（系统工程专业论文）复合式卷烟分拣系统研究与设计.pdf

山东大学硕士学位论文 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明本声明的法律责任由本人承担 论文作者签名： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论 文 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 一：绺：辫瞧 # - 4 - 垆占 山东大学硕士学位论文 摘要 随着烟草销售网络化建设工作的不断深入，烟草物流信息化和自动化建 设越来越广泛地受到重视，作为卷烟物流配送核心环节的分拣作业环节在整 个卷烟物流系统中有着举足轻重的作用本论文主要研究一种面向卷烟分拣 的复合式分拣作业系统。 卷烟作为一种特殊的分拣作业对象，有着它区别与其他分拣对象的特 性，本文首先通过分析卷烟分拣特性及分拣策略入手，对现有的卷烟分拣作 业系统进行了系统的比较分析，由于目前的卷烟分拣作业系统多是由邮政分 拣或国外其他通用分拣系统改造而来，因此，它们并不能够完全适用于卷烟 分拣，具有不适应卷烟分拣的共性缺陷 本论文对卷烟自动分拣作业进行了建模分析，将卷烟自动分拣所涉及的 补烟、分拣和输送这三个环节进行理论建模，在建模过程中提出并应用了 。虚拟容器”的概念。在对三个关键环节建模的基础上，本文得出反映卷烟 分拣作业效率的理论模型：单订单作业时间模型。通过对模型的分析，找出 影响卷烟分拣的六个主要影响因素，为复合式卷烟分拣系统的研究提供理论 依据。 本文根据对卷烟分拣系统的分析，研制开发了一种适用于卷烟分拣的复 合式卷烟分拣作业系统，它最大限度的弥补了现有卷烟分拣作业模式的缺 陷，提高了卷烟分拣作业效率，降低了工人的劳动强度。复合式卷烟分拣作 业系统由卧式卷烟分拣机和塔式卷烟分拣机相组合而成，其中卧式卷烟分拣 机是专门针对卷烟分拣特性研制开发的，非常符合卷烟分拣的特性要求，是 一种新型高效的卷烟分拣设备 目前，复合式卷烟分拣作业系统已经实际应用于济南等地卷烟物流配送 中心的卷烟分拣作业，经过理论验证和现场实践，复合式卷烟分拣作业系统 达到了预期的设计目标，处于国内领先水平，实现了卷烟自动分拣技术的新 的跨越。 关键词卷烟分拣系统建模卧式卷烟分拣机塔式卷烟分拣机 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t s e l lt h ed e e p e u n i n g n 也t h et o b a c c oc o n s t a n t l yo fn e t w o r k e db u i l d i n g - u p w o r k , t o b a c c ol o g i s t i c si a f o r m a t i o n i z a t i o na n da u t o m a t i cc o n s t r u c t i o na r em o r e a n dm o r ep a i da t t e n t i o nt ow i d e l y p r o v i d ea n dd e l i v e rs o r t i n gt h el i 吐o ft h e h o m e w o r ka n dh a v i n gv e r yi m p o r t a n tf u n c t i o ni nt h el o g i s t i e ss y s t e mo ft h e w h o l ec i g a r e t t eo fk e yr i n ka st h el o g i s t i e so ft h ec i g a r e t t e am a i nak i n do f c i g a r e t t e o r i e n t e dc o m p l e xt y p eo f r e s e a r c ho ft h e s i ss o r t st h eo p e r a t i n gs y s t e m c i g a r e t t ea so n es o r t i n gh o m e w o r kt a r g e t t i n gs p e c i a l 。h a v ei td i s t i n g u i s hw i t h s o r t i n gt a r g e f sc h a r a c t e r i s t i cw h i l eb e i n go t h e r 。t h i st e x t ，t h r o u g ha n a l y s i n gt h a t t h ec i g a r e t t es o r t st h ec h a r a c t e r i s t i ca n ds m t st h et a c t i c st os t a r t 叭t ha tf i r s t 。h a v e s o r t e dt h eo p e r a t i n gs y s t e ma n dc a r r i e do ns y s t e m a t i cc o m p a r a t i v ea n a l y s i st ot h e e x i s t i n gc i g a r e t t e ，b e c a u s ep r e s e n tc i g a r e t t es o r to p e r a t i n gs y s t e mt os o r to rs o r t b yp o s t a l 蛳 v i c es y s t e mt r a n s f o r mw h i l eb e i n gi nc o n l m o nu s ew h i l eb e i n go t h e r a b a dm o s t l y 。s o 。t h e yc a nn o tb et o t a l l ys m m b l ef o rc i g a r e t t e st os o r t ，h a v e d e f e c tn o t m e e t i n gg e n e r a l i t yt h a tt h ec i g a r e t t es o r t s t h i st h e s i sh a ss o r t e dt h eh o m e w o r ka n dc a r r i e do nm o d e l i n ga n a l y s i st ot h e c i g a r e t t ea u t o m a t i c a l l y ，s o r t t h e c i g a r e t t e t h eb e n e f i t c i g a r e t t e i n v o l v e d a u t o m a t i c a l l y 。s o r ta n di r a n s p o r t i n gt h e s et h r e el i i l k st oc a r r yo nt h e o r ym o d e l i n g ， p u tf o r w a r da n du s et h ec o n c e p to f 。f i c t i t i o u sc o n t a i n e r 。i nt h ec o u r s eo f m o d e l i n g o nt h eb a s i so ft h et h i n gt h a tt ok e yl i n km o d e l i n go ft h r e e ，t h i st e x t m u s tp r o d u c ea n dr e f l e c tt h et h e o r ym o d e lt h a tt h ec i g a r e t t es o l t $ t h ee f f i c i e n c y o ft h eh o m e w o r k ：s i n g l em o d e la c t i v i t yd u r a t i o no fo r d e r t h r o u g ha na n a l y s i s o fm o d e l 。f i n do u ts i xm a i ni n f l u e n c ef a c t o r si n f l u e n c i n gc i g a r e t t e sl os o r t ，o f f e r t h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rt h et h i n gt h a tt h ec o m p o u n d i n gt y p ec i g a r e t t es o r t s s y s t e m a t i cr e s e a r c h t h ef o u n d a t i o no ft h i st e x ts o r t ss y s t e m a t i ca n a l y s i st ot h ec i g a r e t t e 。i ti s s u i t a b l ef o rc o m p l e xt y p ec i g a r e t t et h a tt h ec i g a r e t t es o r t sa n ds o r tt h eo p e r a t i n g s y s t e mt od e v e l o po n ek i n d i th 醐r e m e d i e dt h ee x i s t i n gd e f e c to fs o r t i n gt h e m o d eo ft h eh o m e w o r ko fc i g a r e t t em a x i m u m l y ，s o r tt h ee f f i c i e n c yo ft h e h o m e w o r ka f t e ri m p r o v i n gc i g a r e t t e s ，h a sr e d u c e dw o r k e r s l a b o u ri n t e n s i 哆t h e c o m p o u n d i n gt y p ec i g a r e t t es o r t e d t h eo p e r a t i n gs y s t e mb u tm a d e 叩b yt h e h o r i z o n t a lc i g a r e t t es o r t i n gm a c h i n ea n dt o w e rc i g a r e t t es o r t i n gm a c h i n e ，a m o n g t h e mt h eh o r i z o n t a lc i g a r e t t es o r t i n gm a c h i n ei st h 越w es o r t 也ec h a r a c t e r i s t i c a n dd e v e l o pt ot h ec i g a r e t t e ，a c c o r dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i cr e q u e s tt h a tt h e 3 山东大学硕士学位论文 c i g a r e t t es o r t sv e r ym u c h 。i ti s t h a tak i n do fn e w - t y p ea n dh i g h - e f f i c i e n t c i g a r e t t es o r t st h ee q u i p m e n t a tp r e s e n t , t h ec o m p o u n d i n gt y p ec i g a r e t t es o r t st h eo p e r a t i n gs y s t e mt oa p p l y a c t u a l l yt h ec i g a r e t t eo ft h el o g i s t i c sh o m e - d e f i v e r yc e n t e r so ft h ec i g a r e t t e 。s u c h l a sj i n a na n do t h e rp l a c e ss o r t st h eh o m e w o r k , p r o v et h r o u g ht b et h e o r ya n d p r a c t i s el i v e ，t h ec o m p o u n d i n gt y p ec i g a r e t t eh a ss o r t e dt h eo p e r a t i n gs y s t e ma n d r e a c h e dt h ea n t i c i p a t e dd e s i g no b j e c t , i nl e a d i n gc o m p e t e n c ea th o m e ，s o r tt h e n e w l e a po ft e c h n o l o g ya u t o m a t i c a l l ya f t e rr e a l i z i n gc i g a r e t t e s k e y w o r d s ：t h ec i g a r e t t es o r t st h es y s t e m m o d e l i n g h o r i z o n t a lc i g a r e t t e s o r t i n gm a c h i n es o r t i n gm a c h i n eo ft o w e rc i g a r e t t e 4 lir 山东大学硕士学位论文 1 1 课题背景 第1 章绪论 我国加入w t o 以来，市场经济体制不断深入发展并日趋完善，同时中 国烟草行业的改革逐步深化，传统的流通模式越来越不能适应新形势的要 求，烟草流通企业纷纷准备或开始筹建物流配送中心，以降低成本，提高服 务质量和水平，扩大经营规模，改进物流与信息流系统。【1 】嘲 2 0 0 5 年4 月，国家烟草专卖局国烟办下发了 2 0 0 5 1 2 1 5 号文件一全 国卷烟销售网络建设整体推进、全面提升的工作方案。整体推进、全面提 升”工作精神中对烟草物流配送提出了明确的要求，归结起来就是要实现 。五化管理”，即：仓储管理数字化、卷烟库存合理化、卷烟分拣电子化、 配送线路最优化、车辆配载经济化。 目前，国内外对卷烟生产环节的物流系统自动化和信息化技术研究比较 深入，也初步形成了一套系统的理论研究方法，但是对于烟草销售商业环节 的物流系统自动化和信息化的研究却是仍然处于起步阶段。因此，烟草商业 系统现代物流自动化和信息化建设成为了摆在烟草系统面前的一项紧迫任 务，能否建立一套适用的高效的现代化物流系统，将直接决定烟草商业系统 能否长期持续稳定发展。 卷烟自动分拣作业系统作为烟草物流配送系统中的核心组成部分具有着 重要的作用，而且由于我国卷烟专卖专销的特殊性和对卷烟的巨大消费量， 造成了我国卷烟销售配送的特殊性，国外的一些卷烟分拣系统往往不适用于 我国的现状，而目前我国的卷烟分拣研究仍处在起步阶段，多数卷烟分拣设 备是根据国外分拣系统或者邮政分拣系统改造而来，均不同程度存在着不适 应卷烟分拣的问题。因此，能否针对我国卷烟销售分拣的实际情况，研制开 发适用于我国卷烟商业行业的新型卷烟分拣作业系统就成了制约卷烟商业系 统物流配送发展的重要问题。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 1 2 1 发达国家卷烟物流自动化发展现状及趋势 在欧美和日本等发达国家，卷烟物流的自动化程度相当高，他们的烟草 物流中心一般占地面积不大，但立体化和自动化程度较高，他们普遍采用自 动五体化仓库进行卷烟的存储和出入库；卷烟分拣普遍采用自动化程度相当 山东大学硕士学位论文 高的分拣设备进行作业，在他的一个物流中心中，需要人工进行的作业很 少，基本都有计算机和各种自动化设备来完成。 1 ( 3 1 1 4 r ，1 例如日本的东京烟草物流中心，位于东京千叶县船桥市，占地面积 2 7 3 8 3 平方米，建筑面积1 1 3 7 3 平方米，共4 层，总楼层建筑面积4 2 0 1 9 平方米 该配送中心是一个精密，快速、无人化、综合了高科技的自动化物流中 心。每天来自全日本香烟制造公司和保税仓库的6 0 辆大型货车的香烟，通 过高级计算机的处理和自动化设备的作业，从入库到出库，物流量的9 0 完全实现自动化处理平均一年处理六百亿支香烟，为三万个香烟零店配送 货品。平均分拣一条香烟的时间仅为0 1 l s 。该配送中心每天有6 0 辆大型货 车的香烟入库，同时按照香烟零售店要求，分别进行分拣、分类、包装和配 送到中转店或零售店，一年处理的香烟数量相当于全日本销售量的1 5 ，这 个配送中心效率高，上午接到定单，下午立即分拣、包装，并配送到中转 站，次日中午送到分店 该配送中心的分拣作业根据品种分类的不同采用多种不同的分拣方式共 同进行分拣作业对于销售量最大的8 0 种香烟占物流中心处理量的6 8 ， 采用条烟自动分拣设备在四层进行分拣，首先自动进行拆卸托盘，进入整箱 流动式货架，开箱机开箱处理，以条为单位分拣装箱，再把箱装在托盘上， 实现无人化的发货在三楼是人工分拣设备即电子标签分拣设各，用于处理 比较难用自动化处理的产品如异型卷烟，以条为单位或5 条一装，按照货架 上亮灯显示的数量分拣。另外在三层还有看单分拣占0 3 。 就目前来讲，发达国家的卷烟物流正向着更加自动化、更加集约化、更 加及时化和更加经济化的方向发展，真正的是卷烟物流配送成为烟草行业的 第三利润源，成为为优质客户服务的窗口 1 2 2 我国卷烟物流自动化发展 我国物流业现在正处于发展起步阶段，由于烟草行业的特殊性，烟草物 流在我国的综合物流业当中属于发展相对比较规范的一个行业。对于烟草制 造业来讲，他们已经在上个世纪9 0 年代末基本上完成了企业的生产物流体 系的建设，实现了卷烟生产物流的自动化和信息化；但是对于烟草商业系统 来说，物流系统的建设滞后了一些，在2 0 0 0 年之后才开始受到重视，由于 烟草商业系统遍布全国，而且各地的发展差异很大，因此，烟草商业系统的 物流系统建设存在着严重的不均衡性，目前，在全国的地市级以上的烟草商 业系统中，大多数还没有实现物流作业的机械化，对于在商业物流系统中， 作业量最大的物流环节分拣作业，仍然大量的停留在人工手工作业的模 6 山东大学硕士学位论文 式上，有一部分虽然已经实现了分拣作业的机械化，但也只是使用了简单的 电子标签分拣设备，其关键作业仍然需要人工来完成。目前，实现物流系统 自动化程度较高的地市也只有上海、北京、深圳、青岛、大连等少数中心城 市，而且这些实现了初步分拣作业自动化的城市之间的物流系统也存在着较 大的差异，多是照搬邮政自动分拣模式或国外的通用分拣模式，对于我国卷 烟销售分拣的现状不适应，甚至存在着制约卷烟分拣效率的缺陷因此，研 制开发适合中国特色的卷烟分拣作业系统的问题就不可避免的提了出来。 6 1 1 3 课题主要研究内容 本课题正是基于以上背景，针对国家烟草专卖局提出的烟草商业销售网 络物流。五化”管理中的。卷烟分拣电子化”这一要求进行深入研究本课 题的主要研究方向是：分析我国卷烟分拣的独有特性，构建卷烟分拣作业理 论模型，以研制新型的适合卷烟分拣需求的卷烟分拣作业系统 围绕本课题的研究方向，本课题主要有以下三方面的研究内容： - 分析我国卷烟分拣特性，总结适合于卷烟商业环节的分拣策略，确 定影响卷烟分拣方式选择的关键因素；并对现有卷烟分拣作业系统 进行比较分析，总结其优缺点，以指导分拣系统建模和设计 对卷烟分拣作业进行建模分析，将卷烟自动分拣所涉及的补烟、分 拣和输送这三个环节分别进行理论建模，提出“虚拟容器”的概 念应用于建模分析过程中，最终建立能够综合反映卷烟分拣作业效 率的理论模型：单订单作业时间模型对卷烟分拣模型进行分析， 确定影响卷烟分拣作业效率的主要影响因素，为复合式卷烟分拣系 统的研究提供理论依据 一根据对卷烟分拣作业的系统分析，研制适用于卷烟分拣的新型分拣 设备，构建新型复合式卷烟分拣作业系统，以求最大限度的弥补现 有卷烟分拣作业模式的缺陷，提高卷烟分拣作业效率，降低工人的 劳动强度 7 山东大学硕士学位论文 第2 章配送中心分拣作业分析 在配送中心内部所涵盖的作业范围里，分拣作业是其中十分重要的一 环，其所扮演的角色相当于人体内的心脏，空调系统中的压缩机，而其动力 的产生来自于客户的订单，分拣作业的目的也就在于正确且迅速地集合顾客 所订购的商品。【9 l 【姗 由成本分析的角度来看，物流成本约占商品最终销售成本的3 0 ，其 中包括配送、搬运、储存等成本项目。一般而言，分拣成本约是其他堆叠、 装卸、运输等成本总合的9 倍，占物流搬运成本的绝大部份。因此若要降 低物流搬运成本，由分拣作业上着手改进应可达事半功倍之效 图2 - 1 配送中心作业环节比例图2 - 2 配送中心作业成本比例 从人力需求的角度来看i 目前大多数的物流中心仍属于劳力密集的产 业，其中分拣作业直接相关的人力更占5 0 以上，且分拣作业的时间投入 也占整个物流中心的3 0 一4 0 。由此可见规划合理的分拣作业方法，对于 日后物流中心的运作效率具有决定性的影响。 7 1 2 1 配送中心分拣系统概述 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 - 3 所示。 9 山东大学硕士学位论文 图2 3 分拣作业流程图 由以上分拣作业流程图所示，本文下面将就其中的关键环节一分拣系统 的作业方法、分拣策略、分拣设备等进行重点阐述 1 1 1 1 句 2 2 分拣单位及分拣模式 2 2 1 基本分拣单位的划分 通常基本分拣单位可分成托盘( 也称作栈版) 、箱及单品三种一般而言 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：【l 司 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。 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 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。 4 ) 特殊品：体积大形状特殊，无法按托盘、箱归类，或必须在特殊条 件下作业者，如大型家俱、桶装油料、长杆形货物、冷冻货品等等，都属于 具有特殊的商品特性，分拣系统的设计将严格受限于此。 通常对分拣单位的约定遵循表2 1 的原则： 表2 - i 物流单位划分原则1 4 l # 鼎辨 i 矿￥”喇 m m ”。 v ”5 ”，# ” 物流单位代号 ，7 体积藉疆。重量藏匿 、搬蘧菇式“j 。、n 。 ”厨，一n fn * h a 4 m 一廊。mo “# 、t ，t 一 ， 、 7 # 托盘 p l 一( 单边长不超过2 m )5 0 k g 。3 t 只能以机械方式搬 运 箱 c i o c r n 3 一l r n ：3 ( 单边长不超l k g 一5 0 k g 人工必须用双手或 过i r a )用辅助工具搬运 山东大学硕士学位论文 i 单晶 b 1 0 c o 以下( 单边长不超 l k 以下 人工可以单手搬运 过2 0 c m ) 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 2 2 2p c b 分拣模式 由上所述我们知道基本的分拣单位可分为托盘口) 、箱( c ) 、单品0 3 ) - - 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 2 所示啷i 表2 2p c b 基本分拣模式分类 貉谧 ”? 5 。“。9 ”# 戮_ 钟臻8 4 轳”镕钟删翟4 谬# 瓣彬掣锑鞘嬲榭帮，：胖甥 ” 储存攀经 一 ：二分拣攀位“”一，诞孳”i 嚣黝口“d 女僦女“z # “砒0 m “# 2 嬲 圳 # 女“* 。女# n 自h * “g 。点女* 4 膨旃 ，# # # 僦材 l托盘托盘p p 2托盘托盘+ 箱p p - i - c 3托盘箱p _ c 4箱箱c 一+ c 5箱单品c _ b 6箱箱+ 单品c c - i - b 7单品单品b _ b 配送中心分拣作业规划时必须先决定分拣单位、储存单位，同时协调外 部供应商确定货品的入库单位，所有单位的决定都依据客户的订单也就是 说客户的订单决定分拣单位，分拣单位决定储存单位，再由储存单位要求供 应商的入库单位 2 3 确定分拣方式的基础：订单e i q 分析 在确定了基本存储单位和分拣单位后，我们可以确定基本的分拣模式。 但是前述的分拣模式是一个很宽泛的概念，仅仅给我们表明了可能的几种方 式。在我们具体考虑分拣方式的时候，我们通常不只是考虑它的存储单位和 分拣单位，更重要的是依据客户的订单特点来确定分拣方式因此，在介绍 分拣方式之前，我们先介绍一下确定分拣方式的基础：订单e i q 分析。 【l 曰n 7 1 【l 幻 z o l 山东大学硕士学位论文 2 3 1e i q 分析方法概述 e i q 分析方法首先是由日本铃木震先生倡导提出的，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1 4 1 【1 9 】【铷 r 2 3 2e i q 分析步骤 2 3 2 1 订单出货资科的分解 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 一工作天为单位的分析数据中，主要的订单出货资料可进行分解，并由此展 开e q 、e n 、i q 、i k 四个类别的分析2 1 1 也可以考虑时间的影响，将以时 间段为单位的订单进行分解，如表2 3 既是考虑时间段影响后的分析格式。 表2 3 勘q t 资料分析格式 缀 i 客户蟊单二 + 出费最项一 落摹盎“ 订单出缓 t 女# 渤o ”z 也磁。，k 柱脯如；珞。k 。琉m j，贷蒙囊。；。，越霉晶硬。饕 e 1q l i l q 1 2 l 0 1 3 lq l 札 q 1 毗q i i n l l e 2 0 q 丝lq mq q 蠲iq 2 ln 2 i t 1 单品出货量0 i iq 2 l如iq l如lq ln 单品出货品项 k l ll 【2 il 【3 1l 【ll ( 5 lk i e iq l t 2q l q l 豫q l 幢q l 畿q 1 2n 1 2 e 2如1 2q m q 2 n如q 墨 n 篮 b 单品出货量q 垤q 蕾 q 职q i 单品出货品项k 1 2j 【篮 l 【a 2 l 【2l 【5 2k 2 合单品总出货量q i如如q q 5q n 计 单品出货品项 k ii 【2l 【3l 【l 【5k 2 3 2 2 订单资料的取样 要了解配送中心实际运作的物流特性，单从一天的资料分析将无法有效 判断及产生结论，但是若需分析一年以上的资料，往往因资料量庞大，使分 析过程旷日费时因此可先就单日别的出货量先进行初步的分析，找出可能 的作业周期及其波动幅度，若各周期内出货量大致相似，则可缩小资料范 围，以一较小周期内的资料进行分析，若各周期内趋势相近，但是作业量仍 。 山东大学硕士学位论文 有很大的差异，则应对资料作适当分组，再于各群组中找出代表性的资料进 行分析，这就是定单资料的取样。 2 3 2 3 资科统计分析方法 e i q 分析以量化的分析为主，常用的统计方法包括：平均值法、最大最 小值法、总数法、柏拉图分析法，次数分布法及a b c 分析法等。 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 拉图分布图，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项 与量关系的资料，均可以柏拉图方式表达【栩 ， 2 ) 次数分布：绘出e q 、i q 等柏拉图分布图，常可得到订单单品项出 货规律状态，但是若想进一步了解产品别出货量的分布情形，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 项次数分布图阎 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，以作进一步的分析及重点管理。如果出货量集中在少数订单 ( 或产品) ，则可针对此一类产品( 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，在分析过程可先不考虑或以分类分区方式处型矧t 硼。 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 与等项 目，均可分别进行交叉汇编分析，以找出有利的分析信息。 2 3 2 4e l q 图表数据判读与分析 图表数据判读是分析量化资料分析过程最重要的步骤，通常需配合交叉 分析及其它相关资料作出综合判断的结论 1 ) 订单量( e q ) 分析：该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、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 ) 品项数量( i q ) 分析：主要分析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， 并将影响分拣方式及分拣区的规划。 3 ) 订单品项数( e n ) 分析：主要分析订单订购品项数的分布，对于订单 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。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针 山东大学硕士学位论文 综合参考。 4 ) 品项受订次数o k ) 分析：主要分析产品出货次数的分布，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 分析决定仓储与分拣 系统的选择。另外当储存、分拣方式已决定后，有关储区的划分及储位配 置，均可利用【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 及交叉分析：将i q 及以a b c 分析分类后，可对分拣策略 的决定，提供参考的依据。依其品项分布的特性，可将配送中心规划为以订 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分 拣策略的决定，仍须视品项数与出货量的相对量来作判断的依据。 2 4 分拣作业方式 2 4 1 分拣作业方式分类 随着科学技术的发展，分拣作业种类越来越多分拣作业方法可以从不 同角度进行分类：按订单组合，可分为按单分拣和批量分拣；按人员组合， 可分为单独分拣方式( 一人一件式) 和接力分拣式( 分区按单分拣) ；按运 动方式，可分为人至货前分拣和货至人前分拣等；按分拣信息不同又可以分 为分拣单分拣、标签分拣、电子标签分拣、r f 分拣等很多种瞵2 司。各种分 拣方式之问的关系如图2 - 4 所示。 图2 - 4 分拣作业分类 由于按订单组合的划分方法应用较为广泛，因此我们对按订单组合划分 的分拣方式介绍如下： 1 ) 按单分拣( s i n g l e o r d e r - p i c k ) 分拣人员或分拣工具巡回于各个储存点，按订单所要求物品，完成货物 的配货，如图2 5 所示。这种方式类似人们进入果园，在不同的果树上采摘 山东大学硕士学位论文 成熟的果子，所以又形象地称之为摘果式分拣。优点是作业方法简单，订货 前置时间短，工序简化，效率与准确率高；作业弹性大，可根据用户需求的 紧急程度，调整配货先后次序；作业员责任明确，可根据用户数量的变化， 增减作业人员缺点是货品品种多时，分拣行走路径加长，分拣效率降低； 分拣单必须与分拣架号码完全一致 图2 - 5 按单分拣作业原理 2 批量分拣( b a t c hp i c k ) 分货人员或分货工具从储存点集中取出各用户需要的某种货物，然后巡 回于各用户货位之间，按每个用户需要发放后，再集中取出共同需要的第二 种货物，如此反复进行，直至用户所需货物全部分放完毕，即完成各个用户 配货工作，如图2 6 所示此作业方式，类似于农民播种，一次取出几亩地 所需的种子巡回播撤，所以又形象地称为播种式或播撤式。优点是有利于车 辆合理调配和规划配送路线，可以发挥规模效益。缺点是相对按单分拣，工 艺难度与错误率增加，计划性增强；有停滞时间产生；。多种类实施较为复 杂 图2 - 6 批量分拣作业原理图 3 ) 整合按单分拣和复合分拣 整合按单分拣属于按单分拣的一种变通形式，主要应用在一天中每一订 单只有一种品项的场合。将某一地区订单整合成一张分拣单，做一次分拣后 集中捆包出库，可以提高配送效率 复合分拣是按单分拣与批量分拣的组合运用，按订单品项、数量和出库 频率决定哪些订单适合按单分拣，哪些适合批量分拣。 山东大学硕士学位论文 2 4 2 分拣作业方式的选择 1 ) 按出货品项数多少及货品周转频率高低，确定合适的分拣作业方 式 配合e i q 的分析结果( 如表2 - 4 所示) ，按当日b n 值( 订单品项数) 及值( 品项受订次数) 的分布判断出货品项数的多少和货品周转率的高 低，确定不同作业方式的区间。 原理：e n 值越大表示一张订单所订购的货品品项数越多，货品的种类 越多越杂时，批量分拣时分类作业越复杂，采取按单分拣较好。相对地， 值越大，表示某品项的重复订购频率越高，货品的周转率越高，此时采 用批量分拣可以大幅度提高分拣效率1 表2 - 4 分拣方式选择对照表 货品重复订购频率( 值) 备注 高中低 出货品多 s + bs s 注：s 一一 项数出 bbs 按单分拣 ( e n ) 少 bbb + sb 一一批量 值分拣。 2 ) 按图2 7 所列项目进行考核，决定采用何种分拣作业方式。 4 “ 曩 “ 蠢 1“ 删霉l 嚯警j 瓣陈嚣 ；键 摹囊鬟 l 蠹簟砖掌鸯龋 疆熬蕃糖囊耄 雄嚣磊纂辫i 棒 氛擞鬟拣鞭蕞 嚣擎 氧雷簟建蓬糠 嚣簟 毫整裔露擎拣 礁期辑纛 图2 7 批量分拣与按单分拣影响因素 图中第一项为每日的订单数，主要考虑的因素为行走往复所花费的时 间第二项为一天订单的品项数，考虑的是寻找货品货位的时间。第三项一 张订单中每一品项的重量，考虑的是抓取货品所用的时间第四项为每一品 项的订单件数，考虑的是同一品项重复被分拣所花的时间所以采用何种方 山东大学硕士学位论文 式分拣，主要看该分拣方式效率的高低也就是何种分拣方式所耗费的总时 间最短，且避免不必要的重复行走时间 图中从左至右可以有多种组合形式，如a - - c - - c - - a ，表示的是每日的 订单数很多，而订单的品项数却很少，且一张订单的每一品项数量也很少， 但不断地被重复订购。所以，可将每一品项数加总合计，采取批量分拣，以 减少重复行走分拣同一品项所耗费的时间。但也要考虑分拣完后的分类集中 作业的效率问题在c - a _ a c 形式中每天的订单数很少，但一天订单 的品项数很多又不重复，且一张订单的品项数也很少，此时适合采用单个订 单方式分拣。 总的说来，按单分拣弹性较大，临时性的产能调整较容易，适合订单大 小差异较大，订单数量变化频繁，有季节性的货品配送中心批量分拣作业 方式通常采用系统化、自动化设备，从而使得较难调整分拣能力，适合订单 大变化小，订单数量稳定的配送中心。 2 5 分拣策略 分拣作业系统规划中最重要的环节就是分拣策略的运用，能否选用合适 的分拣策略，直接决定了分拣效率的高低一般来讲，分拣策略通常从分区 原则、订单分割、订单分批和分类原则四方面考虑图2 8 是分拣策略运用 的组合图，从左至右是分拣系统考虑的一般次序，可以相互配合的策略方式 用箭头连接，所以任何一条由左至右可通的组合链就表示一种可行的分拣策 略e 2 s j 图2 8 分拣策略运用组合图 2 5 1 分区策略 分拣分区的设计要充分考虑储存分区的设置，使其能够和储存分区相配 山东大学硕士学位论文 合。按照不同的方式我们可以有以下几种分区步骤和方法【1 5 】【凹】【划： 1 ) 货品特性分区：就是根据货品原有的性质，将需要特别储存搬运或 分离储存的货品进行分隔，以保证货品的品质在储存期间保持一定。在分拣 单位的决定过程中，货品特性分组已将货品按其特性分类完成，接下来要做 的就是根据不同的分组特性设计储存区域，该过程的原则是尽是使用共同设 备，以使设置操作成本降低 2 ) 储存单位分区：同一货品在特性分区内可能因储存单位不同而分别 储放在两个以上的区域，这种按储存单位划分的区域称为储存单位分区货 品储存单位已在分拣单位的决定中求出，因此只需将货品特性分区中具有相 同储存单位的货品集中，便可形成储存单位分区。 3 ) 分拣单位的分区：在同一储存单位分区内，有时又可按分拣单位的 差异再作分区设计，如a s r s 自动仓储系统及托盘货架都是以托盘为储存 单位，a s r s 自动仓储系统又以托盘为取出单位，而托盘货架则以箱作为 分拣单位 4 ) 分拣方式分区：分拣方式除有批量分拣和按单分拣的分别外，还包 括搬运、分拣机器设备等差异，如想在同一分拣单位分区之内，采取不同的 分拣方式或设备时就必须考虑分拣方式的分区。通常分拣方式分区中要考虑 的重要因素是货品被订购的几率以及订购量。几率和订购量越高应采取越具 时效的分拣方式和设备 5 ) 工作分区：按分拣人员负责的分拣工作范围进行分区，一般先订出 工作分区的组合并预计其分拣能力，再计算出所需的工作分区数。一般工作 分区数= 总分拣能力需求，单一工作分区预估分拣能力 2 5 2 订单分割策略 订单分割的原则取决于分区策略，因此在分拣单位分区，分拣方法分区 及工作分区完成之后，再决定订单分割的方式订单分割可以是在原始订单 上作分离的设计，也可以是在订单接受之后作分离的信息处理。 i s l 2 9 2 5 3 订单分批的策略 本论文研究的主要方向是分拣的效率问题，在批量分拣作业方式中， 如何决定订单分批的原则和批量的大小，是影响分拣效率的主要因素。一般 可以参考表2 5 ，根据配送客户数、订货型态及需求频率等三项条件，选择 合适的订单分批方式 山东大学硕士学位论文 表2 - 5 订单分批方式与适用情况 鬣翥戮跫。 彰嘲m 秽_ 飘荆哪俐嬲，捌哥喂鄹娥2 鬻棼笔孵螂辨卿媚嘲研雩懈鸳矽移臻搋”臻 努拙荔戈“ if 配送客产致”。薹爹 $ g 船加p ”# 二蝌璐妨女拱m “t 驻d r 蒋觏# 斯自j * s 觳a “蘸 矧 1 。簋台话鲎磐歉：产 数量较多且稳定差异小而数量大 嚣甚盎越荤强拉二，。 数量较多且稳定差异小且数量不大 ? i 秘密磐救。，：i 数量多且稳定差异小且数量小 ；籀糍瑟i 搋“荔荔；施，勿数量较多且稳定差异较大 2 5 3 1 总合计量分批原财 总合计量分批原则就是将分拣作业前所有累积订单中的货品依品项不同 合计总量，再根据此总量进行拣取的方式。适合固定点间的周期性配送 口瓤3 1 】 优点：一次拣出商品总量，可使平均分拣距离最短。 缺点：必须经过功能较强的分类系统完成分类作业，订单数不可过多 2 5 3 2 时窗分批原则 时窗分批原则就是当订单到达至出货所要求时间非常紧迫时，可利用此 一策略开启短暂时窗，例如5 或l o 分钟，再将此一时窗中所到达的订单作 成一批，进行拣取此分批方式较适合密集频繁的订单，且较能应付紧急插 单的要求【捌【3 l l 图2 - 9 时窗分批 2 5 3 3 固定订单量分批原则： 固定订单量是分批按先进先出( f 巧o ) 的基本原则，当累计订单数到达设 定之固定量后，再开始进行分拣作业的方式。这种方式偏重于维持较稳定的 作业效率，但在处理速度上慢于时窗分批作业。如图2 - 1 0 是固定订单量分 批拣取的示意图，固定订单量为4 ，当订单进入系统的累积数到达4 时，集 山东大学硕士学位论文 合成一批进行分区批量分拣作业 2 s