一种折板式连续提升机的效率提升策略

钟 亮，彭云俊，陆云飞

（湖南省烟草公司衡阳市公司，湖南 衡阳 421000）

0 引言

在条烟分拣领域，为提高分拣效率可以从两方面入手：一是提高单机分拣能力；二是通过工艺组合提高总体的分拣能力。但在全自动化分拣[1]条件下，分拣效率除了受到设备及工艺的约束外，还受到后端补货能力的限制。目前，全自动化条烟分拣的一种典型模式“储分一体”运用较为广泛，它包括仓储、备货、分拣三大块[2-3]。其中，备货作为连接仓储与分拣的纽带，它的能力直接关乎整体分拣能力。可以说，备货就是为了提高补货能力而专门设定的环节。

常用的备货工艺有两种，一种是重力式缓存系统[4]，其优点在于结构简单、运行稳定，但占地面积较大；另一种是多层穿梭系统，可以看成传统立库的升级版，其占地面积较小，但结构相对于重力式缓存系统更加复杂，出故障的概率更高[5-7]。在土地资源日益紧缺的今天，多层穿梭系统开始大规模应用普及。

多层穿梭系统[8-10]是指在货架巷道中根据需要放置多台穿梭车，一般而言每层一台。穿梭车可以根据需要取、放任意货格。多层穿梭系统（如图1所示）的出入端由一种折板式连续提升机实现，与传统的往复式提升机不同，其通过一种换向装置实现连续提升。从设计工艺来看，这种提升机效率应远远高于往复式提升机，从实际使用来看，当入口数量较少时与理论设计值相差不大，但是当入口数量大于出口数量后，其运行效率逼近往复式提升机。

图1 多层穿梭系统布局图

1 折板式连续提升机结构

折板式连续提升机结构简图如图2所示。数字1-11代表托盘工作流程依次为：下达件烟任务、件烟到达入库口、定位计算、预选盘、入口托架下降、到达托架、上托盘、判断件烟品牌是否与任务一致、查找出口、出口托架下降、出托架。这些工序中会产生6种等待浪费，分别是缺烟等待、定位等待、选盘等待、入盘等待、提升等待、出盘等待。各工序等待时间构成统计表见表1。

表1 等待时间构成表（单位：h/d）

从表1可以看出，选盘等待为2.24h/d，占比高达82%。这表明，在入口大于出口时，造成运行效率下降的主要症结在于选盘等待浪费大。而与选盘直接相关的有两个因素，其一是件烟排列，其二是选盘方法。

2 效率提升策略

本文以某烟草物流配送中心折板式连续提升机为例展开分析。

2.1 件烟排列布局优化

假设提升机有10层入口，其上6层每层件烟品牌混合，几乎会囊括所有在售品牌，总的占比约30%；下4层属于大品规件烟，每层只有1个品牌，总的占比约70%。那么件烟排列就有以下几种情况：如图3所示，左边1-10代表层数，实线双向箭头代表每层件烟量，虚线箭头代表下4层和上6层件烟量分布趋势。分布1表示，上6层均匀分布，下4层递增分布，其余分布以此类推。注意：下4层无法做到均匀分布，因为每一层表示一种件烟，而每种件烟销量不同。它仅有两种情况，一种递增，一种递减。

按照上述分布进行实验，寻找最佳分布，也就是选盘等待时间最小的分布。实验结果见表2。从表2可以看出，分布2-2等待用时最少，为最优排列。

2.2 选盘方法优化

折板式连续提升机选盘策略实例图如图4所示。由于后端订单分拣的先后顺序性，造成对提升机件烟出库也有顺序要求。

图4 选盘策略实例图

图4中，当3号托盘接走112号任务，4号托盘位置已不符合113号任务，只能下滑到5号托盘接走113任务，于是中间就空了4号托盘。同时，由于顺序连续性，112号和113号之间没有可插入的任务，这就导致了空盘问题。同理，如果任务出现在10层入口，之后在1层入口，那么中间将会空出更多的托盘，从而导致提升机出库能力迅速下降。

进一步从流程来看，作业流程图如图5所示。空盘产生的主要原因在于找最小任务号和之后的选盘，因为无法保证最小任务号在当前任务的上方，一旦出现在下方，必然出现空盘，那么重点任务就是通过计算各任务起点的方式以尽量规避空盘。

图5 作业流程图与改进思路

任务起点计算示意图如图6所示。

图6 任务起点计算示意图

（1）假设托盘之间的间距固定为K，在入口10层的上方，存在一个虚拟的出口，1层距离出口的距离为H1，2层距离出口的距离为H2，以此类推；假设托盘1为中心托盘，其实时位置可用W表示，其余托盘可以根据间距计算其位置坐标。假设各任务的起点坐标为R，R1表示第一个任务的起点坐标，第一个任务的长度用LR1表示，第一个任务所在层用HR1表示；R2表示第二个任务的起点坐标，第二个任务的长度用LR2表示，第二个任务所在层用HR2表示。

（2）当收到第一个任务时，第一个任务的起点坐标规定为：

A1目的是将任务开始向后推迟一段距离。

第二个任务起点坐标：

这里采用HR1-HR2就可以保证空盘量减少。

基于前面的讨论，下一个任务的最小任务号出现在当前任务下方，一定会出现空盘。那么，当出现在下方时，根据出口方向距离假设，HR1-HR2的值一定为负数。

而R2=R1+LR1+（HR1-HR2），也就是说，当这个负数大于前面部分时，R2

（3）第i个任务起点坐标计算如下：

按此方法改进选盘策略后辅之以最优件烟排列，进行实验检查，实验结果见表3。

从表3中可以看出，采用优化后的件烟排列及任务起点重新捕捉算法，将选盘等待时间减低到0.35h/d，较优化前2.24h/d，降低84.37%。

3 结语

本文从折板式连续提升机出库效率不足这一问题出发，分析了其原因在于选盘等待浪费时间过多，并提出通过优化件烟排列策略和选盘策略达到提升出库效率的目的。结果表明，通过两种策略的实施，选盘等待时间降幅达到84%，大大提升了折板式连续提升机的出库效率，具有很强的实用性。后续将进一步研究选盘策略，优化文中选盘方法中的假设问题，从而扩大应用边界。