卷煙分揀系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用.pdf

1、自我國(guó)加入WTO以來(lái)，煙草行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。面對(duì)國(guó)際煙草巨頭挑戰(zhàn)，高效的物流服務(wù)是制勝關(guān)鍵之一。如何高效經(jīng)濟(jì)地完成卷煙分揀任務(wù)，既是國(guó)家煙草專賣局的要求，也是卷煙分揀系統(tǒng)優(yōu)化研究的目標(biāo)。卷煙分揀系統(tǒng)是光機(jī)電一體化的作業(yè)系統(tǒng)，具有自動(dòng)化程度高、處理速度快等優(yōu)點(diǎn)，是分揀系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。卷煙分揀系統(tǒng)的優(yōu)化研究既是對(duì)多任務(wù)組合優(yōu)化問(wèn)題的研究，也是對(duì)多作業(yè)設(shè)備系統(tǒng)綜合優(yōu)化問(wèn)題的研究，在理論和應(yīng)用方面具有挑戰(zhàn)性。
　　 針對(duì)卷煙分揀系統(tǒng)優(yōu)化

2、問(wèn)題，在綜述國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，論文分析了卷煙分揀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)件煙補(bǔ)貨、條煙揀選、打包裝車等3個(gè)關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)展開了優(yōu)化研究。主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下所述。
　　 首先，深入分析了卷煙分揀系統(tǒng)，提出了卷煙分揀系統(tǒng)優(yōu)化研究框架。確定了卷煙分揀系統(tǒng)的邊界和內(nèi)涵，建立了卷煙分揀系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵指標(biāo)集合，提出了“系統(tǒng)解耦-子系統(tǒng)優(yōu)化”的求解思路，歸納了卷煙分揀系統(tǒng)解耦的充分必要條件。分析了件煙補(bǔ)貨、條煙揀選、煙包裝車等三個(gè)關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，

3、討論了關(guān)鍵環(huán)節(jié)的完備性。
　　 其次，針對(duì)件煙補(bǔ)貨作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化研究。分析了補(bǔ)貨子系統(tǒng)和上位子系統(tǒng)的狀態(tài)集合和狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件，提出了狀態(tài)歸并規(guī)則，建立了考慮停機(jī)補(bǔ)貨時(shí)間的隨機(jī)時(shí)間Petri網(wǎng)模型(STPN)。針對(duì)該模型提出了分時(shí)補(bǔ)貨方法。該方法結(jié)合缺貨即補(bǔ)貨方法和安全線補(bǔ)貨方法的優(yōu)點(diǎn)，將補(bǔ)貨任務(wù)設(shè)置為條件優(yōu)先的作業(yè)任務(wù)，當(dāng)上位子系統(tǒng)處于空閑時(shí)執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。該方法可縮短停機(jī)時(shí)間且降低余煙回庫(kù)率。依據(jù)該方法構(gòu)造了分時(shí)補(bǔ)貨電路，提出了

4、電路結(jié)構(gòu)和工作原理。將電路封裝在基于無(wú)源型RFID的件煙補(bǔ)貨子系統(tǒng)中。該子系統(tǒng)的特點(diǎn)是可應(yīng)對(duì)冷門品種與熱門品種并存的高強(qiáng)度補(bǔ)貨任務(wù)。
　　 再次，針對(duì)條煙揀選作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化研究。在考慮機(jī)組負(fù)載的條件下，以訂單揀選總作業(yè)時(shí)間最短為一級(jí)優(yōu)化目標(biāo)，以分揀機(jī)組作業(yè)費(fèi)用最小為二級(jí)優(yōu)化目標(biāo)，提出了分揀機(jī)組負(fù)載均衡度計(jì)算公式，建立了考慮機(jī)組負(fù)載均衡度的多機(jī)多任務(wù)排序模型。針對(duì)該模型提出了訂單湊配方法，在統(tǒng)計(jì)訂單分布概率函數(shù)的基礎(chǔ)上，將訂單排

5、成最短處理時(shí)間序列(SPT)，將單個(gè)訂單分解為并行處理時(shí)間最短的揀選任務(wù)集合。該方法通過(guò)平衡分揀機(jī)組負(fù)載以提高分揀效率。依據(jù)該方法設(shè)計(jì)了訂單湊配電路，提出了電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，并封裝在基于無(wú)源型RFID的條煙揀選予系統(tǒng)中。該子系統(tǒng)的特點(diǎn)是可應(yīng)對(duì)小批量大額訂單和大批量小額訂單并存的分揀任務(wù)。
　　 再次，針對(duì)煙包裝車作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化研究。在考慮煙包滯留時(shí)間的條件下，以煙包總滯留時(shí)間最小為一級(jí)優(yōu)化目標(biāo)，以煙包裝車作業(yè)成本最小為二級(jí)

6、優(yōu)化目標(biāo)，建立了考慮煙包滯留時(shí)間的多車多任務(wù)排序模型。針對(duì)該模型提出了雙層排序方法，該方法將煙包按最小等待時(shí)間(EDD)排序，將車隊(duì)按最短處理時(shí)間(SPT)排序，以車廂最大利用率(SW)為裝車序列，改善了煙包滯留時(shí)間等指標(biāo)。依據(jù)該方法設(shè)計(jì)了有源RFID車廂，封裝在基于有源型RFID的煙包裝車子系統(tǒng)中。該子系統(tǒng)的特點(diǎn)是可應(yīng)對(duì)緊急任務(wù)和普通任務(wù)并存的裝車作業(yè)。
　　 最后，卷煙分揀系統(tǒng)優(yōu)化方案應(yīng)用于湖南省白沙物流公司的卷煙配送中心。