通道式异型条烟分拣系统分拣策略研究

王彬

摘   要：科学的分拣策略是提升卷烟物流中心异型条烟分拣效率的关键。通道式自动分拣系统是最为常见的条烟分拣设备，它能依照订单要求，在人工辅助下自动完成订单分割、分拣、打码、塑封包装等一体化流程。文章提出的聚类算法可以更加科学地分割订单，对品项相似度高的订单进行聚类分拣，减少分拣过程中的配货调换次数，以提高分拣效率。

关键词：条烟分拣系统;分拣策略;聚类算法

目前，国家烟草专卖局要求卷烟产品以客户为中心，不断推进产品供给侧结构性改革。卷烟生产企业生产出来的异型烟品种增幅显著，故各地卷烟配送中心对异型烟分拣作业流程进行优化再造与自动化设备的投入需求逐渐增加。设计出一套科学适用、成本节约的分拣策略是提升卷烟配送中心异型条烟分拣效率的关键。

1    通道式分拣系统构成

通道式分拣系统主要由电气控制台、卧式分拣机、柜式分拣机、皮带式输送机、激光打标机、塑封包装机等组成。其中，卧式机具有占地面积较小、投资低等特点，所以在分拣线上可多组并行使用，用来分拣销量较大的香烟品项。柜式机补货动作繁琐，影响作业效率，故一般用来分拣销量不大的香烟品项。皮带式输送机将两种分拣机、打标机、包装机等有机结合在一起，组成一个完整的分拣作业系统。电气控制台是系统的控制中枢，用于控制各设备的协调动作，完成分拣工作。激光打标机则给分拣出的条烟标上清晰的销售码，塑封包装机配合在人员辅助下，按照订单顺序将分拣完成的条烟打包。通道式分拣系统上的工作人员一般有补货人员、控制台操作员、包装机操作员和出货码垛人员[1-2]。

该分拣系统从物流中心企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）系统接收订单、分析订单，分拣过程按时间顺序划分，依次有备货（补货）、分拣、打码、包装（码垛）4个环节。

2    分拣策略分析

影响卷烟分拣系统工作效率的最主要因素就是分拣策略。为提高分拣工作效率，必须要对卷烟订单进行分析，以设计科学、高效的分拣策略。订单数量、货品品项、货品数量（Entry-Item-Quantity，EIQ）分析法是一种常用的货品订单分析方法，由日本铃木震先生率先提出。在进行EIQ分析时，通常是以一个或者半个工作日为计量周期，把订单资料归纳生成EQ，EN，IQ，IK 4个分析指标[3]。

（1）EQ分析，即订单量分析，指单张订单的出货数量分析，是订单处理原则、分拣系统规划的决策依据，也直接影响着出货方式和出货区的规划。

（2）EN分析，即订单货品品项数分析，指单张订单的货品品项数分析，直接影响仓储的规划、储存空间的估算以及分拣方式、分揀区的规划等。

（3）IQ分析，即订单中单一品项出货数量分析，直接影响订单处理原则、分拣系统规划以及出货方式、出货区的规划等。

（4）IK分析，即订单中单一品项受定次数分析，有助于了解单一品项的出货频率，配合IQ分析可为储存区与分拣系统的设计提供决策依据。

分拣系统的决策理论需要依靠EQ，EN，IQ，IK等指标进行综合分析。若订单货品品项数非常大，为缩短分拣作业时间，一般会将货品订单按配送线路拆分成若干子订单。将订单按线路进行分解的过程叫订单分割，订单分割一定要遵循品项相似的订单尽可能汇聚在一起，减少更换配货的时间。

3    订单聚类分拣策略

所谓聚类，即是将实际对象或抽象对象解构重组，使得类似对象组成一个或者多个类或簇的过程。聚类过程中，要求同一簇或类中的对象尽可能相似，不同簇或类中的对象尽可能相异[4]。卷烟订单的聚类，是以每条配送线路为对象，依据配送线路订单的货品品项结构相似性，进行聚类。

（1）设X={x1，x1，…，xn}是n个配送线路的集合，线路j的订单即为集合X中第j个元素。

（2）为降低计算复杂度，只对销量大的品项进行聚类分析。本系统由卧式分拣机负责分拣销量大的货品品项，设卧式分拣机个数为k，则某一订单的前k个品项为大销量货品。

C-均值聚类算法就是一个不断修改聚类中心矩阵和隶属度矩阵的过程[5]，除非聚类中心不发生变化或者达到最大迭代次数。该算法的时间复杂度取决于于配送线路条数n、货品品项数k、分拣线条数C、迭代次数Tmax。

实际中，参数C值很小，如果配送中心配送线路特别多，则只计算大品牌货品的相似度，即修改k的值，以减少计算的时间复杂度。

4    结语

本文以通道式条烟分拣系统为研究对象，阐述了EIQ分析原理，并针对订单分割提出了聚类分析策略。该策略对配送线路按照品项相似度进行聚类，可减少分拣过程中的配货调换次数，有助于提高分拣效率。

[参考文献]

[1]李静.卷烟配送中心自动分拣系统配置与优化研究[D].济南：山东大学，2009.

[2]王艳艳，吴耀华，刘鹏.自动分拣系统分拣作业任务优化[J].机械工程学报，2011（10）：10-17.

[3]刘德宝.复合式卷烟分拣系统研究与设计[D].济南：山东大学，2006.

[4]张忠平，陈丽萍，王爱杰，等.基于自适应模糊C-均值的增量式聚类算法[J].计算机工程，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.