一種折板式連續提升機的效率提升策略

鐘 亮，彭云俊，陸云飛

（湖南省煙草公司衡陽市公司，湖南 衡陽 421000）

0 引言

在條煙分揀領域，為提高分揀效率可以從兩方面入手：一是提高單機分揀能力；二是通過工藝組合提高總體的分揀能力。但在全自動化分揀[1]條件下，分揀效率除了受到設備及工藝的約束外，還受到后端補貨能力的限制。目前，全自動化條煙分揀的一種典型模式“儲分一體”運用較為廣泛，它包括倉儲、備貨、分揀三大塊[2-3]。其中，備貨作為連接倉儲與分揀的紐帶，它的能力直接關乎整體分揀能力。可以說，備貨就是為了提高補貨能力而專門設定的環節。

常用的備貨工藝有兩種，一種是重力式緩存系統[4]，其優點在于結構簡單、運行穩定，但占地面積較大；另一種是多層穿梭系統，可以看成傳統立庫的升級版，其占地面積較小，但結構相對于重力式緩存系統更加復雜，出故障的概率更高[5-7]。在土地資源日益緊缺的今天，多層穿梭系統開始大規模應用普及。

多層穿梭系統[8-10]是指在貨架巷道中根據需要放置多臺穿梭車，一般而言每層一臺。穿梭車可以根據需要取、放任意貨格。多層穿梭系統（如圖1所示）的出入端由一種折板式連續提升機實現，與傳統的往復式提升機不同，其通過一種換向裝置實現連續提升。從設計工藝來看，這種提升機效率應遠遠高于往復式提升機，從實際使用來看，當入口數量較少時與理論設計值相差不大，但是當入口數量大于出口數量后，其運行效率逼近往復式提升機。

圖1 多層穿梭系統布局圖

1 折板式連續提升機結構

折板式連續提升機結構簡圖如圖2所示。數字1-11代表托盤工作流程依次為：下達件煙任務、件煙到達入庫口、定位計算、預選盤、入口托架下降、到達托架、上托盤、判斷件煙品牌是否與任務一致、查找出口、出口托架下降、出托架。這些工序中會產生6種等待浪費，分別是缺煙等待、定位等待、選盤等待、入盤等待、提升等待、出盤等待。各工序等待時間構成統計表見表1。

表1 等待時間構成表（單位：h/d）

從表1可以看出，選盤等待為2.24h/d，占比高達82%。這表明，在入口大于出口時，造成運行效率下降的主要癥結在于選盤等待浪費大。而與選盤直接相關的有兩個因素，其一是件煙排列，其二是選盤方法。

2 效率提升策略

本文以某煙草物流配送中心折板式連續提升機為例展開分析。

2.1 件煙排列布局優化

假設提升機有10層入口，其上6層每層件煙品牌混合，幾乎會囊括所有在售品牌，總的占比約30%；下4層屬于大品規件煙，每層只有1個品牌，總的占比約70%。那么件煙排列就有以下幾種情況：如圖3所示，左邊1-10代表層數，實線雙向箭頭代表每層件煙量，虛線箭頭代表下4層和上6層件煙量分布趨勢。分布1表示，上6層均勻分布，下4層遞增分布，其余分布以此類推。注意：下4層無法做到均勻分布，因為每一層表示一種件煙，而每種件煙銷量不同。它僅有兩種情況，一種遞增，一種遞減。

按照上述分布進行實驗，尋找最佳分布，也就是選盤等待時間最小的分布。實驗結果見表2。從表2可以看出，分布2-2等待用時最少，為最優排列。

2.2 選盤方法優化

折板式連續提升機選盤策略實例圖如圖4所示。由于后端訂單分揀的先后順序性，造成對提升機件煙出庫也有順序要求。

圖4 選盤策略實例圖

圖4中，當3號托盤接走112號任務，4號托盤位置已不符合113號任務，只能下滑到5號托盤接走113任務，于是中間就空了4號托盤。同時，由于順序連續性，112號和113號之間沒有可插入的任務，這就導致了空盤問題。同理，如果任務出現在10層入口，之后在1層入口，那么中間將會空出更多的托盤，從而導致提升機出庫能力迅速下降。

進一步從流程來看，作業流程圖如圖5所示。空盤產生的主要原因在于找最小任務號和之后的選盤，因為無法保證最小任務號在當前任務的上方，一旦出現在下方，必然出現空盤，那么重點任務就是通過計算各任務起點的方式以盡量規避空盤。

圖5 作業流程圖與改進思路

任務起點計算示意圖如圖6所示。

圖6 任務起點計算示意圖

（1）假設托盤之間的間距固定為K，在入口10層的上方，存在一個虛擬的出口，1層距離出口的距離為H1，2層距離出口的距離為H2，以此類推；假設托盤1為中心托盤，其實時位置可用W表示，其余托盤可以根據間距計算其位置坐標。假設各任務的起點坐標為R，R1表示第一個任務的起點坐標，第一個任務的長度用LR1表示，第一個任務所在層用HR1表示；R2表示第二個任務的起點坐標，第二個任務的長度用LR2表示，第二個任務所在層用HR2表示。

（2）當收到第一個任務時，第一個任務的起點坐標規定為：

A1目的是將任務開始向后推遲一段距離。

第二個任務起點坐標：

這里采用HR1-HR2就可以保證空盤量減少。

基于前面的討論，下一個任務的最小任務號出現在當前任務下方，一定會出現空盤。那么，當出現在下方時，根據出口方向距離假設，HR1-HR2的值一定為負數。

而R2=R1+LR1+（HR1-HR2），也就是說，當這個負數大于前面部分時，R2

（3）第i個任務起點坐標計算如下：

按此方法改進選盤策略后輔之以最優件煙排列，進行實驗檢查，實驗結果見表3。

從表3中可以看出，采用優化后的件煙排列及任務起點重新捕捉算法，將選盤等待時間減低到0.35h/d，較優化前2.24h/d，降低84.37%。

3 結語

本文從折板式連續提升機出庫效率不足這一問題出發，分析了其原因在于選盤等待浪費時間過多，并提出通過優化件煙排列策略和選盤策略達到提升出庫效率的目的。結果表明，通過兩種策略的實施，選盤等待時間降幅達到84%，大大提升了折板式連續提升機的出庫效率，具有很強的實用性。后續將進一步研究選盤策略，優化文中選盤方法中的假設問題，從而擴大應用邊界。