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伍强智能科技尹军琪:“货到人”拣选系统的设计问题
来源:伍强智能科技 | 作者:伍强智能科技 | 发布时间: 633天前 | 3147 次浏览 | 分享到:
一个值得注意的问题是,在很多情形下,按照ABC分类购建的库存结构,往往会导致任务过于拥挤,结果反而适得其反。如何合理的分布库存,要根据具体情况细致筹划,而非机械的对待。

1 任务均衡性问题

在实际生产过程中,常常发现一个现象:就是在一个作业波次中,由于任务在各区的分布不均衡,导致并非是每台设备都处于饱和工作状态。Miniload、穿梭车都有这个问题。有些区域(如miniload的巷道、穿梭车的层)任务非常多,有些区域则非常少,这时,订单迟迟得不到关闭,新的订单波次下迟迟下不来,表现为系统总体效率很低。这是一个普遍现象。

解决这个问题并不容易,目前采用的方法,主要是适当减少分区的数量,在库存结构上尽量是货物的分布相对均衡,以缓解订单波次下任务不均衡现象发生的程度。

2 订单平均响应时间问题

当一组拣选任务下发后,至少需要多长时间,货物单元才能陆续到达拣选工作站,这就是订单平均响应时间问题。订单平均响应时间在系统布局完成后,基本就决定了。很多设计者不明白的是,订单平均响应时间的长短,是影响系统效率的关键参数之一。缩短订单平均响应时间,有时是非常重要的。一个任务的平均响应时间可以通过计算每一个订单行的时间得以估算,如穿梭车的平均取货时间t1,提升机平均工作时间t2,输送机平均输送时间t3,这3项时间之和基本决定了订单平均响应时间。如何优化订单平均响应时间,是设计者要考虑的关键问题。

一个基本现象是:由于订单平均响应时间过长,导致拣选工作站无箱可拣选,从而导致拣选效率低下。在实际设计过程中,要对订单结构做详细的分析。一个订单的行数n1越多,就意味着同时在线的任务数n2(n2=(k-1)*n1*p,k为一个拣选站的最大订单数,p为滞留系数)越多,允许的订单平均响应时间就越长,这样才不至于出现现场无箱可拣选的现象。从这一点看,一个拣选站台的最大在线任务数与订单平均响应时间是密切相关的。

滞留系数是指线上滞留的任务数占比。假如任务下达时间间隔基本恒定(尽管实际上不是这样的),如一个拣选工作站的最大订单数为4,订单行数为4m(m是平均订单行数),则当一个新订单发起时,线上滞留的任务数大致为(0.25+0.5+0.75)m=1.5m,此时的滞留系数为0.5。

举例来说,对于一个穿梭车系统(KIVA系统也是类似的),如果t1=20s,t2=12s,t3=60s(约36米),采用2:4拣选工作站,滞留系数为0.5,则订单平均响应时间为92s,这时,如果拣选站台拣选能力为500行(箱),则至少在线任务要大于12.8个(平均每行拣选需要7.2s,92/7.2=12.8)。即在新任务发起时,如果还有至少13个以上的在线任务排队,则设计是合理的。k=4,则每个订单的平均行数要达到13/3/0.5=8.67行。有时,因为平均响应时间是基本确定的,如果订单的行数太少,则会导致系统的能力总是达不到设计值。

还有两个概念需要提及,即最短响应时间和最长响应时间。这两个参数虽然没有平均响应时间重要,但设计者也必须了解。对一个订单而言,由于货位位置不同的原因,每一行的实际响应时间是不同的,存取时间最短的订单行到达拣选工作站的时间即为最短响应时间,最短响应时间显示了系统的最快相应速度。存取时间最长的订单行到达拣选工作站的时间即为最长响应时间。很显然,如果最长响应时间太大的话,也会导致拣选工作站暂时无箱可拣的情况发生。

3 库存ABC问题

系统效率与系统总体布局有关,与订单结构有关,但也要考虑软件和存储策略的作用。由于有些问题是客观存在的,是不可改变的。因此,通过软件和策略优化就成为一种实际需要。库存ABC为优化这一问题提供了一种可能。具体来说,库存按ABC布局均衡,在一定程度上可优化任务的均衡性。但这一策略也存在漏洞:即当某一个或几个区域出现故障时,因为这种平衡会被打乱,从而导致系统出现更大的问题,这是需要特别注意的。

4 线路拥堵问题

另一种现象是线路拥堵,也会导致系统的能力下降。线路拥堵主要原因是拣选工作站订单行过多,或拣选不及时,导致线路积放能力不够所引起的。在设计上,既要防止订单行过少,导致箱子补充不及时的问题,也要防止订单行过多导致线路拥堵的问题。

要特别注意提前下单导致的线路拥堵问题。有些设计将订单提前下发,这是一个非常危险的措施,很容易导致拥堵。但如果平均订单行过小,在线订单行不多的情形,采用提前下单也不失为一种缩短订单响应时间的有效方法,应根据实际情况予以设计。

“货到人”拣选系统的调度问题

1 四向穿梭车的调度

对于四向穿梭车系统而言,存在分区和调度问题。当一个区域多于两台穿梭车时,调度是不可避免的。更复杂的情形是一个区域存在多台提升机的情形,穿梭车要实时选择可用的提升机,从而增加调度的难度。

调度算法即普通的优化法。优化的目标是固定的,即选取一个合适的目标,使其路径最短。这看起来非常简单,因为一个区域的目标并不会太多。但实际上,很多情况下会没有结果,因为域内的车辆不在空闲状态。

需要强调的是,一个区域内的车并非越多越好,因为需要避让的缘故,单台车辆的效率会大大降低。在进行效率计算时要充分认识到这一点。计算机模拟结果显示,每增加一辆车,其单台车辆的效率均会降低,如单台设备能力为100,2台车大致为160(即单台车降低至80),3台车能力仅为195(单台车能力进一步降低至65)。

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