（机械制造及其自动化专业论文）件烟自动补货算法研究.pdf

一 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：主必! 牟簸 日期：洫fq ：每。j 玉二 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问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： 导师签名： 同期：筮f2 ：尘 日期： 竺! ! 竺：，i ! 垂 扣 7 蕾 q 件烟l = j 动补货算法研究 件烟自动补货算法研究 摘要 卷烟自动分拣系统是卷烟销售配送中心的核心部分，自动分拣系 统能很大程度上提高卷烟配送中心分拣作业的速度和质量，通过对各 种分拣设备工作特点进行研究，寻找最优卷烟控制策略，设定合理工 作参数，使各个环节协同工作，最终达到提升整个系统工作效率的目 的，是亟待解决并有现实意义的问题。本文对卷烟自动分拣系统中的 件烟补给环节的优化方法进行了研究。 本文以某市卷烟配送中心为例完成了如下研究。首先通过对卷烟 特性的分析和对订单的e i o 分析法，归纳总结了卷烟这一特殊产品的 分拣特性，得出了与卷烟分拣相适合的分拣策略。然后，针对卷烟商 业配送环节的问题，通过对分拣系统动线的研究，分析了符合要求的 卷烟配送中心的系统分析。最后对件烟补货的模型进行了研究，针对 件烟补货当前存在的问题，对客户订单结构进行分析，提出以模拟退 火算法为基础的优化方法，并通过f l e x s i m 仿真验证优化结果的有效 性和正确性。 关键词：烟草物流，卷烟分拣系统，模拟退火算法，件烟补货优化， f l e x s i m 北京邮f 【1 人学颂i j 学位论文 件烟自动补货算法研究 i i - 叫一， i 北京i i f 【；i u 人学烦l ! 学位论文f ， 烟自功补货算法研究 a l g o r i t h m sr e s e a r c hi np a l l e t sc i g a r e t t e s s u p p l y l n go fa u t o m a t i cs o r t i n g a b s t r a c t c i g a r e t t ea u t o m a t e ds o r t i n gs y s t e mi st h eh a r d c o r eo fc i g a r e t t es a l e s d i s t r i b u t i o nc e n t e r t h ea u t o m a t e ds o r t i n gs y s t e mc a ni n c r e a s es o r t i n g s p e e da n di m p r o v es o r t i n gq u a l i t yg r e a t l yi nc i g a r e t t ed i s t r i b u t i o nc e n t e r t h r o u g ht h er e s e a r c ho fe a c hk i n do fs o r t i n ge q u i p m e n t sc h a r a c t e r i s t i c ， w ec a nc h o o s et h eb e t t e rs o r t i n gs t r a t e g ya n ds e tt h ep r o p e rp a r a m e t e r so f e q u i p m e n t s t h e nt h es o r t i n ge q u i p m e n t sc a nc o o p e r a t ew i t he a c ho t h e r b yw h i c hw ec a na c h i e v et h ea i mo fi m p r o v et h es o r t i n ge f f i c i e n c y t h i s t h e s i sp r e s e n t sa no p t i m i z a t i o nm e t h o do fp a l l e t sc i g a r e t t e ss u p p l y i n go f t h ea u t o m a t i cs o r t i n gc i g a r e t t e ss y s t e m t h i s p a p e rf i n i s h e s t h e f o l l o w i n g r e s e a r c h e sw i t ha c i g a r e t t e d i s t r i b u t i o nc e n t e ro fo n ec i t ya ne x a m p l e w i t ht h es t u d yo ft h ec i g a r e t t e s p r o p e r t ya n da na n a l y s i sm e t h o dn a m e de i q a n a l y s i so ft h ec i g a r e t t e s a u t o m a t i cs o r t i n gs y s t e m ，i tc o n c l u d e st h ec h a r a c t e r i s t i co fc i g a r e t t e s s o r t i n g ，a n dr e a c h e sac o n c l u s i o nm a t c h e dt h es o r t i n gs y s t e mf i r s t l y t h e n f o c u so nt h ec o n s t i t u t i o no ft h es o r t i n gs y s t e ma n dt h ew a r e h o u s es y s t e m i ta n a l y z e st h ed y n a m i cl i n e ，s t r a t e g y ，l a y o u t ，w o r k i n gp r o c e d u r e ；c o n t r o l p r o c e s so ft h ec i g a r e t t ed i s t r i b u t i o nc e n t e r ss o r t i n gs y s t e ma n ds t o r a g e s y s t e m u l t i m a t e l ya i m sa tt h ep r e s e n tp r o b l e mo ft h ep a l l e t sc i g a r e t t e s s u p p l y i n g ，r a i s e s a n o p t i m i z a t i o n m e t h o db a s e do nt h es i m u l a t e d a n n e a l i n ga l g o r i t h m t h ec o r r e c t n e s sa n dv a l i d i t yo ft h i so p t i m i z a t i o n r e s u l t sa r ei n s p e c t e da n dv e r i f i e dt h r o u g hf l e x s i ms i m u l a t i o n k e y w o r d s ：c i g a r e t t el o g i s t i c s ，c i g a r e t t ea u t o m a t i cs o r t i n g ， s i m u l a t e d a n n e a l i n ga l g o r i t h m ，p a l l e t sc i g a r e t t e ss u p p l y i n g o p t i m i z a t i o n ，f i e x s i m t 北京| | l i ：f u 人学顺l j 学位论文件烟自动补货算法研究 i v ， - 、 - 北京邮i u 人学硕i j 学位论文 件烟自动补货算法研究 目录 第一章绪论1 1 1 课题背景1 1 2 国外发展研究现状3 1 3 国内发展研究现状3 i 4 课题研究内容4 第二章卷烟自动分拣概述5 2 1 引言5 2 2 系统分析方法e i q 分析5 2 3 配送中心分拣系统构成6 2 3 1 分拣系统说明8 2 3 2 仓储系统说明1 2 2 4 本章小结1 3 第三章卷烟配送中心系统分析设计1 4 3 1 卷烟特性和分拣条件分析1 4 3 1 1 成品卷烟包装规格1 4 3 1 2 成品卷烟仓储形式1 4 3 1 3 对订单的e i q 分析j 1 5 3 2 系统动线分析1 9 3 2 1 总体动线1 9 3 2 2 仓储区动线1 9 3 2 3 分拣区动线2 l 3 3 分拣系统分析2 3 3 3 1 分拣策略2 3 3 3 2 分拣系统平面布置2 3 3 3 3 分拣作业流程2 4 3 3 4 系统控制流程2 5 3 4 仓储系统分析3 0 3 4 1 总体描述3 0 1 北京i i g , l ! 人学顾l ：学位论文件炳自动补货算法研究 ，3 4 2 _ 丁作流样特点3 4 3 5 本章小结3 9 第四章件烟补货模型研究4 0 4 i 件烟补货t 艺4 0 4 1 1 件烟补货存在问题4 1 4 1 2 客户订单结构分析4 l 4 2 物流仿真与f l e x s i m 系统仿真软件4 4 4 2 1 物流仿真技术4 4 4 2 2f l e x s i m 简介4 4 4 3 件烟补货优化4 6 4 3 1 模拟退火算法概述4 6 4 3 2 件烟补货优化4 7 4 4 仿真验证优化结果4 8 4 5 本章小结5 0 第五章总结与展望5 1 5 1 论文总结5 l 5 2 腱望5 l 参考文献5 3 附录5 7 致谢6 l 攻读学位期间发表的学术论文目录6 2 2 j r a l ， 北京邮i 【1 人学埘! i j 学位论文件烟自动补货算法研究 1 1 课题背景 第一章绪论 现代物流是现代化生产重要的组成部分，它通过对商品的运输、储存、装载、 搬运、流通加工、配送、订单处理和信息处理等工作的统一管理，可大大减轻作 业的劳动强度，减少商品的损耗率，提高库存的周转率，加速商品流通，降低流 通成本，提高社会需求蔓延度，给消费者带来更多的选择。作为一种先进的管理 理念和组织方式，现代物流被人们广泛认为是企业降低物资消耗，提高劳动生产 率以外的第三利润源泉【i 】。大规模集中配送有成本优势的同时也带来效率难题， 因此，提升配送中心运营效率已经成为大中型企业改善物流的重要举措。分拣系 统技术和分拣作业效率作为配送中心的核心设备和主要作业环节，也越来越受到 工程和理论人士的关注【z j 。 随着物流中心配送货物的种类和数量急剧增加，用户需求向小批量多样化方 向发展，分拣作业在物流中心作业中所占的比例也越来越大，成为最耗费人力和 时间的作业。分拣作业的目的在于正确而迅速把用户所需商品集中起来并配送到 户，于是分拣作业的效率将直接影响着物流中心的作业效率和经营效益，也是物 流中心服务水平高低的重要因素【3 j 。 烟草商业物流是现代物流的重要分支之一，是实现传统卷烟业向现代卷烟流 通转变的关键所在，是提高中国烟草整体竞争力的有力保障。我国加入w t o 以 来，市场经济体制不断深入发展和日趋完善，同时中国烟草业的改革逐步深化， 传统的卷烟流通模式越来越不能适应新形势的要求，烟草流通企业纷纷开始筹建 配送中心，以降低运营成本，提高服务质量和水平，扩大经营规模，改进物流和 信息流系统。2 0 0 5 年4 月，国家烟草专卖局下发了 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。以“整体推进、全面提升” 的工作精神，对烟草配送物流提出了明确的要求，归结起来就是要实现“五化管 理”模式，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【4 】。 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。烟草制造业己经在上 个世纪9 0 年代未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 ， 【l_hilllllllllllll_i_l_i_illiiiil 北京邮i u 人学硕i j 学位论文件烟臼动补货算法研究 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一分拣作业，仍然大量的停留在人工 手工作业的模式上，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少数中心城市。从总体上来看，我国的卷烟配 送中心因缺乏科学的规划和设计，在经营管理上都不同程度地存在一些问题，这 不仅造成了配送中心设备资源的浪费，同时也给配送中心的业务开拓、设备更新 等方面带来不必要的麻烦。 烟草从行政垄断向经济垄断过渡中，提出烟草物流建立“现代物流”的目标， 就是要建立全国严密的卷烟配送网络，进一步实现渠道垄断。从形式上来说，我 国烟草业实现了根据电话等形式采集零售客户的订单，通过卷烟配送网络直接配 送货物到零售客户，但是制约行业物流现代化建设的两个关键的因素“效率”和 “成本”还没有得到很好解决，这两个问题的出现将直接影响到烟草生产商愿意 使用烟草物流配送网络的问题，其主要因素有： a 1 资源优化不够合理。以地市级公司为单位独立开展物流业务，规模效应 难以充分发挥。以行政区域划分物流范围的物流网络规划不够合理，商 流和物流从形式上是分丌的，但没有以经济区域的划分来规划物流网络， 行政区域不规则性对物流资源配置优化的制约非常明显。 b ) 轻软件重硬件。在建设配送中心时只注重资产的一次性投入，与业务相 配套的管理人才和软件系统严重缺乏，成本投入过高而使企业造成严重 的成本负担，造成对现代化技术应用的不信任。 c 1 物流中心重复建设。烟草行业各市公司无论规模大小都在建设物流配送 中心，忽视对现有设施提高利用效率，造成资源的浪费，成本增高。 d ) 物流配送的技术应用基础较差。配送时没有完善的客户地理位置信息数 据库，没有建立因地制宜的物流配送优化机制。 卷烟自动分拣作业作为烟草物流配送系统中的核心组成部分，具有极其重要 的作用，而且由于我国对卷烟的巨大消费量和卷烟专卖专销的特殊性，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能满足我国烟草配送 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 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 行业的新型卷烟分拣作业系统就成了制约我国卷烟商业系统物流配送发展 要问题【5 】【6 1 。 北京邮l 乜人学颀f j 学位论文 件炯自动补货算法研究 1 2 国外发展研究现状 在欧美和同本等发达国家，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，他们普遍采用自动立体化 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。 从研究的角度来看，h a c k m a n r o s e n b l a t t ，f r a z e l l e t a l 和b o z e r 等人从成本 的角度考虑如何在拣货作业的空闲和繁忙期中安排配送中心的补货作业时间，并 决定补货物品种类和数量，使整个补货作业的成本达到最小化【7 】【8 】【9 】， g o e t s c h a l c k xa n dr a t l i f f 提出利用动态规划法来求解宽通道内的拣货路径问题【1 0 】， r o o d b e r g e na n dk o s t e r 研究在多横向通道仓储系统环境下，针对各种分拣策略 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的问题【】， e l i z a b e t hj e w k e s 等对商品储存位置等对分拣的影响展开研究【1 2 l ，l o o nc t a n g 等论述了分批与存储分配策略对分拣的影响【1 3 】【1 4 】【15 1 ， r i c h a r dl d a n i e l s 等对仓 库订单分拣的研究【l6 1 ，m i j o h a n s s o n 对货物存储位置的分配对减少分拣时间的 作用进行了研究【l 川。 就目前来讲，发达国家的卷烟物流正在向着更加集约、更加自动、更加经济 和更加及时的方向发展，真币的让卷烟物流配送成为烟草行业的第三利润源，成 为为客户服务的窗口。 1 3 国内发展研究现状 现代物流发展的水平己成为一个国家综合国力的重要标志。在整个物流体系 中配送系统占有非常重要的位置，而分拣系统又是配送系统建设的核心部分，由 于集成了多种现代技术，近年来一直是配送领域研究的热点。 在物流中心分拣系统的研究中，华南理工大学、中南大学、华中科技大学、 山东大学等国内高等院校的学者都进行了定性与定量的研究。如李凯对卷烟分拣 的几种优化模型展开了较深入的探讨，并以仿真的手段进行了验证f l8 1 。朱岩对 卷烟分拣机的控制策略和不同设备参数下的分拣系统整体性能进行了研究，并通 过仿真模拟验证i l 圳。马士华、文坚的分批策略根据时间延迟思想，综合考虑拣 货作业和分拣包装的工作效率，提出一种消除因时窗分批不平衡而导致的闲忙不 均的动态时窗设计与判断方法，从而保证分拣系统的连续性和均衡性【2 0 】。 为了使卷烟分拣能够顺利及时的进行，补货作业环节起着至关重要的作用。 北京邮l u 人学顺i ：学位论文 件炯自动补货算法研究 件烟自动补货是分拣与件烟库之间的桥梁，根据分拣系统的分拣计划和完成情况， 自动向分拣机烟仓补货。件烟自动补给优化问题国内外研究较少，国内的一些做 法是在仓储区和分拣区之间加入件烟缓存区，这是一个庞大耗资的机械机构，实 现起来有很大难度。综合查阅的相关文献，发现对分拣系统的策略尤其是多种分 拣设备组成的系统的分拣策略相关的研究偏少，笔者在某烟草配送中心卷烟分拣 系统的基础上，针对这种分拣系统的设备特点，提出了相应的自动补货优化算法， 对以后相关的课题的研究会有一定的借鉴作用。 1 4 课题研究内容 本文正是基于前面所述背景，针对国家烟草专卖局对烟草商业销售网络物流 提出的“五化”管理中的“卷烟分拣电子化”的要求，以某卷烟物流配送中心自 动分拣系统为研究对象，进行深入研究。本文的研究方向是：对烟草配送中心的 工艺流程深入研究，构建卷烟分拣系统模型，通过对件烟自动补货的优化提高分 拣系统整体效率，并通过系统仿真验证正确性和合理性。 围绕本课题的研究方向，本课题主要有以下几方面的研究内容： 分析了我国卷烟分拣的特性，针对成品卷烟包装规格和存储形式的分析， 提出了将e i q 分析方法用于卷烟自动分拣系统分析的工作思路。将利用 卷烟销售数据有效的指导卷烟配送中心的规划。 针对卷烟配送中心中物流动线的设计，提出了完整的解决思路。给出了 基于e i q 分析的总体动线设计方案，并分别对仓储区和分拣区的物流动 线进行了合理的设计。以某个典型的卷烟配送中心为例，对该中心的分 拣系统和仓储系统分别做了流程设计和平面布局设计。 根据对分拣系统的分析，对件烟补货做系统分析，分析目前件烟补货存 在问题，应用“模拟退火算法”对件烟补货环节做优化，并通过f l e x s i m 物流仿真软件验证优化结果。 4 j - v t p 北京邮1 1 1 人学颂f j 学位论史 件烟f j 动补货算泫研究 2 1 引言 第二章卷烟自动分拣概述 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。 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 等成本总和的9 倍，占物流搬运成本的绝大部份。因此若要降低物流成本，由分 拣作业上着手改进应可达事半功倍之效。 从人力需求的角度来看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 4 0 。随着用户需求向小批量多样化方向发展，分拣作业的“时间投 入”也越来越大，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 效率和服务水平具有决定性的影响。 2 2 系统分析方法e i q 分析 烟草配送中心在进出货量的特性上，往往有前置时间短、订单数量多、订单 与订单之间差异大等特点。面对大量的订单以及订单中不同香烟种类对应的不同 数量，往往使销售、生产方面的分析者无从下手。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。只有掌握合理的数据分析原则，通过有效的资料统计，找到订单 信息中的相关影响因素，对其进一步的相关分析，才能得到准确，合理的结论， 为配送中心生产和营销策略的调整，提供决策支持。 e i q 分析法在设计物流系统与实际运作管理中是一个快速有效且简单的方 法，特别是在设计分拣系统和对仓库储藏货物实施a b c 分类时占有重要的地位。 e i q 分析就是利用“e ”、“i ”、“q ”这三个物流关键要素，来研究配送中心的需 求特性，为配送中心提供规划依据。该理论由日本铃木震先生提出并积极推 广。e 是指“o r d e re n t r y ( 订单) ”、i 是指“i t e m ( 品项) ”、q 是指“q u a n t i t y ( 数量) ”。 即从客户订单的品项，数量，订货次数等方面出发，进行配送特性和出货 特性的分析【2 。 北京邮i u 人学倾l j 学位论文件烟自动补货算法研究 在烟草配送中心的规划设计中，主要分析指标包括： a ) 品种数量( i q ) 分析：分析每一品种规格出货总数量的情况，用于a b c 分 类，确定不同品种的处理方法。 b ) 品种受订次数( i k ) 分析：每一规格出货次数的分析，确定是否是常用品 种，考虑如何配置烟仓确定库存位置。 c ) 订单量( e q ) 分析：分析单张订单出货数量的情况，了解零售户每次订货 的数量分布，决定着送货包装的单位。 d ) 出货量( t q ) 分析：一定时间内的出货数量总量的分析，如每日、每月、 高峰日、高峰月等，分析系统能力需求，用于确定分拣系统能力、搬运 设备能力、各暂存区能力等等。 曲出货品种数( t i k ) 分析：一定时间内的出货总品项数的分析，如每日、 每月、高峰日、高峰月等，用于确定手工分拣线、半自动分拣线、还是 全自动分拣线或复合分拣线的烟仓数量。 0品种收订次数( t e n ) 分析：一定时间内的订单个数的分析。 蓟配送客户数( t c n ) 分析：一定时间内的配送客户数的分析。 以上的分析参数通过配合a b c 分类进行交叉分析，利用平均值、最大最小 值、总数、柏拉图分析、次数分布及a b c 分析等常用的统计手法，可以得出订 单的差异对烟草配送中心的宏观影响【2 引。 但是针对某种特定的分拣系统，单个订单中根据品项受订次数分类，各品项 数占总品项数目的比例，会对分拣效率产生较大的影响。本文研究的分拣系统， 是由不同的分拣设备组成，由于各自的分拣模型不同，而分拣模型中耗时的计算 又主要与数量相关，所以对单个订单中品项受订次数的分析就更有意义。对于一 个分拣系统，品项受订次数不再是一段分拣工作时间内的单一品项出货次数，而 是一个订单中某种品项要下烟的数量。如果下烟数量小于某设定值的品项数量占 这个订单中总品项数的比例较大，就应该归为一类；相反，如果下烟数量大于某 设定值的品项数量占这个订单中总品项数的比例较大，就应该归为另外一类。这 种分类模式是由分拣系统的组成特点决定的。 通过以上分析可以明确组成该分拣系统中的各个分拣设备以及不同分拣环 节与订单的关系，能够以不同的订单类型为过渡，通过一个由部分到整体的研究 过程，体现系统各个组成部分的协同工作效率。 2 3 配送中心分拣系统构成 分拣系统是现代物流配送中心的一个重要组成部分。分拣作业是根据顾客的 6 北京l l l ：l 也人学硕l j 学位论文 件娴自幼补货算法研究 订货要求或配送中心的送货计划，尽可能迅速、准确地将商品从储位或其他区域 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。 自动分拣系统的主要特点包括： a ) 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 与人工分拣系统相比具有无可比拟的优势。它可以连续运行1 0 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8 小 时。 b ) 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l 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。 c ) 分拣作业基本实现无人化。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。 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、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，来决定某种商品进入哪个分拣格口。 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商 品经过装置时，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 进入分拣格口或其他接口设备。分类装置的种类很多，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。 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 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 7 北京i f | i ：i u 人学硕i ：学位论文 件烟自动补货算法研究 装置上的物品要能准确无误、无损坏的送至指定的位置。分拣格口是己分拣商品 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。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【2 3 1 。 2 3 1 分拣系统说明 2 3 1 1 备货系统 设备组成： 备货系统由备货入口、堆垛机构、储存道、拆垛机构、备货输送线、备货出 口系统组成；堆垛机构是储存道的入端，拆垛机构是储存道的出端。 备货流程描述： 件烟经人工拆垛放置到输送机上，人工放置件烟时需将条码面朝上，件烟在 输送过程中经条码扫描采集信息，不能识别的系统自动将件烟剔出并报警提醒人 工处理，能采集到信息的件烟由系统自动跟踪信息到储存道；需要补货到分拣线 时，每个道按照信息指令自动顺序出货，通过输送线输送到分拣线【2 4 1 。 i i i ii li i i ii i_ il i i !i ii ii i i i l i i i | i i i l i l l | l | | l i i l i | l l i i ii i| ii i i il l ii i二| i i 茎 雕 = 互 篓 l j_ _llj ll j i j 崔1 h li h 埘崔是 ulj 【l jl儿 i 堆叠机构一虱目 器 2 一 一 - = 三 三 = = 一三三 寸乍r h “笮r 鼎、囝矗 一 = = 一 = 一 = = = = 一 ： 一 目目目目目目 = = = 一 = 一 = = 三 一 三 = 三 一 = 三=三 一 = 三 一 三 = = 一 1 i i i | l，一一t i | i i | | i j| i ”。曙“_ 川舢 掣”嘲 l i l l i i i | | i i t备货储存道- h l| i i l l ii i i l l l l l l i i | | | l i i i i | i i l l i i i l l i | i | l i i i i lk ! 二l i 一 jjlj l 。世 j l_ j ik 霸 iijlj ijj lljljlj i 输送鲢体一莎戮l i- l l 一 = 三三三 三三三 1 三三三 。耳鞫胃懿一l 爱 吐u 口置吐 一 i l 。； l li l r li pff lf l i l i 丌i | | l i l i l 一 = 三 一 l f 。i li i = ： 一 苎 = 一 = 一 一 = l | ，一i i 。i ij i| il 量r i l ii i 一 = 一 = 一 = ”j i 图2 - 1 备货系统 北京邮i 【i 人学硕i ：学位论文 件烟 动补货算法研究 一 。 2 3 1 2 自动补烟系统 自动补烟系统与备货系统接口，在接收到备货系统传来的件烟后，自动跟踪 信息，在人工开箱后自动输送到对应的补烟点，通过机构动作，自动补到对应的 烟仓。 设备组成： 设备由输送线、转向机构、开箱点、停放器、推烟机构、缓存通道、智能补 货小车等组成。 榭 图2 - 2 自动补烟系统 9 北京邮i u 人学f 映f j 学位论文 件炯自动补货算法研究 流程描述： 根据上层优化系统指令，件烟自动从备货出口系统输送到分拣线，分拣线根 据系统指令，确定件烟进入卧式分拣机补货，件烟经转向机构转向到卧式分拣机 补货线，人工开箱后推到指定位置，然后推烟机构动作，将箱皮内的条烟一次推 入对应缓存通道，然后自动补货小车行走到缓存通道点，通过小车与缓存通道的 协同动作将整件烟输送到补货小车上，补货小车根据系统指令，自动行走到对应 的烟仓点，经准确对位后，完成补烟动作，等待下一次补烟指令【2 5 1 。 2 3 1 3 卧式分拣系统 卧式分拣系统用于a 、b 类卷烟的处理。 设备组成： 单条分拣线卧式分拣系统主要由4 8 个分拣烟仓、多条主输送线组成。 流程描述： 卧式分拣系统与自动补烟系统接口，根据系统指令，自动补货小车将条烟自 动填充到对应烟仓，烟仓出烟时每次出一条，大于l 条的订单行连续出烟。主输 送线采用与通道分拣机同样的控制技术，烟仓的排布原则也是采用出烟概率均布 原则，达到最大可能多烟仓同时出烟，提高系统效率。 2 3 1 4 立式分拣系统 图2 3 卧式分拣系统 北京 l j l 5 j u 人学帧l j 学位论文件炳自动补货算法研究 图2 _ 4 立式分拣系统 功能： 实现c 类卷烟品牌的自动分拣，每次出l 条烟。 流程描述： 立式分拣机的分拣是将订单按顺序逐单分拣。立式分拣系统由人工进行条烟 补货，根据系统提示，补货人员将件烟输送到工位，人工将件烟补充至对应的补 烟货架上的烟仓内，烟仓内的补烟采用复合缓存的方式，部分烟仓处理多个品牌， 分拣作业由作业人员按系统指示，按品牌、数量、顺序将条烟补充至烟仓，同时 对补烟情况进行复核。烟仓出烟时每次出一条，大于l 条的订单行连续出烟。主 输送线采用与部分卧式机同一条线，烟仓的排布原则也是采用出烟概率均布原则， 达到最大可能多烟仓同时出烟，提高系统效率】【2 7 1 。 2 3 1 5 自动合单系统 设备组成： 自动合单由2 个摆动皮带机组成。 流程描述： 按照相同的订单分拣顺序，经三条主线分拣完成的条烟输送到自动合单系统， 经卧式分拣机分拣的条烟输送到自动合单系统，由摆臂自动合单。本合单方式 采用二次合单，即其中两条主线先合流到一条主线，然后再与另一条主线合单， 北京邮i 也人学倾i j 学位论文 件烟自动补货算法研究 最终实现3 条主线顺利合单。 图2 5 自动合单系统 2 3 1 6 空箱皮收集输送机 在经自动补货后剩下的空箱皮经空箱皮收集输送线输送到底层，然后通过底 层输送线输送到空箱皮收集点，由人工收集整理堆垛后，由叉车运送到空箱皮暂 存区，等待处理【2 8 1 。 图2 石至箱皮收集 2 3 2 仓储系统说明 自动化立体仓库，是当前技术水平较高的形式。自动化立体仓库的主体由货 架，巷道式堆垛起重机、入( 出) 库工作台和自动运进( 出) 及操作控制系统组成。 货架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体，货架内是标准尺寸的货位空 问，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取货的工作。管理上采 用计算机及条形码技术。 自动化立体仓库大大提高了仓储管理、物资调动和作业的准确率，同时提高 1 2 北京邮i u 人学顺l ：学他论义 件烟 j 动补货算法研究 了物流效率。大量的管理信息由计算机数据库系统存储，计算机控制自动设备连 续作业，并由计算机的逻辑判断进行合理的货位选择，保证了仓储管理的高效率。 立体仓库系统一般包括存储系统、搬运系统、输送系统、消防系统、电控系 统、计算机管理系统等。以下介绍几种主要设备： 1 货架 货架的形式有很多种，其中常用的有悬臂货架、流动货架、货格式货架水平 或垂直旋转货架等。对于重量和体积比较大的物品储存，有时采用被动辘式货架。 它一般采用钢材或钢筋混凝土制作，国内外的立体仓库大多为钢货架。钢结构的 成本随其高度增加而迅速增加，尤其是当货架高度超过2 0 米以上时，成本将急 剧上升，同时堆跺机等设备的费用也会随之增长。作为一种承重结构，货架必须 具备足够的强度与稳定性，同时作为一种设备，高层货架还必须具有一定的精度 和在最大工作载荷下的有限弹性变形。 2 货箱和托盘 我们把一个标准的货物或容器称为单元负载，货物的载体可以是托盘、托板、 滑板、专用集装箱等等。货箱或托盘其基本功能是装物料，同时还要便于叉车和 堆垛机的叉取和存放。托盘多为钢制、木制或塑料制成。 3 堆垛机 堆垛机是自动化仓库中的重要设备，它们一般用电力来驱动，通过自动或手 动控制，实现把货物从一处搬到另一处。它的主要用途是在高层货架的巷道内来 回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货柜，或取出货格内存放的货物。物运送 到巷道口。巷道式堆垛、机由运行机构、起升机构、装有存取货机构的载货台、 机架、安全保护装置和电气设备六部分组成。 4 输送系统 自从有了物料的流通，就产生了相应的输送设备，它是伴随着生产物流和存 储仓库产生的。通过各种输送设备可以把工厂中的各个部分、各个生产工位连接 起来，从而形成整个工厂物流。在立体仓库系统中，主要用到的输送设备有轨道 输送机、链式输送机、升降输送机、皮带输送机、有轨穿梭车等。它们可以将物 料沿固定的路线移动，这种移动可以是连续的，也可以是断续的【2 9 】【3 0 1 【3 l 】。 2 4 本章小结 本章简单介绍了卷烟分拣系统的概况。重点介绍了卷烟自动分拣系统的基本 分析方法一e i q 分析法以及它在卷烟配送中心分拣系统分析中的作用，介绍了 卧式卷烟分拣机、立式卷烟分拣机等主要设备组成和流程描述。 北京l l i | j i u 人学硕i j 学位论文件烟 j 动补货算法研究 第三章卷烟配送中心系统分析设计 3 1 卷烟特性和分拣条件分析 卷烟作为一种商品，其具有一般商品的特性，但是由于我们国家的卷烟专卖 制度，对于烟草这种商品又有一些特殊的规定，因此，卷烟又有不同于一般商品 的特性。下面就卷烟的分拣相关的特性进行简要分析，以为下一步工作提供依据。 3 1 1 成品卷烟包装规格 由于卷烟的国家专卖专销制度，卷烟在生产包装和销售各个环节都有相关的 行业规定，因此，虽然我国有许多卷烟生产厂家，但是其包装规格基本上是按照 统一标准的。 一般来讲成品卷烟的包装规格按照从小到大的顺序有盒、条、件和大箱，下 面逐一进行介绍。 盒烟：盒是卷烟的最小包装单位，人们在日常中接触最多的卷烟包装形式也 是盒烟。根据烟盒种类和形式的不同，又可以分为软包( 盒) 、硬包( 盒) 、异型三 种。软包和硬包的卷烟外形尺寸基本相同，这两种形式占了卷烟的绝大部分；异 型卷烟只占卷烟的少部分，主要有听装、异型盒装等形式。 条烟：条烟一般每条装1 0 盒卷烟，根据烟盒的形式也分为硬盒条装和软包 条装，硬盒翻盖尺寸为2 8 3 x 8 9 x 4 8 m m ；软包条装尺寸为2 7 1 x 8 8 x 4 8 m m 。条烟包 装除了一些国外烟和礼品烟的包装尺寸差异较大外，基本都为以上两种包装尺寸。 件烟：件烟就是我们通常意义上的一箱，一件烟一般装5 0 条烟，也有个别 品牌装2 5 条烟，但是2 5 条装的件烟箱是5 0 条件烟箱的一半。因此，件烟箱的 规格 不是 3 1 2 草商 种规 北京| | | l j i 【1 人学顾l ：学位论文件烟f j 动补货算法研究 式存储作业简便、投资低；但是该种存储方式比较难于实现货位管理，假 如存储区域内托盘堆存多层的话，还很难保证卷烟的先进先出管理，同 时此种存储模式占用空间大，工人劳动强度高。 b ) 立体货架存储：立体货架存储采用两层以上的立体货架进行存储，托盘 存储单元放置在立体货架的相应货位上，它的出入库存取作业由叉车完 成。不同卷烟的货位分布可以由人工划分固定的存储区域，也可以由计