订单结构对系统分拣能力的影响

袁　皓　黄　伟　金桂根

摘要：订单结构对分拣系统的分拣能力有较大影响，本文针对自动条烟分拣系统，分析了订单结构对系统分拣能力的影响。

关键词：订单结构、分拣能力、分析

近几年，国内卷烟商业配送市场需求旺盛，促使条烟分拣技术呈现跨越式发展，自动条烟分拣线的应用日益广泛。自动条烟分拣系统具有结构紧凑、占地面积小、运行平稳可靠、维护简便、组合扩展性强等特点，可根据用户的订单要求，实现条烟自动分拣作业，在很大程度上降低了人工的劳动强度，提高了工作效率，具有较好的性价比。

但在实际使用过程中，各家烟草公司的订单数量、订单大小、品牌种类及数量等，每天都处于随机变化之中，不同客户及不同时段的订单结构均有较大差异，因此，相同配置的分拣系统在单位时间内的分拣能力相应有较大变化。在实际应用中，在提高分拣系统自身性能的同时，根据订单结构对分拣能力的影响关系进行有效分析和合理规划显得十分重要。

针对此问题，本文以配置较为规范且应用较多的串行条烟分拣线为对象，对订单结构对条烟分拣系统分拣能力的影响关系进行分析。

系统组成及影响因素

1分拣系统的组成

自动条烟分拣线一般由分发机、带式输送机、喷码机、装箱机等设备，以及电控系统、计算机系统组成。基本作业流程为：根据访销中心提供的客户订单信息，调度计算机分析排程后下发分拣指令，通过自动控制拨打，将不同品牌不同数量的条烟以订单为单位依次分发到输送机上，一个订单占据一个虚拟视窗，输送过程中实现打码，再以订单为单位自动装箱，也可以人工装箱或自动裹膜。图1为典型的条烟分拣线的工艺布置图。

2分拣能力影响因素

系统分拣能力是指在单位时间内实际测试得出系统分拣条烟的总条数，也称为系统平均分拣能力。影响系统分拣能力的因素是多方面的，概括而言，可分为人为因素、设备因素和订单因素三种。人为因素可通过提高管理水平和员工素质来逐步改善；设备因素可通过设备自身性能的持续改进和完善来消除；而订单因素却是一直客观存在的，商业公司不能过分规范客户订单行为而影响服务质量。因此，对条烟分拣系统分拣能力的研究主要侧重在从理论计算的角度建立订单结构与系统分拣能力的数学模型，研究二者之间的互动关系。条烟在中心输送带上的排列

规律

烟草公司当日分拣的卷烟品牌数量一般都超过50个，对应的分拣通道也要大于或等于这个数值，而订单结构的随机性使得每个通道的分发规律无章可循，每个通道只是单一地执行调度系统发出的分发指令。通过研究单通道的分拣规律来解决系统分拣能力问题，显然不全面也不准确。虽然通道的分发规律无章可循，但经分拣机分发后的条烟在中心输送带上的分布却存在严格的排序规律。在沿中心输送带的输送方向上，遵循从后向前分拣的模式。并在订单之间留出设定的间距，其分拣示意图如图2所示。

从图中可看出，分发后的条烟在中心输送带上存在严谨的分布规律，同一个订单里的条烟按等间距排列，相邻订单按固定的订单间距进行分隔。因此，对系统分拣能力的研究，就从分发后条烟在中心输送带上的排列规律入手，在此规律下，系统分拣能力即为单位时间内中心输送带输出条烟的能力。即：

分拣能力=皮带速度(米／秒)×3600／订单空间

=3600／(一次拨出条烟速度×订单条数+订单间隔)

在自动条烟分拣系统中，装箱单元一般为25条，若某一订单的条烟总量大干装箱前的缓存工位上可缓存数量，为提高分拣效率，一般应进行拆单处理，即一个订单人为拆成多个订单，不同于用户的实际订单。设：

①单条烟的拨打时间为t，(s)；

②前一个订单分拣结束到后一个订单开始分拣的时间为t：(s)；

③订单大小依次为X₁、X₂、x₃……X_n(条／单)；

④订单数量为N(个)；

⑤条烟的分发总量为A(条)；

⑥用时间表达订单间距，设订单间距为t(s)；

⑦系统理论分拣能力为δ(条／h)。

分发到中心输送带上的条烟分布如图3所示。

通过计算分析可以看到，系统理论分发能力与单条烟的拨打时间t₁、订单间距t和平均订单大小x密切相关，并随单条烟的拨打时间t₁、订单间距t增大而减小。随平均订单大小×的增大而增大。

系统分拣能力的分析

对一个确定的经调试后正常运行的分拣系统而言，单条烟的拨打时间t，和订单间距t为一组优化后的定值。当单条烟的拨打时间t₁为0.3秒，订单间距t₂为2秒，则系统能力的计算公式简化为：δ=3600／(03+1.7/X)(条／h)。

系统最小分拣能力

δmin=3600／2=1800(条／h)

系统最大分拣能力δmax=3000／0.3=1 2000(条／h)

根据上述公式。且订单大小×≤50时，得到的系统分拣能力示意图如图4所示。

当平均订单大小在30条以下时，对系统分拣能力影响很大：超过30条以后，对系统能力的影响趋于平缓，并且平稳趋近于最大分拣能力。这是因为当平均订单大小在30条以下时，订单间距占据了系统大量的分拣时间，降低了系统的分拣效率；当平均订单大小超过30条以后，订单间距所占据的总时间与系统分拣时间的比例在快速变小，对系统分拣能力的影响也在变小，并趋于平缓。根据以上分析，订单大小在20～30条之间均较为理想，能充分发挥系统的分拣能力。

通过订单结构对系统分拣能力影响的分析，可对烟草配送中心的规划咨询、设计选型起到一定的参考作用，也可将上述分析思路运用到并行或复合分拣系统中，从而对系统的实际分拣能力有较为客观的认识，最终有助于系统设计科学合理，满足用户的实际使用需求。