一種折板式連續(xù)提升機(jī)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(lǐng)域，為提高分揀效率可以從兩方面入手：一是提高單機(jī)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(dòng)化分揀[1]條件下，分揀效率除了受到設(shè)備及工藝的約束外，還受到后端補(bǔ)貨能力的限制。目前，全自動(dòng)化條煙分揀的一種典型模式“儲(chǔ)分一體”運(yùn)用較為廣泛，它包括倉儲(chǔ)、備貨、分揀三大塊[2-3]。其中，備貨作為連接倉儲(chǔ)與分揀的紐帶，它的能力直接關(guān)乎整體分揀能力。可以說，備貨就是為了提高補(bǔ)貨能力而專門設(shè)定的環(huán)節(jié)。

常用的備貨工藝有兩種，一種是重力式緩存系統(tǒng)[4]，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定，但占地面積較大；另一種是多層穿梭系統(tǒng)，可以看成傳統(tǒng)立庫的升級(jí)版，其占地面積較小，但結(jié)構(gòu)相對(duì)于重力式緩存系統(tǒng)更加復(fù)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(tǒng)開始大規(guī)模應(yīng)用普及。

多層穿梭系統(tǒng)[8-10]是指在貨架巷道中根據(jù)需要放置多臺(tái)穿梭車，一般而言每層一臺(tái)。穿梭車可以根據(jù)需要取、放任意貨格。多層穿梭系統(tǒng)（如圖1所示）的出入端由一種折板式連續(xù)提升機(jī)實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的往復(fù)式提升機(jī)不同，其通過一種換向裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)提升。從設(shè)計(jì)工藝來看，這種提升機(jī)效率應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于往復(fù)式提升機(jī)，從實(shí)際使用來看，當(dāng)入口數(shù)量較少時(shí)與理論設(shè)計(jì)值相差不大，但是當(dāng)入口數(shù)量大于出口數(shù)量后，其運(yùn)行效率逼近往復(fù)式提升機(jī)。

圖1 多層穿梭系統(tǒng)布局圖

1 折板式連續(xù)提升機(jī)結(jié)構(gòu)

折板式連續(xù)提升機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。數(shù)字1-11代表托盤工作流程依次為：下達(dá)件煙任務(wù)、件煙到達(dá)入庫口、定位計(jì)算、預(yù)選盤、入口托架下降、到達(dá)托架、上托盤、判斷件煙品牌是否與任務(wù)一致、查找出口、出口托架下降、出托架。這些工序中會(huì)產(chǎn)生6種等待浪費(fèi)，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(shí)間構(gòu)成統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 等待時(shí)間構(gòu)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(dá)82%。這表明，在入口大于出口時(shí)，造成運(yùn)行效率下降的主要癥結(jié)在于選盤等待浪費(fèi)大。而與選盤直接相關(guān)的有兩個(gè)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(xù)提升機(jī)為例展開分析。

2.1 件煙排列布局優(yōu)化

假設(shè)提升機(jī)有10層入口，其上6層每層件煙品牌混合，幾乎會(huì)囊括所有在售品牌，總的占比約30%；下4層屬于大品規(guī)件煙，每層只有1個(gè)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(shù)，實(shí)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?yàn)槊恳粚颖硎疽环N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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，尋找最佳分布，也就是選盤等待時(shí)間最小的分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2可以看出，分布2-2等待用時(shí)最少，為最優(yōu)排列。

2.2 選盤方法優(yōu)化

折板式連續(xù)提升機(jī)選盤策略實(shí)例圖如圖4所示。由于后端訂單分揀的先后順序性，造成對(duì)提升機(jī)件煙出庫也有順序要求。

圖4 選盤策略實(shí)例圖

圖4中，當(dāng)3號(hào)托盤接走112號(hào)任務(wù)，4號(hào)托盤位置已不符合113號(hào)任務(wù)，只能下滑到5號(hào)托盤接走113任務(wù)，于是中間就空了4號(hào)托盤。同時(shí)，由于順序連續(xù)性，112號(hào)和113號(hào)之間沒有可插入的任務(wù)，這就導(dǎo)致了空盤問題。同理，如果任務(wù)出現(xiàn)在10層入口，之后在1層入口，那么中間將會(huì)空出更多的托盤，從而導(dǎo)致提升機(jī)出庫能力迅速下降。

進(jìn)一步從流程來看，作業(yè)流程圖如圖5所示?？毡P產(chǎn)生的主要原因在于找最小任務(wù)號(hào)和之后的選盤，因?yàn)闊o法保證最小任務(wù)號(hào)在當(dāng)前任務(wù)的上方，一旦出現(xiàn)在下方，必然出現(xiàn)空盤，那么重點(diǎn)任務(wù)就是通過計(jì)算各任務(wù)起點(diǎn)的方式以盡量規(guī)避空盤。

圖5 作業(yè)流程圖與改進(jìn)思路

任務(wù)起點(diǎn)計(jì)算示意圖如圖6所示。

圖6 任務(wù)起點(diǎn)計(jì)算示意圖

（1）假設(shè)托盤之間的間距固定為K，在入口10層的上方，存在一個(gè)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(shè)托盤1為中心托盤，其實(shí)時(shí)位置可用W表示，其余托盤可以根據(jù)間距計(jì)算其位置坐標(biāo)。假設(shè)各任務(wù)的起點(diǎn)坐標(biāo)為R，R1表示第一個(gè)任務(wù)的起點(diǎn)坐標(biāo)，第一個(gè)任務(wù)的長度用LR1表示，第一個(gè)任務(wù)所在層用HR1表示；R2表示第二個(gè)任務(wù)的起點(diǎn)坐標(biāo)，第二個(gè)任務(wù)的長度用LR2表示，第二個(gè)任務(wù)所在層用HR2表示。

（2）當(dāng)收到第一個(gè)任務(wù)時(shí)，第一個(gè)任務(wù)的起點(diǎn)坐標(biāo)規(guī)定為：

A1目的是將任務(wù)開始向后推遲一段距離。

第二個(gè)任務(wù)起點(diǎn)坐標(biāo)：

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(gè)任務(wù)的最小任務(wù)號(hào)出現(xiàn)在當(dāng)前任務(wù)下方，一定會(huì)出現(xiàn)空盤。那么，當(dāng)出現(xiàn)在下方時(shí)，根據(jù)出口方向距離假設(shè)，HR1-HR2的值一定為負(fù)數(shù)。

而R2=R1+LR1+（HR1-HR2），也就是說，當(dāng)這個(gè)負(fù)數(shù)大于前面部分時(shí)，R2

（3）第i個(gè)任務(wù)起點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算如下：

按此方法改進(jìn)選盤策略后輔之以最優(yōu)件煙排列，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢查，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

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

3 結(jié)語

本文從折板式連續(xù)提升機(jī)出庫效率不足這一問題出發(fā)，分析了其原因在于選盤等待浪費(fèi)時(shí)間過多，并提出通過優(yōu)化件煙排列策略和選盤策略達(dá)到提升出庫效率的目的。結(jié)果表明，通過兩種策略的實(shí)施，選盤等待時(shí)間降幅達(dá)到84%，大大提升了折板式連續(xù)提升機(jī)的出庫效率，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。后續(xù)將進(jìn)一步研究選盤策略，優(yōu)化文中選盤方法中的假設(shè)問題，從而擴(kuò)大應(yīng)用邊界。