某人工拣配库的优化分析和模型建立

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摘 要：从大型机械企业零件供给和生产线的特点出发，分析并选择出最合适的人工拣配库的拣选路径和储存策略，同时结合人工拣配库紧密贴合生产的特点，建立了以路径最短和拣选时间均衡性最优的数学模型，为人工拣配库的优化提供了一种简捷实用的方法，对企业产能和效率提升具有重要意义。

关键词：人工拣配库 配送中心 模型 优化

拣配库或称配送中心是大型机械设备生产企业的物流体系的重要组成部分，它直接面向生产线并服务于生产各环节，与产能和效率的提升密切相关。随着国内工程机械的持续繁荣，市场销量节节攀升，利益的增长驱使企业投入更多资金和精力用于产能的扩张和效能的提升，而拣配库（或拣配中心）正处于供应和生产的中间环节，其影响作用也将愈加明显。因此，在当前许多工程机械生产企业仍采用人工或半人工拣选的情况下，对于人工选配库进行研究和优化分析具有十分重要的研究价值和现实意义。

1.拣配库路径选择

拣配库路径对于拣配库优化起着重要作用，从一定意义上说，拣配库的优化即是拣配路径的优化。拣配库的货架排放方式多种多样，李诗珍[1]在ABC分类存储模式与拣货路径策略选择一文中将货架结构按ABC三型物料摆放分为L形，Band1和Band2三种，陈伊菲、刘军[2]在仓储拣选作业路径VRP模型设计与应用一文中对拣配库路径进行了归纳分析，总结出三种常用拣选路径：扫描法拣选路径（采用扫描算法计算最优路径然后拣选）、数字拣选系统拣选路径（采用数字式固定路线进行拣选）和遍历法拣选路径（遍历各货位，拣选车满载时折返）。如图1~图3所示。

对于工程机械拣选库而言，由于产品更新速度快，零件规格品种和数量变化频率高，因此，经常存在物料位置变动和拣选清单更改的情况，导致拣选路径经常变动，若采用扫描法需要使用电脑对拣配路径进行计算优化后打印以供人工拣选，实际效费比不高，采用数字式拣选路径由于路径单一，灵活性差，效率不高，而选择遍历拣选路径，可通过灵活变通，效率介于扫描法与数字法之间，零件变动对拣选影响小，具备更好的实用性和更低的变动成本，同时还可能通过对每个巷道采用明确的标识和便于记忆的存储模式，减少进入无拣取物料巷道的次数，将使拣选效率更高，我们称其为改进型遍历拣选路径，其原理如下：

拣配车从出口出发，对通道1进行判定，是否有需要拣选路径，如果是就进入通道1进行拣选，否则进入下一通道，进入通道1后，遍历所有货位并从上走廊穿过，进入下一通道，直至物料拣选完成后返回出口中。返回时，若走向通道上走廊端，则拣取货物后折返至下走廊端返回，若正走向下走廊端，则直接至下走廊后返回出口。

2.物料的存储策略

物料存储策略是指物料在拣配库各货架上的存储方法或模式，一般可分为四种：

（1）专用型（dedicated)，将物料定位存放。

（2）随机型（randomized），物料随机存放。

（3）分类型（class-based），将同类别物料固定存放，类别以内以一定方法存放。

（4）共享型（shared），允许不同的货物共享同样的位置。

对于不同的拣选库，采用适合的存储策略才能最大效能地发挥其作用。上述四种模式中，专用型占用空间大，效费比不高，随机型和共享型需要有电脑控制和辅助，否则实际拣选效率难以提升，分类型存储模式较为简单易于构建，且便于操作者记忆，是人工拣配库较为理想的物料存储模式。

3.优化目标和方法综述

综上所述，采用改进遍历路径和分类存储方式有利于提高人工拣配库效率并且成本较低，因此以下优化将以此为基础进行。

首先，物料分类。物料按一定的特性如类别、规格或重量等进行分类，每一类别，其物料数量占用的货位列数不得大于单排货架容量的一半，否则对其拆分至满足要求为止。

其次，确定每类物料在货架上的摆放方式。物料的摆放方式有多种，本文将以“N”形存储进行分析。“N”形存储是将同类物料由上至下存储于货架上的存储方式，因物料按一定特性在货架上呈“N”形变化而得名，如图5。物料按“N”形存储后，为简化分析，我们令每类物料所占列数为整数列。

约束条件：

（1）小车容量足够，每一循环拣配批次和配送点总量相同，等于P。

（2）物料按分类原则以“N”形方式存储，任一单独类别，所占货架列数小于存储库单排货架总列数，否则，对其进一步分类。为简化分析，任一类别所占货架列数均为整数列，计算数据按大取整，即Ni=整数且Ni

为使通道物料不溢出，物料所占货架列数应小于两倍单排货架列数。即：Mm-1N≤2n

同时为避免每个通道中产生过多空闲货使空间利用率降低，因此，要求所有通道空闲货架列数的总和最小，即：

4.结束语

本文以人工拣配库为研究对象，提出了一种将物料通过分类和特定存储方式来进行简化分析的方法，同时建立了数学模型并定义了约束，为求解人工拣配库拣选作业效率提升提供了一种解决方案。拣配库作为企业生产线过程中的重要一环，影响因素众多，本文在研究时集中于拣选路程优化，同时对如何快速定位物料的存储方法进行了简单的阐述，下一步的研究将是如何采用算法求解优化结果，并采用仿真方法进行校验。

参考文献：

[1]李诗珍.配送中心ABC分类存储模式与拣货路径策略选择[J]. 起重运输机械，2008（6）：4-7.

[2]陈伊菲，刘军.仓储拣选作业路径与VRP打开设计与应用[J]. 计算工程与应用，2006，42（6）：209～212.

[3]杨星兰.某图书配送中心分拣方式分析及优化[J].现代商业，2010（17）：9～8.

[4]肖建，郑力.检修备品库的货位优化模型[J].清华大学学报，2008，48（11）：1883～1886.