穆志勇
摘 要:隨著科學技術文化的進步,促進了社會各行各業的繁榮,人民群眾的生活消費水平得以有了很大的提高。隨著商品的豐富,商品種類越來越多,而創新的新產品和新材料新技術,使得商品越來越豐富和龐雜,如此一來產品數量大大增加,消費水平和生活水平越發達,服務質量越高,商品的數量就越多。大量的不同尺寸、重量和材質的貨物的儲存、運輸、補充就成為了一個很大的問題。解決好了這個問題,可以擴大貨物存儲的數量、提高空間利用率、高效的分配商品,也更加有利于提高消費和小樹的服務效率,提高人們生活的總體水平。
關鍵詞:商品;儲存;儲物柜;數學建模;Excel;SPSS
一、儲物柜的設計
在一般情況下儲物柜的結構類似于書櫥,通常由若干個橫向隔板和豎向隔板將儲柜分割成若干個儲物槽。為保證商品分揀的準確率,防止發放錯誤,一個儲物槽內只能擺放同一種產品。商品在儲物槽中的排列方式如圖所示。商品從后端放入,從前端取出。
為保證商品在儲物槽內順利出入,要求包裝盒與兩側豎向隔板之間、與上下兩層橫向隔板之間應留2mm的間隙,同時還要求包裝盒在儲物槽內推送過程中不會出現并排重疊、側翻或水平旋轉。在忽略橫向和豎向隔板厚度的情況下,建立數學模型,給出下面幾個問題的解決方案。
1.倉庫內的盒裝商品種類繁多,包裝盒尺寸規格差異較大,附件1中給出了一些包裝盒的規格。請利用附件1的數據,給出豎向隔板間距類型最少的儲物柜設計方案,包括類型的數量和每種類型所對應的包裝盒規格。
2.包裝盒與兩側豎向隔板之間的間隙超出2mm的部分可視為寬度冗余。增加豎向隔板的間距類型數量可以有效地減少寬度冗余,但會增加儲物柜的加工成本,同時降低了儲物槽的適應能力。設計時希望總寬度冗余盡可能小,同時也希望間距的類型數量盡可能少。仍利用附件1的數據,給出合理的豎向隔板間距類型的數量以及每種類型對應的商品編號。
3.考慮補充商品的便利性,儲物柜的寬度不超過2.5m、高度不超過2m,傳送裝置占用的高度為0.5m,即儲物柜的最大允許有效高度為1.5m。包裝盒與兩層橫向隔板之間的間隙超出2mm的部分可視為高度冗余,平面冗余=高度冗余×寬度冗余。在問題2計算結果的基礎上,確定儲物柜橫向隔板間距的類型數量,使得儲物柜的總平面冗余量盡可能地小,且橫向隔板間距的類型數量也盡可能地少。
4.附件2給出了每一種商品編號對應的最大日需求量。在儲物槽的長度為1.5m、每天僅集中補充一次的情況下,請計算每一種商品需要的儲物槽個數。為保證倉庫儲物滿足需求,根據問題3中單個儲物柜的規格,計算最少需要多少個儲物柜。
二、模型的假設
1.準確性假設:假設附件中的信息真實可靠,可以根據對數據的分析、計數及優化得到相應的櫥柜存儲商品信息。
2.排他性假設:假設產品的分揀的準確性只與儲物槽有關,不考慮其他因素對儲物柜的影響。
3.合理性假設:假設問題中的產品日需求量固定,每天僅補充一次。
三、解決辦法
根據題目的已知條件,附錄1中的1919種商品的長、寬、高是已知的,也給出了商品尺寸和隔板之間應該有2mm的距離的要求。
首先,第一個問題就是已知每種商品的寬,來設計安放貨物的柜子的寬,要求柜子的寬度種類最少,而同時保證貨物不側翻,不重疊,貨物的寬度從10mm至56mm,將寬度至少分為3段,此時不發生側翻,而間隔種類數最少。
其次,第二個問題就是已知每種貨物的寬,來設計安放貨物的櫥柜的寬,要求櫥柜的寬度種類最少,而同時又能盡可能節約空間,存儲了貨物的櫥柜不要有太大的空間剩余浪費。貨物的寬度從10mm至56mm,用spss軟件將貨物從10mm至58mm范圍內的寬度進行分類,并畫出直方圖,將寬度分為3段、7段、10段、12段、23段,因為誤差允許2mm,而23段時以2mm為標準劃分,所以冗余為零。最好根據分3段時冗余總誤差為15.4%、7段時冗余總誤差為5.11%、10段時冗余總誤差為3.10%、12段時冗余總誤差為0.798%、23段時冗余總誤差為0%。綜合上述選擇了最優化的方案12段。
再次,已知儲物柜的寬和高,可以算得儲物柜的橫切面積,再來除以1919種貨物,需要的1919種格子的面積的綜合,計算后發現需要0.9122個儲物柜,大概等于1個。
最后,根據每種商品所需要的格子的面積,乘上每日最大需求量的一半(四舍五入),即可得每種貨物每日所需的格子的總面積,將1919種貨物每日所需的格子的總面積加起來,就得到每日所需的貨物格子的總面積,再用這個總面積,除以每個櫥柜的橫切面積,就得到每日所需的櫥柜總數,大約為4個(4.05個)。
參考文獻:
[1]孫燕,蔡朝紅,張敬一,徐永紅.醫院病區藥柜管理方法與實踐[J].藥學服務與研究,2013(05).
[2]全國大學生數學建模競賽組委會.全國大學生數學建模競賽網[EB/01].http://www.mcm.edu.cn/index_cn.html,2014年9月19日.
[3]蔣瑋,孫建,廉寶剛,王翀,郭海強,劉名東,胡思平.一種集裝箱運輸船舶:中國,CN201220414907.9[P].2013-01-23.
[4]趙雪峰,贠超,劉相權,王偉.自動化藥房系統調度的優化[J].計算機工程,2009(05).
[5]霍旭陽,周涌,牟子義,楊風健,高輝,李洪亮,齊秋菊,歐仁俠,張光雷,肖志偉,王世英.藥房取藥推送箱:中國,CN201120336125.3[P].2012-05-02.endprint