基于自動化分揀線揀選流程的優(yōu)化研究

高長勇，趙劍道，蔡 苗

（北自所科技發(fā)展有限公司，北京 100120）

0 引言

伴隨著改革開放，移動互聯(lián)網(wǎng)、社交電商、共享經(jīng)濟(jì)等新模式的不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，為了順應(yīng)時(shí)代的潮流，物流配送正在被廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域，特別是醫(yī)藥領(lǐng)域。本文以某醫(yī)藥物流配送中心的自動分揀線為課題背景，先詳細(xì)的介紹了自動化分揀線的工作流程。對各個(gè)環(huán)節(jié)造成分揀線阻塞的原因進(jìn)行分析[3]，然后設(shè)計(jì)不同的解決方案解決相應(yīng)的問題，最終通過現(xiàn)場實(shí)際效果驗(yàn)證設(shè)計(jì)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(tǒng)一般和企業(yè)的ERP系統(tǒng)進(jìn)行接口對接，ERP系統(tǒng)通過接口將訂單信息傳遞過來，自動化分揀系統(tǒng)實(shí)時(shí)的地按照企業(yè)管理方式對訂單進(jìn)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(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中。工作人員進(jìn)行訂單確認(rèn)后，分揀系統(tǒng)對訂單進(jìn)行一系列的處理后，將訂單中的物料分配給相應(yīng)的紙箱。

2）紙箱上線。經(jīng)過第1步的確認(rèn)，系統(tǒng)已將該訂單所需的紙箱數(shù)目以及每個(gè)紙箱所裝載的物料分配處理完畢。此時(shí)將訂單中的一個(gè)裝箱任務(wù)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(qū)域中的物料進(jìn)行匹配，確認(rèn)紙箱應(yīng)該到那個(gè)分揀區(qū)域。

圖1 自動化分揀線的揀選流程

3）紙箱在分揀口進(jìn)行去向確認(rèn)。由于系統(tǒng)已經(jīng)分配好上線的紙箱到那個(gè)揀選區(qū)域揀選，而每個(gè)揀選區(qū)域都有對應(yīng)到一個(gè)揀選彈出口。紙箱每到達(dá)一個(gè)揀選彈出口，上位機(jī)對紙箱的信息進(jìn)行判斷，如果在該揀選區(qū)域有其所裝載的物料，就從這個(gè)揀選彈出口中彈出。否則，沿著線體繼續(xù)向下一個(gè)分揀口。

4）掃描紙箱條碼，進(jìn)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(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)根據(jù)該紙箱所需裝載的物料，將對應(yīng)揀選儲位的電子標(biāo)簽點(diǎn)亮，此時(shí)分揀人員根據(jù)電子標(biāo)簽的提示，把貨架上的物料裝入紙箱中。

5）拍燈記賬，進(jìn)行揀選確認(rèn)。當(dāng)揀選人員把一個(gè)儲位的物料裝入紙箱中，需要將電子標(biāo)簽拍滅，告知上位機(jī)此處物料已經(jīng)揀選完畢，上位機(jī)根據(jù)該信號進(jìn)行出庫記賬，把相應(yīng)的數(shù)目從庫存中減去。

6）揀選完成，采集RFID信息。當(dāng)揀選完的紙箱隨著線體來到RFID采集處，由于每個(gè)物料的瓶子都對應(yīng)一個(gè)RFID碼，將每個(gè)瓶子對應(yīng)的RFID條碼進(jìn)行采集?，F(xiàn)場規(guī)定每個(gè)瓶子對應(yīng)的RFID不一樣（方便日后根據(jù)RFID對物料進(jìn)行跟蹤），所以采集到的RFID信息數(shù)目應(yīng)該和紙箱中的瓶子數(shù)目相同且沒有重復(fù)的條碼，并且這些條碼在系統(tǒng)的條碼系統(tǒng)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(cuò)。

7）對紙箱進(jìn)行內(nèi)復(fù)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(shí)現(xiàn)場有幾個(gè)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(jìn)行內(nèi)復(fù)核確認(rèn)，打印裝箱清單。對于異?？诘募埾洌鶕?jù)不同的情況進(jìn)行不同處理。

8）經(jīng)過復(fù)核后的紙箱根據(jù)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(jìn)行分類出貨。最后將分揀紙箱分配到相應(yīng)的集運(yùn)出口，進(jìn)行外復(fù)核確認(rèn)。

2 自動化分揀線的阻塞問題與相應(yīng)的解決方案

2.1 分揀線體上的紙箱擁堵現(xiàn)象

如圖2所示，是自動化分揀線的揀選區(qū)域，其中有15個(gè)揀選口，當(dāng)紙箱中的物料和揀選口對應(yīng)的揀選區(qū)域中物料匹配成功后，系統(tǒng)將紙箱從揀選彈出口彈出。此時(shí)造成一個(gè)現(xiàn)象，如果相當(dāng)多的紙箱都對應(yīng)在第一個(gè)揀選口，而揀選人員對于每個(gè)紙箱的進(jìn)行揀選都需要花費(fèi)一定的時(shí)間，這樣造成彈出來紙箱還沒時(shí)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(gè)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(gè)原因，造成了線體堵塞，大大影響了揀選效率[4]。

此時(shí)解決的方法有兩種：

1）減少揀選線上的紙箱數(shù)目。通過對揀選線體上的揀選能力進(jìn)行評估，預(yù)計(jì)揀選線最大的揀選紙箱數(shù)目，當(dāng)線體上紙箱數(shù)目達(dá)到這個(gè)值時(shí)，既不會造成線體的堵塞，而每個(gè)揀選口都有正在執(zhí)行的揀選任務(wù)。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(dāng)紙箱上線時(shí)，判斷線體上紙箱數(shù)目是否大于最大設(shè)置值，如果大于，禁止該紙箱上線，直到分揀線上紙箱數(shù)目小于最大設(shè)置值，紙箱才可以繼續(xù)上線。

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

圖2 自動化分揀線的揀選區(qū)域

2.2 內(nèi)復(fù)核線體上紙箱擁堵現(xiàn)象

圖3 自動化分揀線的內(nèi)復(fù)核區(qū)域

如圖3所示，紙箱RFID采集完后，進(jìn)行內(nèi)復(fù)核，一共有6個(gè)復(fù)核臺，分為兩組，一組紙箱RFID校驗(yàn)正常的，另一組是紙箱RFID校驗(yàn)異常的。當(dāng)紙箱RFID校驗(yàn)異常時(shí)，復(fù)核人員需要對紙箱的物料進(jìn)行一一比對，以判斷異常的原因，這個(gè)步驟花費(fèi)了大量的時(shí)間，造成了許多紙箱都堵在了異?？谔?，進(jìn)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(gè)問題：

1）靈活的對分揀口進(jìn)行配置，當(dāng)去異常分揀口的紙箱較多時(shí)，將異常分揀口的臺數(shù)增大，反之，減少異常分揀口的臺數(shù)。

2）提高異常分揀口的紙箱復(fù)核效率。當(dāng)對異常口紙箱的RFID進(jìn)行分析處理時(shí)，把采集到的RFID進(jìn)行物料匯總，和紙箱中應(yīng)該存在的物料匯總進(jìn)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(jìn)行校驗(yàn)。提高了對異常分揀口紙箱的復(fù)核效率。

2.3 分揀紙箱彈出的次數(shù)過多

當(dāng)工作人員在計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)中查找到分揀訂單，點(diǎn)擊訂單分揀確認(rèn)，此時(shí)自動化分揀系統(tǒng)對訂單進(jìn)行分析處理[5]：分揀系統(tǒng)通過分析訂單的物料的品項(xiàng)和數(shù)目，然后與分揀存儲區(qū)域的物料進(jìn)行相應(yīng)的匹配，通過一系列復(fù)雜的計(jì)算后，最終確定出分揀該訂單所耗費(fèi)的紙箱數(shù)量，以及每個(gè)紙箱中所裝載的物料品種、數(shù)目和相應(yīng)的分揀區(qū)域。通常一個(gè)有效的裝箱算法不僅可以減少揀選人員的分揀次數(shù)，提高分揀線的分揀效率，而且在后期對藥品進(jìn)行打包盤點(diǎn)時(shí)也大有益處。

如圖4所示，對于訂單中物料進(jìn)行裝箱有兩種方式，第一種方式根據(jù)訂單中物料的順序，先將一個(gè)紙箱填滿后，在往下一個(gè)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(jìn)行組合規(guī)劃后，有規(guī)律的將物料放入紙箱。盡管兩種方法所消耗的紙箱數(shù)量相同，但明顯第二種要比第一種方式更優(yōu)化，因?yàn)榈诙N裝箱方式把同一種物料放在同一個(gè)紙箱中，在揀選的時(shí)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(qiáng)度。

圖4 自動化分揀線裝箱算法的對比

本文設(shè)計(jì)算法對分揀線的訂單物料進(jìn)行組合優(yōu)化，針對一個(gè)數(shù)量大、品項(xiàng)繁多的復(fù)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(shù)目最少，并且使得同種品項(xiàng)的物料盡量放在同一個(gè)紙箱中，這樣減少紙箱在揀選彈出口的彈出次數(shù)，提高分揀線的揀選 效率。

3 優(yōu)化結(jié)果分析

本文總結(jié)分析出三種導(dǎo)致分揀線系統(tǒng)效率低下的原因：針對第一種分揀線線體上的紙箱擁堵現(xiàn)象，本文采用限制揀選線紙箱的上線個(gè)數(shù)和合理規(guī)劃揀選區(qū)域物料的存儲位置進(jìn)行解決，有效的緩解了分揀線體的紙箱擁堵現(xiàn)象；針對第二種內(nèi)復(fù)核線體上紙箱擁堵現(xiàn)象，本文通過靈活的對分揀口進(jìn)行配置和提高異常分揀口的紙箱復(fù)核效率進(jìn)行解決。針對實(shí)時(shí)情況，對分揀口進(jìn)行配置，有效的解決了復(fù)核線體的紙箱擁堵現(xiàn)象；針對第三種紙箱在揀選彈出口的彈出次數(shù)過多，本文設(shè)計(jì)算法對訂單的物料進(jìn)行組合規(guī)劃，將同一種品項(xiàng)的物料盡可能的放入到同一個(gè)紙箱中，減少揀選人員的分揀次數(shù)，提高了分揀線的揀選效率。

4 結(jié)語

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