基于線性規劃的片煙倉儲物流數字化拆拼包應用研究?

（紅塔煙草（集團）有限責任公司 玉溪 653100）

1 引言

現代物流技術的應用使煙草企業拋棄傳統的手工加機械的作業方式，全面改善了煙草行業的管理和效率，降低了成本，具有十分廣闊的應用前景［1］。當前片煙物流中，每一包煙箱都會貼著具有行業唯一身份標識的RFID標簽［2］，RFID標簽是片煙的“身份證”，包含了物料代碼、等級、凈重、加工方式、種植方式、產地、生產年份及日期、理化指標等信息。RFID標簽具有多標簽識讀、非可視識讀、識讀距離長等特點，方便物流出入的標簽數據讀取［3～4］。通過RFID、GPS/GIS/GPRS等技術［5］為依托的電子標簽和打掃碼等手段，可以對片煙的入庫、存放、出庫、移庫、盤點、查詢等環節進行標記、識別、追蹤與監管，進而實現片煙全生命周期的物流跟蹤和質量追溯［6］。

然而，片煙物流要料需按配方單按批次進行出庫，當某一物料要料不足標準值（200kg）時，需對煙包進行拆拼包操作，根據配方和要料批數在備料工段進行拆拼包，并打印出自定義的標簽貼于拆包后的煙箱上。拆拼包改變了一箱一碼制，導致不能正常使用打掃碼，難以實現片煙物流的追溯和全生命周期的實時監控［7］。另外根據業務需求，一箱煙不止會遇到一次拆包，還有進行兩次、三次等多種拆包。拆煙包的次數不同和拆包重量不同，導致拆包情況多樣化，目前煙草行業主要依賴人工進行拆拼包操作規劃，缺乏周密考慮，導致拆拼包效率低下，無法找出最優拆包方案，造成倉庫尾料剩余多及原料的浪費［8］。針對上述問題，本文對片煙倉儲物流的拆拼包方案進行了設計，同時將線性規劃算法引入到片煙的拆拼包操作中，實現了有效的拆包規劃求解方案，提高了煙葉原料的利用率。

2 數據化拆拼包方案設計

2.1 拆拼包操作流程

在配方庫要料出庫作業過程中，對于拆拼包情況需用PDA對原煙箱進行掃碼拆包，并上傳到后臺系統，實現片煙倉儲管理數據化和片煙物流追溯過程中的實時監控；通過藍牙和PDA進行連接和數據交互，獲取新的拆拼包打印信息，在拆包片煙現場進行打碼貼標，并與原標簽關聯，滿足拆包片煙的跟蹤和管理。圖1為拆拼包作業流程圖。

圖1 拆拼包作業流程圖

2.2 拆拼包標簽定義

2.2.1 拆拼包電子標簽編碼規則

每箱片煙都貼有封裝了物料、生產、質量信息的RFID標簽，編碼規則采取32位編碼（見圖2），32位編碼主要包含了應用標識、復烤企業代碼、產地、班次、委托企業代碼、生產日期、箱號等信息，可以實現片煙物流的信息化追溯管理［9］。拆包處理時需生成新條碼，本文在原編碼后增加兩位拆包標識位，如01，02，用于企業內部溝通和管理［10］。拆包編碼規則如圖2所示。

倉庫現場進行拆包后，如果在備料處需要再次按批數進行二次拆包時，需按原標簽進行子標簽的生成，如果原標簽為XXXX，一次拆包后為XXXX01，二次拆包時為XXXX01，XXXX02，因XXXX01標簽重量發生改變，需重新打印進行貼標，即無論怎么復雜的拆包要求，都必須拆一包對應一個新標簽，貼在新的煙箱上，從而給新煙包一個新的身份標識，滿足拆包片煙的跟蹤和管理。

2.2.2 拼包多標簽處理

拆包處理時每個煙包都必須有新標簽，在拼包過程中，參與拼包的煙箱統一把新標簽貼在拼包后的煙箱上，進行掃碼識別時需要兩個標簽同時掃到，系統將自動累加兩個標簽重量之和。本文考慮在PDA上進行標簽的關聯，后一箱拆包信息生成后需關聯前一包的拆包信息，由PDA產生新的拆拼包信息，并及時將拆拼包信息反饋到系統品臺，實現實物追溯、片煙倉儲管理數據化、片煙物流全生命周期的實時監控。

2.3 基于線性規劃的拆拼包優化設計

庫存煙包的標準值為200kg，配方原料要料出庫時需按技術中心下發的配方單按批次進行出庫，如原料倉儲科備料工段要供料1200kg，分10批出庫，此時需要在備料工段將6箱煙拆成10箱；此外，當其它片煙原料要料不足標準值（200kg）時，也需對煙包進行拆拼包操作。針對不同的供料要求，本文采用線性規劃方法實現了倉儲庫存原料的優化。

圖2 拆包編碼規則表

2.3.1 線性規劃算法

線性規劃是統籌學中研究早、發展快、應用廣泛、方法較成熟的一個重要分支，是輔助人們進行科學管理的一種數學計算方法，一般通過分析數據來建立線性規劃模型，以此求解有限資源的最優化問題。即在一組線性約束條件的限制下，求一線性目標函數極值的問題［11］。線性規劃有很多典型的應用，如原料配料優化、產品下料、運輸問題、用工安排等［12～15］。

線性規劃的數學模型的一般形式如下：

上式中，式（1）為目標函數，這里以目標函數最大化為標準，式（2）為約束條件。上式的矩陣形式為

式（4）的圖形為n維空間Rn中的一個凸邊形，式（3）為Rn中的線性函數，其解集為凸邊形的一段邊［16］。

2.3.2 拆拼包數學模型的建立

拆拼包數學模型包括目標函數和約束條件，本文以各要料需求所拆標準煙包數量最少為目標進行拆包優化方案的求解。例如某倉儲物料在不同生產線有如下業務需求（表1），因要料單包重量不足標準值200kg，需建立拆拼包問題的數學模型，從而找出最佳拆包方案，使庫存的尾料最小化。

設有n種要料需求，定義各要料需求所需的標準煙包拆包數量為xi（i=1,2,...,n），以庫存標準包拆包數量最少為目標，定義拆拼包數學模型的目標函數為

約束條件設置如下：

上式中，ai，bi分別為第i個要料號所需的單位煙包重量和數量，yi為第一次拆包后各物料需求剩余包重新組成要料i的煙包數量。

表1 物料需求數據表

模型約束條件中，式（6）限定第i次煙葉要料數量不超過庫存量；式（7）保證總的煙葉要料數量不超過庫存煙葉數量；式（8）是將標準煙包拆出第i種要料的單位樣包重量之后，把剩下的煙包通過不同組合得出該物料所需的單位樣包重量，以達到使用最少的標準煙包得到最優的拆拼包組合；式（9）限定各物料剩余包與拆包數量一致。

2.3.3 模型求解與應用

模型的求解利用LINGO實現，單位煙包的要料重量和數量作為已知條件使用。表2為利用該模型對表1所列的4種物料需求的最優拆包和拼包組合方案，y1,y2,y3,y4分別為4種物料需求一次拆包后剩余包重新拼包成不同要料i的煙包數量。

表2 最優拼拆包方案

通過建立上述煙葉原料庫存拼拆包優化模型，可精確快速地給出庫存原料的最優化拆拼包方案和配置優化，較傳統人工規劃方式工作效率顯著提高。使用該方法可使庫存原料的利用率達到98%，極大地減少了庫存尾料的剩余和原料的浪費。該方法結果可靠，有較強的實用性，實際應用中可以根據庫存現狀等具體情況加入其它限定條件，滿足不同業務需求。

3 結語

本文將電子標簽編碼規則和拆拼包作業方法結合，通過藍牙和PDA進行連接和數據交互，實現了片煙全生命周期的信息采集、質量追溯和精細化管理。利用線性規劃方法的片煙倉儲供料拆拼包作業方法實現了倉儲煙包的最優化求解方案以及倉庫管理的數字化和智能化，該方法能有效控制成本，提高原料的使用率，為企業煙葉結構調整與優化提供及時準確的數據支撐，進而為計劃管理者提供決策支持和指導。