訂單結構對系統分揀能力的影響

袁　皓　黃　偉　金桂根

摘要：訂單結構對分揀系統的分揀能力有較大影響，本文針對自動條煙分揀系統，分析了訂單結構對系統分揀能力的影響。

關鍵詞：訂單結構、分揀能力、分析

近幾年，國內卷煙商業配送市場需求旺盛，促使條煙分揀技術呈現跨越式發展，自動條煙分揀線的應用日益廣泛。自動條煙分揀系統具有結構緊湊、占地面積小、運行平穩可靠、維護簡便、組合擴展性強等特點，可根據用戶的訂單要求，實現條煙自動分揀作業，在很大程度上降低了人工的勞動強度，提高了工作效率，具有較好的性價比。

但在實際使用過程中，各家煙草公司的訂單數量、訂單大小、品牌種類及數量等，每天都處于隨機變化之中，不同客戶及不同時段的訂單結構均有較大差異，因此，相同配置的分揀系統在單位時間內的分揀能力相應有較大變化。在實際應用中，在提高分揀系統自身性能的同時，根據訂單結構對分揀能力的影響關系進行有效分析和合理規劃顯得十分重要。

針對此問題，本文以配置較為規范且應用較多的串行條煙分揀線為對象，對訂單結構對條煙分揀系統分揀能力的影響關系進行分析。

系統組成及影響因素

1分揀系統的組成

自動條煙分揀線一般由分發機、帶式輸送機、噴碼機、裝箱機等設備，以及電控系統、計算機系統組成。基本作業流程為：根據訪銷中心提供的客戶訂單信息，調度計算機分析排程后下發分揀指令，通過自動控制撥打，將不同品牌不同數量的條煙以訂單為單位依次分發到輸送機上，一個訂單占據一個虛擬視窗，輸送過程中實現打碼，再以訂單為單位自動裝箱，也可以人工裝箱或自動裹膜。圖1為典型的條煙分揀線的工藝布置圖。

2分揀能力影響因素

系統分揀能力是指在單位時間內實際測試得出系統分揀條煙的總條數，也稱為系統平均分揀能力。影響系統分揀能力的因素是多方面的，概括而言，可分為人為因素、設備因素和訂單因素三種。人為因素可通過提高管理水平和員工素質來逐步改善；設備因素可通過設備自身性能的持續改進和完善來消除；而訂單因素卻是一直客觀存在的，商業公司不能過分規范客戶訂單行為而影響服務質量。因此，對條煙分揀系統分揀能力的研究主要側重在從理論計算的角度建立訂單結構與系統分揀能力的數學模型，研究二者之間的互動關系。條煙在中心輸送帶上的排列

規律

煙草公司當日分揀的卷煙品牌數量一般都超過50個，對應的分揀通道也要大于或等于這個數值，而訂單結構的隨機性使得每個通道的分發規律無章可循，每個通道只是單一地執行調度系統發出的分發指令。通過研究單通道的分揀規律來解決系統分揀能力問題，顯然不全面也不準確。雖然通道的分發規律無章可循，但經分揀機分發后的條煙在中心輸送帶上的分布卻存在嚴格的排序規律。在沿中心輸送帶的輸送方向上，遵循從后向前分揀的模式。并在訂單之間留出設定的間距，其分揀示意圖如圖2所示。

從圖中可看出，分發后的條煙在中心輸送帶上存在嚴謹的分布規律，同一個訂單里的條煙按等間距排列，相鄰訂單按固定的訂單間距進行分隔。因此，對系統分揀能力的研究，就從分發后條煙在中心輸送帶上的排列規律入手，在此規律下，系統分揀能力即為單位時間內中心輸送帶輸出條煙的能力。即：

分揀能力=皮帶速度(米／秒)×3600／訂單空間

=3600／(一次撥出條煙速度×訂單條數+訂單間隔)

在自動條煙分揀系統中，裝箱單元一般為25條，若某一訂單的條煙總量大干裝箱前的緩存工位上可緩存數量，為提高分揀效率，一般應進行拆單處理，即一個訂單人為拆成多個訂單，不同于用戶的實際訂單。設：

①單條煙的撥打時間為t，(s)；

②前一個訂單分揀結束到后一個訂單開始分揀的時間為t：(s)；

③訂單大小依次為X₁、X₂、x₃……X_n(條／單)；

④訂單數量為N(個)；

⑤條煙的分發總量為A(條)；

⑥用時間表達訂單間距，設訂單間距為t(s)；

⑦系統理論分揀能力為δ(條／h)。

分發到中心輸送帶上的條煙分布如圖3所示。

通過計算分析可以看到，系統理論分發能力與單條煙的撥打時間t₁、訂單間距t和平均訂單大小x密切相關，并隨單條煙的撥打時間t₁、訂單間距t增大而減小。隨平均訂單大小×的增大而增大。

系統分揀能力的分析

對一個確定的經調試后正常運行的分揀系統而言，單條煙的撥打時間t，和訂單間距t為一組優化后的定值。當單條煙的撥打時間t₁為0.3秒，訂單間距t₂為2秒，則系統能力的計算公式簡化為：δ=3600／(03+1.7/X)(條／h)。

系統最小分揀能力

δmin=3600／2=1800(條／h)

系統最大分揀能力δmax=3000／0.3=1 2000(條／h)

根據上述公式。且訂單大小×≤50時，得到的系統分揀能力示意圖如圖4所示。

當平均訂單大小在30條以下時，對系統分揀能力影響很大：超過30條以后，對系統能力的影響趨于平緩，并且平穩趨近于最大分揀能力。這是因為當平均訂單大小在30條以下時，訂單間距占據了系統大量的分揀時間，降低了系統的分揀效率；當平均訂單大小超過30條以后，訂單間距所占據的總時間與系統分揀時間的比例在快速變小，對系統分揀能力的影響也在變小，并趨于平緩。根據以上分析，訂單大小在20～30條之間均較為理想，能充分發揮系統的分揀能力。

通過訂單結構對系統分揀能力影響的分析，可對煙草配送中心的規劃咨詢、設計選型起到一定的參考作用，也可將上述分析思路運用到并行或復合分揀系統中，從而對系統的實際分揀能力有較為客觀的認識，最終有助于系統設計科學合理，滿足用戶的實際使用需求。