（控制科学与工程专业论文）烟草配送中心补货调度及自动分拣算法研究.pdf

摘要 在配送中心作业的各环节中，烟草的补货调度和自动分拣所产生 的经济成本占整个物流成本的8 0 ，它们是整个配送中心作业系统的 核心，因此如果要降低配送中心的运营成本，由此两方面着手可以获 得事半功倍的效果。本文根据以上情况，从经济成本最小化的角度研 究了烟草的补货调度决策和自动分拣系统。 补货调度决策从满足市场需求入手，依次将分拣缓存区、烟草存 储区和订购环节集成。目标是满足一定市场服务水平的前提下实现系 统整体成本极小化。在此基础上，本文建立了烟草补货调度集成数学 模型并利用了具有更快速寻优能力的粒子群算法来对模型进行优化， 利用e i q 分析方法对订单进行拆解并选取了具有代表性的卷烟进行 了实例分析，对实例卷烟进行了相应的初始化设置和约束条件限制， 获得卷烟的库存数量、库存补充量及库存补充临界点等补货调度决 策。 自动分拣系统研究了基于虚拟空间的自动分拣算法，对卷烟在皮 带上所要行走的时间进行了时问建模，对卷烟在分拣过程中在皮带上 产生的不规则排列和区分不同订单的问题进行了综合分析，从节约硬 件经济开支的角度实现了卷烟的自动分拣系统。在此基础上设计开发 了仿真程序，在仿真程序中，可以对皮带行走速度、卷烟间隔、分拣 机分捡时间间隔等参数都可以人工设置。该仿真程序可以为烟草配送 中心工作人员提供分拣时间、分拣效率等信息以及整个分拣过程的动 画演示效果，最后本文应用e i q 分析方法对订单进行了a b c 分类，并 进行了仿真分析，在此基础上对比了不同参数环境下对分拣效率的影 响，并根据实际作业系统中人体工作强度获得了贴近实际应用的参数 和分拣结果。 关键词：补货调度，粒子群算法，自动分拣，虚拟空间，仿真 a bs t r a c t 一 。一一 1 0 b a c c os u p p l ys c h e d u l i n ga n ds o r t i n gs y s t e mi sv e r yi m p o r t a n ti n e a c ht a c h eo ft o b a c c od i s t r i b u t i o nc e n t e r , i t sc o s ta c c o u n t sf o r8 0 o f w h o l el o g i s t i c sc o s ta n di ti sq u i c ki nt h et o b a c c od i s t r i b u t i o nc e n t e r t h e r e f o r em i n d i n gt h e mc a na c q u i r eg o o dr e s u l ti fy o uw a n tt ol o w e rt h e c o s to ft h el o g i s t i c s t h i sp a p e ri sp r e c i s e l yas i t u a t i o na st h ed e s c r i p t i o n a b o v e ，r e s e a r c hi nt h ea n g l eo ft h em i n i m i z eo fe c o n o m i cc o s t t h ed e c i s i o n m a k i n go ft o b a c c os u p p l ys c h e d u l i n ga n a l y s e st h ec o s t s t r u c t u r eo fe v e r yp a r ta n dg i v e si t si n t e g r a t i v em o d e l t h ea i mo ft h i s m o d e l i sc o s tm i n i m i z a t i o nu n d e rc e r t a i ns e r v i c el e v e l i te s t a b l i s h e sa n a l g o r i t h mo fp s of o rt h i sk i n do fp r o b l e m t h e no r d e r sa r ed i s c o n n e c t e d b ye i qa n a l y s i sm e t h o da n dr e q u i r e ds o m er e p r e s e n t a t i v eb r a n d s f i n a l l y r e q u i r er e s u l to ft h ee x a m p l eo ft h ed e c i s i o n m a k i n gp a r a m e t e rs u c ha s s t o r a g e 、c r i t i c a ls u p p l y ，c r i t i c a lo r d e r a u t o m a t i cs o r t i n gs y s t e mr e s e a r c ha na u t o m a t i cs o r t i n ga l g o r i t h m b a s e do nv i r t u a ls p a c e t h et i m em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h ef i n i s h e d c i g a r e t t eh a sb e e nc o n s t r u c t e d ，1 1 1 i sp a p e rg i v e sa ni n t e g r a t i o nr e s e a r c hi n t h e p r o b l e mo fc i g a r e t t e s a n o m a l ya r r a y i nt r a n s f e r s s t r a p a n d d i s t i n g u i s h e dt h eb o r d e ro r d e r s b a s e do nt h i sd e s i g n e das i m u l a t i o n p r o g r a m ，i nt h i ss i m u l a t i o np r o g r a mw o r k e r sc a nm o d i f yt h ep a r a m e t e r s u c ha st r a n s f e r ss t r a ps p e e d 、c i g a r e t t ed i s t a n c ea n ds o r t e rw o r k i n gt i m e i n t e r v a l t h em a i na c t i o n so fs i m u l a t i o na r ec i g a r e t t e sf a l lo nt h es t r a p f r o ms o r t e ra n dc i g a r e t t e sm o v ef o r w a r d si nt h es t r a p t h i sp r o g r a ms t i l l c a no f f e r s o r t i n gi n f o r m a t i o n o fs i m u l a t i o n ，s u c ha s s o r t i n gt i m e ， e f f i c i e n c y , e t c t h ed a t ao fo r d e rc a nb ei n p u ta r t i f i c i a l l yo rr e a df r o m d a t a b a s e i nt h ep a p e r , o r d e r sa r ec l a s s i f i e d b ya b cc l a s s i f yo fe i q a n a l y s i sm e t h o da n ds i m u l a t et h ed i f f e r e n tp a r a m e t e rc i r c u m s t a n c e f i n a l l yb a s e do np r a c t i c a l i t yi n t e n s i o nt h i sp a p e ra c h i e v e dap r a c t i c a l i t y p a r a m e t e rs e t t i n g k e yw o r d s ： s u p p l ys c h e d u l i n g ，p s o ，a u t o m a t i cs o r t i n g ，v i r t u a l s p a c e ，s i m u l a t i o n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位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，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。 作者签名： 茏戋 日期：4 年虽兰日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 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，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者虢谚事 导师签名堕日期：兰：乙年兰月堑日 硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论弗一早殖比 随着市场经济体制的不断深入发展，中国的烟草行业改革逐步深化，传统的 流通模式越来越不能适应新形势的要求，人们希望烟草配送中心提供优质快速的 服务。现代的烟草配送中心，即是一种多功能型的管理立体仓库，是组织、衔接、 调节、管理物流的较大的物流据点，它改变了过去烟草物流仓库的维护、保管的 静态功能，建立了现代烟草物流概念，力求进货与发货同期化，最主要的特点是 烟草在配送中心停留的时间短，甚至可以不停留，在经过订单下达、分拣、打码 装箱后即可出货，同时，根据货物的仓储量实时的向生产商订购货物，货物始终 处于运动状态，成为动态的管理n 羽口1 。 1 1 论文选题背景 随着烟草商品经济的发展和烟草用户多品种小批量需求的变化，烟草行业原 来那种有什么送什么和生产什么送什么的发送业务己不能满足市场的要求，从而 出现了“配送”这种发送方式。它不同于过去的送货服务，它要求在全面配货的 基础上，完全按客户要求，包括种类、品种搭配、数量、时间等方面的要求而进 行运送，是“配”和“送的有机结合，是一种“门到门”的服务。随着人们 的消费习惯由以往的大量消费逐渐向现在少量多样的转变，市场需求和社会分工 日益复杂，为了适应消费需求的改变，烟草的供应也随之多品种和少量化。加上 商品周期普遍缩短，造成订货频率增加，每次配送的每一单品数量减少，从订货 到要求送达的时间也越来越短。各企业为使其工作发挥最大效益，不断地降低库 存品数量以创造空间、节省时间及人力来加强客户服务，从而希望上游厂商可以 及时配送以弥补缺货发生的可能，城市交通拥挤、停车困难等都使企业在运输成 本上居高不下，同时车队管理更是一项不小的负担。这些原因造成需求的改变， 每次配送数量减少而配送频率增加的现象，迫使烟草企业在仓储及配送的场地和 设备上增加投资以适应需求，因而人力资源的耗费也随之增加，整体后勤变动的 结果，企业不仅营运成本随之增加，经营管理上的负担也相应加重，对其竞争实 力形成负面影响。若将这些配送服务的工作，按现代专业分工的理念，采取资源 外取的方式，将本企业不擅长的物流环节交由专业公司，或者在企业内部设立独 立的物流专业部门，就能将有限的资源集中于自己真正的优势领域。在这种情况 下，社会化的烟草配送中心应运而生。专业的烟草物流机构由于具有人才优势、 技术优势和信息优势，可以采用更为先进的物流技术和管理方式，取得规模经济 硕士学位论文 第一章绪论 效益，从而达到物流合理化即产品从供方到需方全过程，达到环节最少、时间最 短、路程最短、费用最省h 儿5 引。 由此可见，建立共同的烟草配送中心后有利于资源、人员的统筹利用，并且 配送线路也相应缩短。另外，由于多品种、少批量、多批次的订货及多频度的配 送，要求商家具有快速反应处理订货和出货的能力，通过设立烟草配送中心，可 以从减少交货时间、提高交货频度、降低缺货率、误配率、紧急配送、假日配送、 流通加工等方面提高服务品质盯m 引。 1 2 烟草配送中心作业系统研究现状及存在的问题 1 2 1 烟草配送中心作业系统研究现状 目前，我国烟草配送中心的研究和应用总体处于刚起步阶段，我国对烟草配 送中心的研究主要集中在以下几个方面9 m 州翻： l 、配送中心车辆调度的研究，目的在于使配送的车辆在城市各个配送点配 送时行走的路径最短。 2 、对配送中心存储区的堆垛机及搬运小车的行走路径研究，目的是使其在 密集的存储区行走通道内选择最短路径对货物存储搬运。 3 、对配送中心货物存储区的规划研究，目的是使存储区烟草存储的达到最 优化的结构。 4 、对配送中心分拣分批的研究，目的是使卷烟能在最短时间内到达分拣机 分拣。 而欧、美、日等国的配送在配送规模、配送手段先进和配送方式多样方面己 发展到了很高的水平，已经成为一种普遍的现代化物流方式。在分拣作业系统中 主要表现在充分运用条码技术、e d i 、p o s 系统、自动识别系统、自动分拣系统、 自动存取系统、自动导向车、货物自动跟踪系统，计算机辅助拣货和配货等。 在查阅有关文献中，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平 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n 3 h 1 g o e t s c h a l c k xa n dr a t l i f ( 1 9 8 8 a ) 提出利用动态 规划法来求解宽通道内的拣货路径问题，他们提出五种在通道内可能会用到的拣 货策略，1 、穿越策略；2 、切割穿越策略；3 、返回策略；4 、切割返回策略；5 z 型分拣启发法。并且加入订单数目密度( d e n s i t yo fo r d e r s ) 与走道宽度( w i d t h o f a i s l e s ) 两种因子，进行模拟试验，研究结果表明，穿越策略所得到的结果比 返回策略的结果要好n 引分拣路径的优化还有一类是对自动化立体仓库及堆垛 2 硕士学位论文第一章绪论 机分拣路径的优化，如r o o d b e r g e na n dk o s t e r ( 2 0 0 1 ) 在多横向通道的仓储系统 环境下，针对各种拣货策略比较在不同通道数目、不同货物品项及不同通道宽度 的拣货路径比较n 引。杨华，李欣，钟敏是对自动化立体仓库的堆垛机拣选作业调 度研究n 引。l o o nc t a n g 、e k - p e n gc h e w 论述了分批与存储分配策略对分拣的影 响n 引。r i c h a r dl d a n i e l s 、j e f f r e yl r u n u n e l 、r o b e r ts c h a n t z 对仓库订 单分拣的研究c h i h - m i n gh s u 、k a i - v i n gc h e n 和m u c h e nc h e n 利用遗传算 法来研究订单分批，目的是使分拣的行走距离最短幢0 1 。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担。汪长飚的基于e m - p l a n t 的自动化立体仓库分拣作业的研究心2 。，宁春林，田国会，尹建芹，路飞的m a x m i n 蚁群算法在固定货架拣选路径优化中的应用研究他引，及团伟，田国会，张攀，李 晓磊的应用改进l k 算法求解固定货架拣选优化问题研究等馏4 。张元标，吕广庆 应用混合粒子群算法在物流配送车辆路径的问题研究 2 5 j 。王辉的多目标粒子群 算法在供应链中的应用，提出了完成生产计划的粒子群优化研究【2 6 。 1 2 2 我国烟草物流配送存在的问题 烟草物流配送在我国的发展时间较短，与经济发达的国家相比还存在着很大 的距离。几乎绝大多数的配送中心都只是充当着储存商品的仓库和按规定简单送 货的运输工具，在作业和管理方面还相当落后，对配送中心拣货作业系统的管理 和调度更是缺乏系统的研究和实践他7 。 配送中心拣货系统的研究在国内正处于起步阶段，有些配送中心虽然购置了 先进的物流设备，但由于对基础理论认识不深，未经仔细研究就盲目仿效，或不 知如何着手规划，结果造成系统效益不大，难以扩展或成本太高等问题。主要表 现在： 1 储位没有编号或编号缺乏标准，按品名寻找商品不但费时，而且新手无法 胜任。 2 储位不分区，单品拣货与整箱拣货混合在一起，导致作业混乱。 3 对市场订单没有做系统分析，往往按照经验来进行烟草的定购和分拣， 经常出现烟草存储与市场需求脱节的现象，造成经济成本开销的增大。 4 订单分拣混乱，经常造成卷烟重叠和出错的现象。 5 对不同大小的定单处理模式单一，处理效率低下。没有针对紧急订单的 分拣处理模式，应变能力低下。 6 现代化程度极低：配送中心的作业基本上是手工辅以叉车和托盘作业：单 元化程度低，托盘的利用仅限于企业内部：货物的入库、出库、拣选、组配、盘 点等作业多为人工管理，差错率高：出货的外包装不加贴用于运输、送货的条码。 3 硕士学位论文第一章绪论 计算机的应用仅限于配送中心业务及事务管理，与p o s 系统前台数据采集相比， 配送中心内部的数据采集、配送中心与外部的接口系统( 如e o s e d i 等) 还没有建 立起来。 1 3 本文研究的目的和意义 烟草配送中心作业系统在商业活动中接受订单后，将客户的定购品从分拣系 统分拣出来进行出库作业，其中库存区向分拣系统缓存区实时的补充相应的卷 烟，使缓存区的卷烟有一定的缓存数量，在库存区的卷烟数量少于一定的数量后， 配送中心向生产厂商订购商品并存储于烟草配送中心的库存中陋8 2 9 1 m 1 。整个作业 流程图卜1 所示。由于订单在卷烟的需求数量和品种的复杂性，很容易会出现需 求量与库存量脱节的情况，而从统计的数字可以看出，分拣货物和烟草的调度两 大项目几乎占据了烟草物流成本的8 0 ，其中其他一些成本包括退货处理成本、 信息处理成本、入库成本等加起来不超过总成本的1 5 口妇口刳，如图1 - 2 所示。而 占据烟草配送中心大部分经济成本的货物分拣、烟草运输调度直接是由烟草配送 图1 1 配送中心作业流程图 4 碗士学位论文 第章绪论 中心各个系统的规划、烟草调度策略、订单分拣快慢和策略、分拣资讯所决定的 分拣成丰 其他 】h 货处理懂丰 债总处理成本 入伟成丰 图】- 2 烟草配送中心的成本开嘲比例四 因此，若要降低烟草配送中心的运营成本关键在于从烟草的调度策略和自动分 拣系统上着手改进，这些环节是降低物流成本、提高劳动生产率和改善设备工艺 的关键。”“。而目前，与此相关的研究较少，本文将从此方向进行深入研宄 以明达到改善的效果。 1 4 本文研究的主要工作 本文将从卷烟调度决策、订单自动分拣算法两个方面进行深入的探讨和研 宄，对某些成果进行仿真，以期该研究能为烟草配送中心的改善提供参考，加速 课题研究的实用化进程。本文将从以下几个方面工作； 1 、通过e i q 分析对烟草配送中心存储调度提供参考和依据。 2 ，以经跻成本为目标函数建立了物流中心的烟草补货调度成本模型。 3 、利用粒子群算法对烟草调度决策模型进行优化分析。 4 、建立烟草自动分拣算法，井在此基础上对订单分拣进行仿真分析。 囡口口 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 2 1 卷烟配送中心补货调度分析方法 配送中心在进出货量的特性上，常有出货日程不确定、前置时间短、出货量 变化大等现象，如果面对出货品项繁多，订单资料量大，往往使规划分析者无从 下手，一般分析者在无法深入分析的情况下，常用总量或平均量来概括估计相关 需求条件，往往与实际的需求变动产生很大的差异。若能掌握数据分析的原则， 通过有效的资料统计，以及进一步的相关分析，将能使分析的过程简化，并可把 握实际有用的信息。e i q 分析就是利用“e o r d e re n t r y ( 订单) ，“i i t e m ( 品 项) ”、“q q u a n t i t y ( 数量) ”这三个物流关键要素，来研究配送中心的需求 特性，既从客户订单的品项、数量与订购次数等观点出发进行出货特性的分析 3 6 1 3 7 3 8 o 为货物调度和存储区规划提供依据e i q 分析方法首先是由日本铃木震先 生倡导提出的引，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。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货物调度 和存储区规划方法。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 订单出货资料的分解 收集到的企业订单出货资料，通常数量庞大且资料格式不易直接应用，最好 能从企业信息系统的数据库中直接取得电子化数据，便于数据格式转化，并便于 借助计算机运算功能处理大量的分析资料。在进行订单品项数量分析时，首先必 须考虑时间的范围与单位。在以某一工作日为单位的分析数据中，主要的订单出 货资料可分解成表格式，并由此展开e q ，e n ，i q ，i k 四个类别的分析步骤。主要分 析项目及意义如下： l 、订单量e q 分析：单张订单出货数量的分析。 2 、订货品项数( e n ) 分析：单张订单出货品项数的分析。 3 、品项数量( i q ) 分析：每单一品项出货总数盘的分析。 4 、品项受订次数分析( i k ) ：单一品项出货次数的分析。 6 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 表2 - 1 e i q 资料统计格式 注：q ( e 订单的储货量) 2 q l + q 1 2 + q 1 3 + q 1 4 + 9 5 + ， g l ( 品项i l 的出货量) = g l + q l + q 3 l + 幺l + g l + ， l ( g t - 单e 。的出货项数) = 计数( q l l ，q 2 ，9 1 3 ，9 4 ，q 1 5 ) o 者， k ( 订单i l 的出货项数) = 计数( q 鲛l ，q l ，蜴。，g 。) o 者， 川( 所有订单的出货总项数) = 计数( 墨，k 2 ，墨，丘，k 5 ) o 者， k ( 所有产品的出货总次数) = 墨+ 心+ 墨+ 疋+ k e,o-oo 9 上表2 一le i q 格式是针对某一天的出货资料进行分析，若分析资料范围为一 时间周期( 如一周、一月或一年等) ，则需加入时间的参数，即为e i q t 的分析， 如表2 - 2 所示： 表2 - 2e i q t 资料统计格式 晶 客户订单 出货品项；订单出货订单出货 厶i 毛l 厶i 厶数量 品项 墨 q 1 1 l 盆2 iq 1 3 l q l l l 。q 1 5 ig la i ：l - - _ _ 岛q 2 i lq 2 乱。q 2 3 l 。q 2 1 i q 2 5 l 幺ll t 1 | 单品- 出货t 量 9 1 1吼l 吼1吼l ：吼lg 啊， 一单品出货次数，点乱知，一乓l ：k l 二筠 墨 且f 2 l n 岛盈q 1 3 2q 1 4 2q 1 5 2 q 1 2 ，k 岛礁岛2 。q 码：如如 t 2 ：单品出货量 9 1 2g 蕾9 3 2g 帕 9 5 2 一一一1 “ 。单品出货次数，k 丑跫谂! 琴媛蓬臻 一厩 ； 合单品总出货量 g l；留2 ：9 3 吼吼q 计单晶出货次数l 蜀：厩；臣疋；墨 一l 芷 主要分析项目及意义如下： 7 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 1 、订单量( e q ) 分析：单张订单出货数量的分析，可用于决定订单处理的 原则、分拣系统的规划，并影响出货方式及出货区的规划，通常以单一营业日的 e q 分析为主。 2 、订单品项数( e n ) 分析：单张订单出货品项数分析，分析产品的重要程 度及运量规模。可用于储存系统的规划选用、储位空间的估算，并影响分拣方式 及分拣区的规划。 3 、品项数量( i q ) 分析：每单一品项出货总数量分析，对订单处理的原则 及分拣系统的规划有很大的影响，并将影响出货方式及出货区的规划。 4 、品项受定次数( i k ) 分析：单一品项出货次数分析，对于了解产品的出 货频率有很大的帮助，主要功能可配合i q 分析决定储存区与分拣系统的选择。 由e q e n i q i k 综合分析，即可确定卷烟配送中心的整体布局及规划。 2 1 2 资料分析使用的统计方法 e i q 分析以量化的分析为主，常用的统计手法包括平均值、最大最小值、总 数、柏拉图分析、次数分布及a b c 分析等，以下就柏拉图分析、次数分析及a b c 分析等进行说明： 1 、柏拉图分析： 在一般物流中心的作业中，如将订单或单品品项出货量经排序后绘图( e q 、 i q 分布图) ，并将其累积量以曲线表示出来，即为柏拉图，此为数量分析时最基 本的绘图分析工具。其它只要可表示成品项与量关系的资料，均可以柏拉图方式 表达。 2 、 次数分布： 为了了解产品品项与出货量的分布情形，可将出货量范围作适当的分组，并 计算各产品出货量出现于各分组范围内的次数，即为品项次数分布图。次数分布 图的分布趋势与资料分组的范围有密切关系，在适当的分组之下，将可得到进一 步有用的信息，并找出数量分布的趋势及主要分布范围。但是在资料分组的过程 中，仍有赖于规划分析者的专业素养与对资料认知的敏感性，以快速找出分组的 范围。 3 、a b c 分析： 在制作e q 、i q 、e n 、i k 等统计分布图时，除可由次数分布图找出分布趋势， 进一步可由a b c 分析法将一特定百分比内的主要订单或产品找出，以作进一步的 8 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 分析及重点管理。通常先以出货量排序，以占前2 0 及5 0 的订单件数( 或品项 数) ，计算所占出货量的百分比，并作为重点分类的依据。如果出货量集中在少 数订单( 或产品) ，则可针对此一类产品组( 少数的品项数但占有重要出货比例) 作进一步的分析及规划，以达事半功倍的效果。相对的出货量很少而产品种类很 多的产品组群，在规划过程可先不考虑或以分类分区规划方式处理，以简化系统 的复杂度，并提高规划设备的可行性及利用率。 4 、 交叉分析： 在进行e q 、i q 、e n 、i k 等a b c 分析后，除了可就订单资料个别分析外，也 可以就其a b c 的分类进行组合式的交叉分析。如以单日别及年别的资料进行组合 分析，或其它如e q 与e n 、i q 与i k 等项目，均可分别进行交叉组合分析，以找 出有利的分析信息。 2 1 3e i q 图表分析以及对烟草补货存储区设置的应用 e i q 图表分析是订单资料分析过程最重要的步骤，通常需对各个分析图表进 行认真分析，并配合交叉分析及其他相关资料作出综合判断的结论。 l 、e q 分析 主要可了解单张订单订购量的分布情形，可用于决定订单处理的原则、拣货 系统的规划，并将影响出货方式及出货区的规划。通常以单一营业日的e q 分析 为主，e q 图表的类型分析如图2 - 1 所示 嘲 粥 泓 ，舶 菇期 挪 i 囊口 rn 卜田；害譬霉霉k 鼹崤良嗣再辫劈岛羽； 撕 。器。 图2 - 1e q 分析 9 跚 撇 娜 撇 湘 。 硕士学位论文 第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 依e q 图形分布，可作为决定储区规划及拣货模式之参考，当订单量分布趋势愈 明显时，则分区规划的原则愈易运用，否则应以弹性化较高的设备为主。当e q 量很小的订单数所占比例很高时( 5 0 ) ，应可将该类订单另行分类，以提高拣货 效率：如果以订单别拣取则须设立零星拣货区，如果采用批量拣取则须视单日订 单数及物性是否具相似性，综合考虑物品分类( s o r t i n g ) 的可行性，以决定是否 在拣取时分类或在物品拣出后在分货区进行分类。 2 、品项数量( i q ) 分析 主要了解各类产品出货量的分布状况，分析产品的重要程度与运量规模。可 用于仓储系统的规划选用、储位空间的估算，并将影响拣货方式及拣货区的规划， i q 图形类型分析如图2 - 2 所示。 图2 - 2i q 分析 在规划储区时应以一时间周期的i q 分析为主( 通常为一年) ，若配合拣货区的 规划时，则需参考单日的i q 分析。另外单日i q 量与全年i q 量是否对称亦是分析观 察的重点，因为结合出货量与出货频率进行关联性的分析时，整个仓储拣货系统 的规划将更趋于实际，因此可进行单日i q 量与全年i q 量的交叉分析。若将单日及 全年的i q 图以a b c 分析将品项依出货量分为a b c ( 大、中、小) 三类，并产生对照组 合后进行交叉分析，则将其物流特性分成以下几类( 如表2 3 所示) ： 表2 - 3 单e l 与全年i q 对照表 争日 abc 全年 a ii ii i、 bivv ci i ii i ii v 1 0 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 分类i ：年出货量及单日出货量均很大，为出货量最大的主力产品群，仓储 拣货系统的规划应以此类为主，仓储区以固定储位为较佳，进货周期宜缩短而存 货水准较高，以应付单日可能出现的大量出货，通常为厂商型物流中心或工厂发 货中心。 分类i i ：年出货量大但单日出货量较小，通常出货天数多且出货频繁，而 使累积的年出货量放大。可考虑以零星出货方式规划，仓储区可以固定储位规划， 进货周期宜缩短并采中等存货水准。 分类i i i ：年出货量小但单日出货量大，虽总出货量很少，但是可能集中 于少数几天内出货，是容易造成拣货系统混乱的可能因素。若以单日量为基础规 划易造成空间浪费及多余库存，宜以弹性储位规划，基本上平时不进货，在接到 订单后再行进货，但前提是必须缩短进货前置时间。 分类v ：年出货量小且单日出货量亦小，虽出货量不高，但是所占品项数 通常较多，是容易造成占用仓储空间使周转率降低的主要产品群。因此仓储区可 以弹性储位规划，以便于调整格位大小的储存设施为宜，通常拣货区可与仓储区 合并规划以减少多余库存，进货周期宜缩短并降低存货水准。 分类v ：年出货量中等但单日出货量较小，为分类意义较不突出的产品 群，可视实际产品分类特性再归纳入相关分类中。 3 、订单品项数( e n ) 分析 主要了解订单别订购品项数的分布，对于订单处理的原则及拣货系统的规划 有很大的影响，并将影响出货方式及出货区的规划。通常需配合总出货品项数、 订单出货品项累计数及总品项数三项指标综合参考。 4 、品项受订次数( i k ) 分析 主要分析产品别出货次数的分布，对于了解产品别的出货频率有很大的帮 助，主要功能可配合i q 分析决定仓储与拣货系统的选择。另外当储存、拣货方式 己决定后，有关储区的划分及储位配置，均可利用i k 分析的结果作为规划参考的 依据，基本上仍以a b c 分析为主，并从而决定储位配置的原则 5 、i q 及i k 交叉分析 将i q 及i k 以a b c 分析分类后，可对拣货策略的决定，提供参考的依据。将i q 及i k 以a b c 分析分类后，所得交叉分析的分类整理如表所示。依其品项分布的特 性，可将物流中心规划为以订单别拣取或批量拣取的作业型态，或者以分区混合 处理方式运作。实际上拣货策略的决定，仍须视品项数与出货量的相对最来作判 断的依据。 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 表2 - 4i q i k 分析结论表 。，朋 局中低 i k 可采用批量拣货方 可采用批量拣货方 可采用批量拣货方 高 式，再配合分类作 式，视出货量及品 项数是否便于拣取 式，并以拣取时分 业处理 类方式处理 时分类来决定 中依订单别拣取为宜 依订单别拣取为宜依订单别拣取为宜 依订单别拣取为依订单别拣取为 低宜，并集中于接近依订单别拣取为宜宜，可考虑分割为 入口处零星拣货区 2 2 烟草自动分拣系统简要介绍 成品烟自动分拣系统是现代烟草配送中心的一个核心组成部分。分拣作业是 根据顾客的订货要求或配送中心的送货计划，尽可能迅速、准确的将商品从其储 位或其他区域拣取出来，并按一定的方式进行分类、集中、等待装送的作业过程。 分拣作业是整个配送中心作业系统的核心，拣选的效率直接影响到配送中心的效 率h 0 1 。 随着计算机技术、控制技术的发展，自动分拣系统近年得到长足的进步。该 系统的作业过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家经销商下达的 订单，在最短的时间内将这些订单按照商品品种、货主、储位或发送地点等参数 进行快速准确的发货，当经销商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分 拣系统在最短的时间内从庞大的高层货架存储系统或其他指定地点中准确找到 要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的 商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。 由于大量采用计算机控制技术，自动分拣系统可以实现高效、准确的物件分拣工 作，并且广泛应用在邮政、航空、烟草、药品以及服装等行业，发挥着巨大的作 用h 。 2 2 1 卷烟自动分拣系统的特点 自动分拣系统的主要特点包括： 1 、能连续、大批量地分拣货物。由于采用大生产中使用的流水线自动作业 方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等限制，可以连续运行，同时自 动分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统的分拣能力与人工分拣系统 1 2 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 相比具有无可比拟的优势。它可以连续运行1 0 个小时以上，每小时可分拣6 0 0 0 1 2 0 0 0 件包装商品，如用人工分拣每小时只能分拣1 5 0 件左右，同时分拣人员也 不能在这种劳动强度下连续工作s 4 , 时。 2 、分拣误差率极低。自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分 拣信息的准确性，这又取决于分拣信息的输入机制。如果采用人工键盘或语音识 别方式输入，则误差率在1 以上：如采用条形码扫描输入，除非条形码的印刷本 身有差错，否则不会出错。因此，目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别 货物。 3 、分拣作业基本实现无人化。国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了 减少人员的使用，减轻员工的劳动强度，提高人员的工作效率，因此自动分拣系 统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。 理想的拣货作业具有以下八个优点h 2 1 ： ( 1 ) 不要思考一零判断业务( 不依赖熟练工) 。 ( 2 ) 不要寻找一储位管理。 ( 3 ) 不要等待一减少闲置时间。 ( 4 ) 不要绕路一缩短行走时间。 ( 5 ) 不要书写一免记录、免纸张。 ( 6 ) 不要检查一利用条码由电脑检查。 ( 7 ) 不要搬运一减少搬运( 输送带、搬运车、自动分流) 。 ( 8 ) 无缺货。 2 2 2 自动分拣系统的组成 自动分拣系统一般由上件装置、分类装置、输送装置、分拣格口、控制系统 组成。上件装置的作用是识别、接受和处理分拣信号，根据分拣信号的要求去指 示分类装置按商品品种、商品送达地点或货主的类别等方式对商品进行自动分 类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可以通过人工输入、条形码扫描、色码 扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分 拣控制系统中去，根据这些分拣信号判断，来决定哪个分拣格口进行分拣动作。 分类装置的作用是根据上件装置发出的分拣指令，当具有相同分拣信号的经 过时，该装置动作，改变在输送装置上的运行方向，进入其他输送机或进入存储 区或其他接口设备。分类装置的种类很多，一般由推出式、浮出式、倾斜式、输 送式和分支式几种，不同的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面 的平滑程度等有不完全相同的要求。在分类装置的两侧，一般要连接若干个分拣 格口，使分好类的商品滑下主输送机以便进行后续作业 1 3 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣的商品 鱼贯通过上件装置到达分类装置上。输送装置是与分类装置柔性连接在一起的， 输送装置上的物品要能准确无误、无损坏的送至指定的位置。 分拣格口是已分拣商品脱离分类装置即主输送机进行集货区域的通道，一般 由钢带、皮带、滚筒、容器等组成滑槽，使商品从分类装置滑向集货站台或其他 接口设备，在那里由工作人员将该格口的所有商品集中进行处理：或者入库储存， 或者组配装车并进行配送作业。 总控系统对物品的信息实行全程跟踪和处理，对整个分拣过程进行在线监 控，以保证系统在运行过程中信息和设备的安全可靠性h 3 4 4 1 。 以上五部分装置通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处 理环节构成一个完整的自动分拣系统【4 5 i 。 2 2 3 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 5 所示。 1 4 硕士学位论文 第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 表2 - 5p c b 基本分拣模式分类 序号储存单位 分拣单位 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 通过以上分析，可以看出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 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，因此我 们可以得出卷烟的分拣模式为：p c + b 。 2 2 4 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 也越来越多。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 3 所示： 图2 - 3 分拣作业分类 1 5 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 l 、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 订单处理前置时间短 作业员责任明确，派工容易、公平 分拣后不必再进行分类作业，适用于少品种大批量订单的处理 缺点： 商品品项多时，分拣行走路径加长，拣取效率降低 拣取区域大时，搬运系统设计困难 少量多次拣取时，造成分拣路径重复费时，效率降低 2 、批量拣选 把多张订单集合成一批次，按商品品项别将数量加总后再进行拣取，拣取完 后按客户订单别作分类处理，称为二次分拣，其中第一段按产品类别汇总后一次 拣出，第二段将同一产品按客户订单进行分配，俗称为“播种式拣取”。此种作 业方式之优缺点如下： 优点： 适合订单数量庞大的系统 可以缩短拣取时行走搬运的距离，增加单位时间的拣取量 对少量，多频率的配送，批量拣取非常有效 可以实现复核功能 缺点： 对到来的订单无法做及时的反应，必须等订单达到一定数量时才做 一次处理，因此会有停滞的时间产生。( 只有根据订单到达的状况做等候分 析，决定出适当的批量大小，才能将停滞时间减至最低) 3 、单独拣选 单独拣选方式即一人持分拣单进入分拣区分拣货物，直至将取货单中内容完 成为止；此种作业方式的优缺点如下： 优点： 分拣简单，出错率低 不需要进一步分类处理 缺点： 1 6 硕士学位论文第二章卷烟补货调度研究方法及自动分拣系统介绍 分拣过程的不固定性 需要耗费更长的行走时间 4 、分区拣选( 接力拣选) 分区分拣方式是将分拣区分为若干区，由若干名作业者分别操作，