条烟柔性分拣工艺研究与应用
摘要：为解决现有异型烟和标准烟分拣时序不匹配的问题，本文以最小资源投入设计了一种条烟柔性分拣工艺，构建了流量柔性调度的数学模型，实现了异型烟和标准烟的柔性分拣。实践表明，柔性分拣工艺可将标异合单等待时间从25.8min/天降低到5.3min/天，降幅高达79.4%，达到均衡生产的目的。
关键词：柔性分拣、异型烟、工艺
一、概述
近十年，随着社会需求变得更加精细，少品种、大批量的采购方式逐渐向多品种、小批量转变[1]，现代物流作业方式也由人工拣选向自动化、无人化演进发展。烟草物流同样如此，受小订单多、品牌集中低的订单结构影响，导致原有分拣模式不能快速适应这种订单结构变化[2]。因此，以市为单位的物流配送中心逐步淘汰了电子标签分拣方式，技改多以半自动、全自动分拣[3]为主，这种方式逐步适应了订单结构的变化。
不过，由于国际烟草发展形势和国内政策影响，条烟包装尺寸不再全部采用统一方式，部分条烟包装尺寸（异型烟）与原有尺寸（标准烟）差异巨大，而半自动、全自动的分拣设备只能适应标准烟的分拣，由此异型烟和标准烟需要分开分拣[3]。在之后的配送环节，配送员在配送过程中需要将一个订单的标准烟和异型烟分别送达客户，物流配送中心分拣流程如图1所示。
从图1流程可以看出，在装车前异型烟和标准烟是分开的两个流程，在装车环节开始合并，若二者时序不匹配，将导致无法装车、暂存时间增加，影响后续配送。经调研发现，在实际生产中，两时序不匹配的情况非常多。
图1 条烟分拣配送流程
二、原因分析
为探寻异型烟与标准烟分拣时序不匹配的主要原因，仔细分析了某烟草物流配送中心从分拣完毕到装车的作业流程，如图2所示，并按作业流程分层调查暂存等待时间情况，根据分拣日志得到的统计结果如表1所示。
图2 卷烟暂存作业流程图
表1 2~4月各作业环节的暂存等待时间统计表
从表1可以看出，环节在标异合单环节卷烟暂存等待时间占总等待时间比例高达85.9%，标异合单等待时间长是主因。三
三、柔性分拣工艺
在新的发展形势下，出现了两种均衡标异分拣的新工艺。第一种是全品类分拣[4]，其主要思路是通过可调烟仓适应异型烟和标准烟共线分拣，从而使订单不需要拆分，也就避免了标异分拣时序不匹配的问题；其缺点在于技改成本极高，工期长。
第二种是增加异型烟分拣线[3]，通常情况下标准线的分拣效率大幅领先于异型烟，通过增加异型烟分拣线的条数，可以一定程度提高异型烟分拣效率，减少对异型烟的等待时间；其优点在于比全品类分拣一次投资少，缺点是需要场地支撑和依然存在时序不匹配的问题。
因此，本文拟通过设计一种新的分拣工艺，在投资较小的前提下，解决标异分拣不均衡的问题，降低暂存等待时间。
1.订单结构分析
为设计新的分拣工艺流程，首先需要分析订单结构了解销售特性。由于异型烟分拣较标准烟慢，分拣工艺的分析从异型烟订单结构出发。如表2所示，为1月份异型烟订单的品规分布情况。
表2 1月份异型烟订单的品规分布(单位:条)
通过对异型烟订单EIQ分析，发现该物流配送中心大品规相对集中，前10个品规累计占比38.61%.
如果品牌1-10从异型烟剔除，将之放置到标准烟分拣，异型烟量的减少意味着其分拣时间减少；标准烟增加量也可适当增加其分拣时间，一减一增，从而解决标异分拣不均衡问题，其流程如图3所示。在淡季时候再将剔除的异型烟返回到异型烟，如此既可以解决场地限制、资产限制问题，也可以保证分拣均衡，提升配送及时性。
图3 柔性分拣工艺流程
2.柔性分拣工艺
某烟草物流配送中心原有分拣工艺标准烟和异型烟分开分拣，如图4所示，图中左侧1#异型烟分拣线是罚没烟分拣线，2#异型烟分拣线是全品类分拣，设计100立式烟仓、4组通道烟仓、20电子标签烟仓。
图4 原有分拣工艺
柔性分拣工艺如图5所示，图中红色部分为剔除部分异型烟的分拣工艺流程图。在工艺起始，分别是4组通道烟仓和20个立式烟仓，均采用双向分拣模式，内、外侧分别对应标准烟分拣线2、1线；在工艺末段，标准烟和异型烟在裹包机内部完成合单操作。裹包机为双入口，一个入口满足标准烟，另一个入口满足异型烟进入。
双入口包装技术解决了标准烟和异型烟合单问题，这种技术称为线下合单。早期一般采用线上合单，即标准烟和异型烟于打码处合单后，通过同一个入口进入包装机。相比于线上合单，采用双入口包装技术，标准烟和异型烟的耦合性更低。典型的双入口包装技术叠烟环节一般有两种方式，机械手叠烟和“翻版+侧推”，机械手叠烟需要采集条烟基础数据（长宽高），对条烟不同尺寸具有较强适应性，但是速度较慢；“翻版+侧推”速度较快，根据条烟尺寸将条烟分类分拣，是目前主流的技术路线。
3.流量柔性调度
上述流程解决了分拣和合单问题，但还存在调剂异型烟到标准烟分拣的比例问题。条烟分拣量受节假日影响较大，按照固定比例调拨异型烟品种量显然不够柔性。因此，需要设计一种确定品规调度比例的算法，以保障标准烟异型烟能同步分拣完成。
假设(1)异型烟、标准烟分拣效率相对稳定;(2)不考虑故障因素，(3)优先选择大品牌。设异型烟分拣效率为x，品规分拣数量降序集合M=(m1,m2,.…,mn),其中m1 表示品规1的分拣量，则分拣总量
情况1：若某订单中异型烟分拣快于标准烟，则异型烟品规不移动。
情况2：若某订单中异型烟分拣慢于标准烟，则异型烟品规移动，假设表示移动量，那么使得异型烟和标准烟同步分拣完成，则需要满足如下条件：
找到异型烟移动品规数满足如下条件：
如果，则移动前个品规；如果，则移动前个品规。四
四、效果分析
工艺改造后，统计10～12月某烟草物流配送中心各作业环节的暂存等待时间，如表3所示。结果表明，使用柔性分拣工艺后，标异合单等待时间均值为5.3分钟，较技改前降幅达79.4%，大幅缩短了暂存等待时间。
表3 10~12月各作业环节的暂存等待时间统计表五
五、结论
本文从分拣暂存等待出发，通过分析其主因及订单结构，设计了一种柔性分拣工艺，可实现调节部分异型烟品规至标准烟分拣，从而解决因订单结构、分拣量、设备能力导致的异型烟、标准烟分拣不同步问题。同时，提出了一种流量均衡算法，可根据实际订单来柔性分配品规到分拣线，保障了分拣量的均衡。
基金项目：中国烟草公司湖南省公司科技项目“条烟柔性分拣关键技术研究”（HN2023KJ20）
参考文献:
[1]薄颖.全程物流服务下的铁路货运业务流程设计研究[D].北京交通大学,2014.
[2]孙壮志,张雨佳.订单结构对卷烟自动分拣线分拣效率的影响[J].计算机应用, 2010(A01):3.DOI:CNKI:SUN:JSJY.0.2010-S1-106.
[3]张都,郑丰茂,苏浩业.异型烟全自动包装系统设计[J].2021.DOI:10.3969/j.issn.1673-9957.2021.13.016.
[4]周锐等.“一种全品类打码输送机.”,CN216835639U.2022.