通道式異型條煙分揀系統(tǒng)分揀策略研究

王彬

摘 ? 要：科學(xué)的分揀策略是提升卷煙物流中心異型條煙分揀效率的關(guān)鍵。通道式自動(dòng)分揀系統(tǒng)是最為常見的條煙分揀設(shè)備，它能依照訂單要求，在人工輔助下自動(dòng)完成訂單分割、分揀、打碼、塑封包裝等一體化流程。文章提出的聚類算法可以更加科學(xué)地分割訂單，對(duì)品項(xiàng)相似度高的訂單進(jìn)行聚類分揀，減少分揀過程中的配貨調(diào)換次數(shù)，以提高分揀效率。

關(guān)鍵詞：條煙分揀系統(tǒng);分揀策略;聚類算法

目前，國(guó)家煙草專賣局要求卷煙產(chǎn)品以客戶為中心，不斷推進(jìn)產(chǎn)品供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。卷煙生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出來(lái)的異型煙品種增幅顯著，故各地卷煙配送中心對(duì)異型煙分揀作業(yè)流程進(jìn)行優(yōu)化再造與自動(dòng)化設(shè)備的投入需求逐漸增加。設(shè)計(jì)出一套科學(xué)適用、成本節(jié)約的分揀策略是提升卷煙配送中心異型條煙分揀效率的關(guān)鍵。

1 ? ?通道式分揀系統(tǒng)構(gòu)成

通道式分揀系統(tǒng)主要由電氣控制臺(tái)、臥式分揀機(jī)、柜式分揀機(jī)、皮帶式輸送機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、塑封包裝機(jī)等組成。其中，臥式機(jī)具有占地面積較小、投資低等特點(diǎn)，所以在分揀線上可多組并行使用，用來(lái)分揀銷量較大的香煙品項(xiàng)。柜式機(jī)補(bǔ)貨動(dòng)作繁瑣，影響作業(yè)效率，故一般用來(lái)分揀銷量不大的香煙品項(xiàng)。皮帶式輸送機(jī)將兩種分揀機(jī)、打標(biāo)機(jī)、包裝機(jī)等有機(jī)結(jié)合在一起，組成一個(gè)完整的分揀作業(yè)系統(tǒng)。電氣控制臺(tái)是系統(tǒng)的控制中樞，用于控制各設(shè)備的協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成分揀工作。激光打標(biāo)機(jī)則給分揀出的條煙標(biāo)上清晰的銷售碼，塑封包裝機(jī)配合在人員輔助下，按照訂單順序?qū)⒎謷瓿傻臈l煙打包。通道式分揀系統(tǒng)上的工作人員一般有補(bǔ)貨人員、控制臺(tái)操作員、包裝機(jī)操作員和出貨碼垛人員[1-2]。

該分揀系統(tǒng)從物流中心企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning，ERP）系統(tǒng)接收訂單、分析訂單，分揀過程按時(shí)間順序劃分，依次有備貨（補(bǔ)貨）、分揀、打碼、包裝（碼垛）4個(gè)環(huán)節(jié)。

2 ? ?分揀策略分析

影響卷煙分揀系統(tǒng)工作效率的最主要因素就是分揀策略。為提高分揀工作效率，必須要對(duì)卷煙訂單進(jìn)行分析，以設(shè)計(jì)科學(xué)、高效的分揀策略。訂單數(shù)量、貨品品項(xiàng)、貨品數(shù)量（Entry-Item-Quantity，EIQ）分析法是一種常用的貨品訂單分析方法，由日本鈴木震先生率先提出。在進(jìn)行EIQ分析時(shí)，通常是以一個(gè)或者半個(gè)工作日為計(jì)量周期，把訂單資料歸納生成EQ，EN，IQ，IK 4個(gè)分析指標(biāo)[3]。

（1）EQ分析，即訂單量分析，指單張訂單的出貨數(shù)量分析，是訂單處理原則、分揀系統(tǒng)規(guī)劃的決策依據(jù)，也直接影響著出貨方式和出貨區(qū)的規(guī)劃。

（2）EN分析，即訂單貨品品項(xiàng)數(shù)分析，指單張訂單的貨品品項(xiàng)數(shù)分析，直接影響倉(cāng)儲(chǔ)的規(guī)劃、儲(chǔ)存空間的估算以及分揀方式、分揀區(qū)的規(guī)劃等。

（3）IQ分析，即訂單中單一品項(xiàng)出貨數(shù)量分析，直接影響訂單處理原則、分揀系統(tǒng)規(guī)劃以及出貨方式、出貨區(qū)的規(guī)劃等。

（4）IK分析，即訂單中單一品項(xiàng)受定次數(shù)分析，有助于了解單一品項(xiàng)的出貨頻率，配合IQ分析可為儲(chǔ)存區(qū)與分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供決策依據(jù)。

分揀系統(tǒng)的決策理論需要依靠EQ，EN，IQ，IK等指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。若訂單貨品品項(xiàng)數(shù)非常大，為縮短分揀作業(yè)時(shí)間，一般會(huì)將貨品訂單按配送線路拆分成若干子訂單。將訂單按線路進(jìn)行分解的過程叫訂單分割，訂單分割一定要遵循品項(xiàng)相似的訂單盡可能匯聚在一起，減少更換配貨的時(shí)間。

3 ? ?訂單聚類分揀策略

所謂聚類，即是將實(shí)際對(duì)象或抽象對(duì)象解構(gòu)重組，使得類似對(duì)象組成一個(gè)或者多個(gè)類或簇的過程。聚類過程中，要求同一簇或類中的對(duì)象盡可能相似，不同簇或類中的對(duì)象盡可能相異[4]。卷煙訂單的聚類，是以每條配送線路為對(duì)象，依據(jù)配送線路訂單的貨品品項(xiàng)結(jié)構(gòu)相似性，進(jìn)行聚類。

（1）設(shè)X={x1，x1，…，xn}是n個(gè)配送線路的集合，線路j的訂單即為集合X中第j個(gè)元素。

（2）為降低計(jì)算復(fù)雜度，只對(duì)銷量大的品項(xiàng)進(jìn)行聚類分析。本系統(tǒng)由臥式分揀機(jī)負(fù)責(zé)分揀銷量大的貨品品項(xiàng)，設(shè)臥式分揀機(jī)個(gè)數(shù)為k，則某一訂單的前k個(gè)品項(xiàng)為大銷量貨品。

C-均值聚類算法就是一個(gè)不斷修改聚類中心矩陣和隸屬度矩陣的過程[5]，除非聚類中心不發(fā)生變化或者達(dá)到最大迭代次數(shù)。該算法的時(shí)間復(fù)雜度取決于于配送線路條數(shù)n、貨品品項(xiàng)數(shù)k、分揀線條數(shù)C、迭代次數(shù)Tmax。

實(shí)際中，參數(shù)C值很小，如果配送中心配送線路特別多，則只計(jì)算大品牌貨品的相似度，即修改k的值，以減少計(jì)算的時(shí)間復(fù)雜度。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

本文以通道式條煙分揀系統(tǒng)為研究對(duì)象，闡述了EIQ分析原理，并針對(duì)訂單分割提出了聚類分析策略。該策略對(duì)配送線路按照品項(xiàng)相似度進(jìn)行聚類，可減少分揀過程中的配貨調(diào)換次數(shù)，有助于提高分揀效率。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李靜.卷煙配送中心自動(dòng)分揀系統(tǒng)配置與優(yōu)化研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2009.

[2]王艷艷，吳耀華，劉鵬.自動(dòng)分揀系統(tǒng)分揀作業(yè)任務(wù)優(yōu)化[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2011（10）：10-17.

[3]劉德寶.復(fù)合式卷煙分揀系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2006.

[4]張忠平，陳麗萍，王愛杰，等.基于自適應(yīng)模糊C-均值的增量式聚類算法[J].計(jì)算機(jī)工程，2009（6）：60-65.

[5]KHACHATRYAN M，MCGINNIS L F.Picker travel time model for an order picking system with buffers[J].International Industrial Engineering Transactions，2014（9）：894-904.