0 6 0 ，在配送中心作业成本构成中，分拣作业成本约占配送中心总作业成本 的6 0 - 8 0 ，与此同时，客户对配送服务和质量的要求也越来越高，希望烟草配 送中心提供优质快速的服务。由此可见，分拣作业的成本、速度和质量直接影响 整个配送中心的信誉和生存。 烟草配送中的订单分拣工作要求在短时间内完成对大量订单的分拣，且这些 订单大多是小订单，5 0 条以下的订单占了订单总数的大多数。这对卷烟分拣的 工作提出了严峻的挑战。原来的人工分拣和电子标签辅助分拣系统由于劳动强度 大，错误率较高，己不能适应目前的高效率分拣作业要求。各地的烟草配送中心 正投入使用或将要投入使用各种订单处理量大、分拣效率高、连续作业时间长、 国家专项信息控制的卷烟自动分拣系统。 在卷烟配送中心自动分拣系统中，分拣设备单元和分拣作业人员是核心组成 部分，这两部分规划设计的是否合理对自动分拣系统的运行成本和效率有直接影 响，进而影响到整个配送中心的作业效率和服务水平。目前，卷烟配送中心在设 计安装自动分拣系统时，往往根据设计人员的主观意志和经验进行分拣设备和作 业人员的配置。在配置分拣设备单元时，通常的做法是在对卷烟分拣订单资料进 行e i q 或a b c 分析的基础上，根据经验选择分拣设备，这种方法存在一定的主观 性和不确定性，过分追求分拣效率导致系统投入成本过高、设备利用率低等诸多 问题；对分拣作业人员的配置则是使其满足作业要求即可，忽视了人员配置过多 对成本的影响，同时也造成分拣作业人员闲忙不均等问题。因此，在规划设计卷 烟自动分拣系统时，如何科学合理地选择分拣设备单元、配置分拣作业人员，使 得在满足分拣效率的前提下，降低分拣系统的作业成本，成为分拣规划设计人员 7 北京邮电大学硕士研究生学位论文 函需解决的问题。 1 5 研究内容 本课题的主要研究内容是在详细分析配送中心的发展现状的基础上，重点分 析卷烟烟草配送中心的订单特点，提出针对卷烟分拣少品种大批量的特点的订单 资料e i q 定量分析法，来更加合理的规划卷烟分拣系统。主要内容如下： 1 、通过分析对比各种物流中心的订单特点，总结出我国卷烟配送中心订单 具有海量订单、极少品种、大量客户的特点。同时通过文献资料的查询，了解， 目前国内外学者在卷烟配送中心规划中所做的研究，明确本文研究所需完成的内 容。 2 、在详细分析我国卷烟配送中心作业流程的基础上制定符合我国卷烟物流 作业特点的标准作业流程，并解决我国目前卷烟配送中心能力计算无相关理论依 据的问题。 3 、解决如何利用e i q 分析方法用于卷烟配送中心的规划设计。对某市卷烟 配送中心提供的销售数据进行订单资料e i q 分析，e q , i k ，1 ( 2 分析以及根据卷烟分 拣设备特点对销售数据进行a 类拆五统计，日销量小于一件的品牌统计等。 4 、解决我国卷烟配送中心设备专业化合仿真软件通用化之间的矛盾。提出 合理的卷烟配送中心仿真建模简化方法，进行建模，仿真运行及仿真报告分析。 1 6 研究思路 一、首先了解国内外配送中心的发展情况及研究现状，发现目前国内外学者 对于配送中心的研究主要集中在订单的分拣作业方式，分拣策略，及分拣设备的 研究，而对于卷烟分拣系统的前期规划的定量分析的研究不足。从而确定了本文 的研究内容。 二、在进行卷烟配送中心规划时，首先得了解卷烟分拣的作业流程。因此本 文在详细了解配送中心作业流程的基础上制定了适应卷烟分拣作业的标准流程， 并详细分析了卷烟分拣系统的各个组成部分，分拣方式及分拣策略。卷烟配送中 心相关能力的计算也是配送中心规划时的一个难题，它直接决定着卷烟配送中心 规划的准确性。因此本文接着重点研究了卷烟配送中心相关能力的计算问题。 三、目前，e i q 分析法主要集中应用在医药分拣，工厂物流，快速消费品 等行业，对卷烟分拣这种少品种，大批量特点的定量分析方法研究还很少。因此 8 本文着力解决e i q 分析法在卷烟分拣行业的应用，并指定了适用卷烟分拣特点的 定量数据分析。 四、物流系统仿真是验证规划方案合理性的最有效的方法，针对卷烟分拣设 备子啊仿真软件中现有模型不全的情况下，提出了卷烟分拣设备的模型简化方案， 从而提高了系统仿真的准确性。 1 7 本章小结 本章首先对国内外配送中心发展现状及物流仿真软件的研究现状进行了阐 述，通过分析总结国内卷烟分拣系统的应用现状，得出目前对于卷烟分拣系统规 划定量分析不足，而且针对卷烟配送中心分拣系统的物流系统仿真研究不足，由 此引出本课题，最后概括总结了论文的主要研究内容。 9 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章卷烟配送中心流程设计 ? - 1 1 卷烟配送中心总流程 2 1 1 卷烟分拣作业流程图 分拣作业就是依据顾客的订货要求或配送中心的作业计划，尽可能迅速准确 地将商品从其储位或其他区域拣取出来分类集中的作业过程。分拣作业流程如图 2 - 1 所示。 信息流 物流 图2 - 1 分拣作业流程图 具体分拣作业流程如下： 1 、获得订单资料 烟草公司通过电话或计算机网络主动联系烟草经营户，获得订货清单，从而 获得订单资料。接着将订单资料发送到烟草公司的信息管理系统。 2 、制定分拣作业流程 烟草公司的信息管理首先将收集到的订单资料进行审核，然后再根据订单的 内容及订单的配送路线对订单进行优化。制定出订单执行顺序。 3 、确定分拣策略 管理系统将订单执行信息传输给卷烟分拣管理系统，卷烟分拣管理系统根据 仓储区及分拣线上的卷烟信息，制定出订单执行流程。 4 、分拣 订单执行流程确定后，卷烟分拣管理系统会向存储区发出补货信息，并确定 具体分拣线路。接着存储区会通过堆垛机或叉车，将件烟放到输送线上，传输到 分拣线，最终由分拣系统完成分拣任务，将卷烟按订单包装。 北京邮电大学硕上研究生学位论文 5 、配送 分拣完成的货物会根据配送路线的不同，存储在不同的出货暂存区，最后由 各配送路线上的配送车辆完成配送。 2 1 2 卷烟分拣单位的划分 通常基本分拣单位可分成托盘( p a l l e t ，p ) 、箱( c a s e ，c ) 及单品( b o x ，b ) 三种。 一般而言以托盘为分拣单位的货品体积及重量最大，其次为箱，最小单位为单品， 为了能够做出明确的判别，进一步作以下划分： 1 ) 单品：分拣的最小单位，单品可由箱中取出，可以用人手单手拣取者。在卷 烟分拣中即指条烟。 2 ) 箱：由单品所组成，可由托盘上取出，人手必须用双手拣取者。对卷烟配送 中心即为件烟，一件烟一般装5 0 条烟。 3 ) 托盘：由箱叠栈而成，无法用人手直接搬运必须利用堆高机或拖板车等机械 设备。在实际的作业中，分拣单位是根据订单分析结果而作决定的，如果订货的 最小单位是箱，则不能以单品为分拣单位。库存的每一品项皆须作以上的分析， 以判断分拣的单位，但一些品项可能因为需要而有两种以上的分拣单位，则在设 计上要针对每一种情况作分别的考虑。 由上所述我们知道基本的分拣单位可分为托盘( p ) 、箱( c ) 、单品( b ) 三种， 当配送中心的货物储存单位和分拣单位均确定后，那么基本的分拣模式也就 可以确定了。一般以托盘为分拣单位的货品体积和重量最大，其次为箱，最小者 为单品。其基本分拣模式见表2 - 1 所示。 表2 - 1p c b 基本分拣模式分类 序号存储单位分检单位记号 1托盘托盘p p 2 托盘托盘+ 箱 p p + c 3 托盘箱 p c 4 箱箱 c c 5 箱单品 c b 6 箱箱+ 单品 c - c + b 7 单品单品 b b 通过订单资料分析，可知卷烟订单的最小单位基本为条烟，因此我们将条烟 确定为卷烟的主要分拣单位，对于整件卷烟我们作为辅助分拣单位，进行单独处 北京邮电大学硕：l 研究生学位论文 理。由于卷烟的存储单位为托盘，而卷烟的分拣单位为条烟和少量整件烟，因此 我们可以得出卷烟的分拣模式为：p 一“b 。 2 1 3 分拣系统作业方法 配送中心拣选的种类，随着科学技术的发展也在不断地演变，拣选作业种类 越来越多。拣选方式可以从不同角度进行分类：按订单组合，可分为按单拣选和 批量拣选；按人员组合，可分为单独拣选方式( 一人一件式) 和接力拣选式( 分区按 单拣选) ；按运动方式，可分为人至货前拣选和货至人前拣选等；按拣选信息不同又 可以分为拣选单拣选、标签拣选、电子标签拣选、r f 拣选等很多种。各种拣选 方式之间的关系如图2 2 所示。 按 单 分 拣 配送中心拣选作业方式 订单组合i1 人员组合 li运动方式li拣选信息 荆障 接 力 分 拣 单 独 分 拣 蓁il蓁il蓁囊lf萎li i耋c 数 字 显 刁i 分 拣 图2 - 2 分拣作业分类 1 按单拣选 这种作业方式是针对每一张订单，作业员巡回于仓库内，将客户所订购的商 品逐一由仓储区挑出集中的方式，是较传统的分拣方式，俗称“摘取式分拣”， 也称为一次分拣。 优点： 作业方法单纯，导入容易且弹性大