基于自動化分揀線揀選流程的優化研究

高長勇，趙劍道，蔡 苗

（北自所科技發展有限公司，北京 100120）

0 引言

伴隨著改革開放，移動互聯網、社交電商、共享經濟等新模式的不斷涌現和發展，為了順應時代的潮流，物流配送正在被廣泛的應用于各種領域，特別是醫藥領域。本文以某醫藥物流配送中心的自動分揀線為課題背景，先詳細的介紹了自動化分揀線的工作流程。對各個環節造成分揀線阻塞的原因進行分析[3]，然后設計不同的解決方案解決相應的問題，最終通過現場實際效果驗證設計的解決方案的有效性。

1 自動化分揀線的分揀流程

自動化分揀線的揀選流程圖如圖1所示，它的步 驟是：

1）訂單處理，自動化分揀系統一般和企業的ERP系統進行接口對接，ERP系統通過接口將訂單信息傳遞過來，自動化分揀系統實時的地按照企業管理方式對訂單進行接收判斷處理，比如相同收貨地址的訂單可以合并分揀，處理好的訂單數據存放在數據庫中。工作人員進行訂單確認后，分揀系統對訂單進行一系列的處理后，將訂單中的物料分配給相應的紙箱。

2）紙箱上線。經過第1步的確認，系統已將該訂單所需的紙箱數目以及每個紙箱所裝載的物料分配處理完畢。此時將訂單中的一個裝箱任務分配給分揀線上的紙箱。分配完成后，將紙箱中的物料和分揀區域中的物料進行匹配，確認紙箱應該到那個分揀區域。

圖1 自動化分揀線的揀選流程

3）紙箱在分揀口進行去向確認。由于系統已經分配好上線的紙箱到那個揀選區域揀選，而每個揀選區域都有對應到一個揀選彈出口。紙箱每到達一個揀選彈出口，上位機對紙箱的信息進行判斷，如果在該揀選區域有其所裝載的物料，就從這個揀選彈出口中彈出。否則，沿著線體繼續向下一個分揀口。

4）掃描紙箱條碼，進行揀選。用掃描槍掃描紙箱上的條碼，將條碼信息傳到上位機系統，上位機根據該紙箱所需裝載的物料，將對應揀選儲位的電子標簽點亮，此時分揀人員根據電子標簽的提示，把貨架上的物料裝入紙箱中。

5）拍燈記賬，進行揀選確認。當揀選人員把一個儲位的物料裝入紙箱中，需要將電子標簽拍滅，告知上位機此處物料已經揀選完畢，上位機根據該信號進行出庫記賬，把相應的數目從庫存中減去。

6）揀選完成，采集RFID信息。當揀選完的紙箱隨著線體來到RFID采集處，由于每個物料的瓶子都對應一個RFID碼，將每個瓶子對應的RFID條碼進行采集。現場規定每個瓶子對應的RFID不一樣（方便日后根據RFID對物料進行跟蹤），所以采集到的RFID信息數目應該和紙箱中的瓶子數目相同且沒有重復的條碼，并且這些條碼在系統的條碼系統中都存在。如果符合這些要求，說明紙箱物料中的揀選正確，如果不符合，說明有可能揀選人員揀選出錯。

7）對紙箱進行內復核，完畢后封箱并打印裝箱清單。在采集完紙箱的RFID后，給紙箱分配打包去向，此時現場有幾個打包口，將其分為兩組，一組為分揀紙箱的RFID信息正常的，剩下的一組是紙箱的RFID信息不滿足要求的。對于在正常打包口的紙箱，進行內復核確認，打印裝箱清單。對于異?？诘募埾洌鶕煌那闆r進行不同處理。

8）經過復核后的紙箱根據不同的客戶和送貨路線集中分類，有些需要特殊處理的還需要一定的處理后在進行分類出貨。最后將分揀紙箱分配到相應的集運出口，進行外復核確認。

2 自動化分揀線的阻塞問題與相應的解決方案

2.1 分揀線體上的紙箱擁堵現象

如圖2所示，是自動化分揀線的揀選區域，其中有15個揀選口，當紙箱中的物料和揀選口對應的揀選區域中物料匹配成功后，系統將紙箱從揀選彈出口彈出。此時造成一個現象，如果相當多的紙箱都對應在第一個揀選口，而揀選人員對于每個紙箱的進行揀選都需要花費一定的時間，這樣造成彈出來紙箱還沒時間揀選，會一直停留在線體上，影響了其他的紙箱不能從這個揀選口彈出，而揀選口后面的紙箱也會一直停留在揀選線體上。由于這個原因，造成了線體堵塞，大大影響了揀選效率[4]。

此時解決的方法有兩種：

1）減少揀選線上的紙箱數目。通過對揀選線體上的揀選能力進行評估，預計揀選線最大的揀選紙箱數目，當線體上紙箱數目達到這個值時，既不會造成線體的堵塞，而每個揀選口都有正在執行的揀選任務。這樣很大程度的緩解了線體堵塞問題，提高了揀選效率。因此當紙箱上線時，判斷線體上紙箱數目是否大于最大設置值，如果大于，禁止該紙箱上線，直到分揀線上紙箱數目小于最大設置值，紙箱才可以繼續上線。

2）合理的規劃揀選區域中物料的存儲位置。紙箱堵塞在一個揀選彈出口，說明許多紙箱都需要從這個揀選彈出口對應區域中進行揀選。對物料的存放區域進行合理的劃分，不要把物料集中的放置在一個地方，也不能把同一個物料放置的太分散，這樣會造成另外一個現象，一個揀選口區域的物料數量不滿足該紙箱所需的物料數量，又將其分配到另外一個揀選口，這樣紙箱揀選彈出的次數增加，影響揀選效率。

圖2 自動化分揀線的揀選區域

2.2 內復核線體上紙箱擁堵現象

圖3 自動化分揀線的內復核區域

如圖3所示，紙箱RFID采集完后，進行內復核，一共有6個復核臺，分為兩組，一組紙箱RFID校驗正常的，另一組是紙箱RFID校驗異常的。當紙箱RFID校驗異常時，復核人員需要對紙箱的物料進行一一比對，以判斷異常的原因，這個步驟花費了大量的時間，造成了許多紙箱都堵在了異常口處，進一步造成了后面的紙箱也停在線體上。有兩種方法來解決這個問題：

1）靈活的對分揀口進行配置，當去異常分揀口的紙箱較多時，將異常分揀口的臺數增大，反之，減少異常分揀口的臺數。

2）提高異常分揀口的紙箱復核效率。當對異常口紙箱的RFID進行分析處理時，把采集到的RFID進行物料匯總，和紙箱中應該存在的物料匯總進行分析對照，對照完后，只需處理不一致的物料，而不必將RFID一一進行校驗。提高了對異常分揀口紙箱的復核效率。

2.3 分揀紙箱彈出的次數過多

當工作人員在計算機管理系統中查找到分揀訂單，點擊訂單分揀確認，此時自動化分揀系統對訂單進行分析處理[5]：分揀系統通過分析訂單的物料的品項和數目，然后與分揀存儲區域的物料進行相應的匹配，通過一系列復雜的計算后，最終確定出分揀該訂單所耗費的紙箱數量，以及每個紙箱中所裝載的物料品種、數目和相應的分揀區域。通常一個有效的裝箱算法不僅可以減少揀選人員的分揀次數，提高分揀線的分揀效率，而且在后期對藥品進行打包盤點時也大有益處。

如圖4所示，對于訂單中物料進行裝箱有兩種方式，第一種方式根據訂單中物料的順序，先將一個紙箱填滿后，在往下一個紙箱中放，直到將訂單的物料放置完；第二種方式是按照算法對物料進行組合規劃后，有規律的將物料放入紙箱。盡管兩種方法所消耗的紙箱數量相同，但明顯第二種要比第一種方式更優化，因為第二種裝箱方式把同一種物料放在同一個紙箱中，在揀選的時候，第一種方式下分揀人員需要揀選5次，第二種方式分揀人員只需揀選3次，減少了分揀人員的勞動 強度。

圖4 自動化分揀線裝箱算法的對比

本文設計算法對分揀線的訂單物料進行組合優化，針對一個數量大、品項繁多的復雜訂單，在滿足紙箱體積、重量等約束條件下，使得占用的紙箱數目最少，并且使得同種品項的物料盡量放在同一個紙箱中，這樣減少紙箱在揀選彈出口的彈出次數，提高分揀線的揀選 效率。

3 優化結果分析

本文總結分析出三種導致分揀線系統效率低下的原因：針對第一種分揀線線體上的紙箱擁堵現象，本文采用限制揀選線紙箱的上線個數和合理規劃揀選區域物料的存儲位置進行解決，有效的緩解了分揀線體的紙箱擁堵現象；針對第二種內復核線體上紙箱擁堵現象，本文通過靈活的對分揀口進行配置和提高異常分揀口的紙箱復核效率進行解決。針對實時情況，對分揀口進行配置，有效的解決了復核線體的紙箱擁堵現象；針對第三種紙箱在揀選彈出口的彈出次數過多，本文設計算法對訂單的物料進行組合規劃，將同一種品項的物料盡可能的放入到同一個紙箱中，減少揀選人員的分揀次數，提高了分揀線的揀選效率。

4 結語

本文針對分揀線線體阻塞的現象進行分析，列出了三種導致分揀線體阻塞的原因，并給出相應的解決方案對其進行處理。將這些解決方案應用到實際的分揀現場，很大程度了降低了分揀線上的線體阻塞次數，使分揀線的分揀效率明顯提高。