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基于線(xiàn)性規(guī)劃的片煙倉(cāng)儲(chǔ)物流數(shù)字化拆拼包應(yīng)用研究

信息來(lái)源：   發(fā)布時(shí)間：2021-07-29  點(diǎn)擊數(shù)：

現(xiàn)代物流技術(shù)的應(yīng)用使煙草企業(yè)拋棄傳統(tǒng)的 手工加機(jī)械的作業(yè)方式，全面改善了煙草行業(yè)的管 理和效率，降低了成本，具有十分廣闊的應(yīng)用前景［1］。 當(dāng)前片煙物流中，每一包煙箱都會(huì)貼著具有行業(yè)唯 一身份標(biāo)識(shí)的RFID標(biāo)簽m, RFID標(biāo)簽是片煙的“身 份證”,包含了物料代碼、等級(jí)、凈重、加工方式、種 植方式、產(chǎn)地、生產(chǎn)年份及日期、理化指標(biāo)等信息。

RFID標(biāo)簽具有多標(biāo)簽識(shí)讀、非可視識(shí)讀、識(shí)讀距離 長(zhǎng)等特點(diǎn),方便物流出入的標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取［3~4］。通 過(guò)RFID、GPS/GIS/GPRS等技術(shù)日為依托的電子標(biāo) 簽和打掃碼等手段,可以對(duì)片煙的入庫(kù)、存放、出 庫(kù)、移庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)、查詢(xún)等環(huán)節(jié)進(jìn)行標(biāo)記、識(shí)別、追蹤與 監(jiān)管,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)片煙全生命周期的物流跟蹤和質(zhì)量 追溯［6］。

然而，片煙物流要料需按配方單按批次進(jìn)行出 庫(kù),當(dāng)某一物料要料不足標(biāo)準(zhǔn)值（200kg）時(shí),需對(duì)煙 包進(jìn)行拆拼包操作，根據(jù)配方和要料批數(shù)在備料工 段進(jìn)行拆拼包,并打印出自定義的標(biāo)簽貼于拆包后 的煙箱上。拆拼包改變了一箱一碼制,導(dǎo)致不能正 常使用打掃碼,難以實(shí)現(xiàn)片煙物流的追溯和全生命 周期的實(shí)時(shí)監(jiān)控［7］。另外根據(jù)業(yè)務(wù)需求,一箱煙不 止會(huì)遇到一次拆包,還有進(jìn)行兩次、三次等多種拆 包。拆煙包的次數(shù)不同和拆包重量不同,導(dǎo)致拆包 情況多樣化,目前煙草行業(yè)主要依賴(lài)人工進(jìn)行拆拼 包操作規(guī)劃,缺乏周密考慮,導(dǎo)致拆拼包效率低下, 無(wú)法找出最優(yōu)拆包方案,造成倉(cāng)庫(kù)尾料剩余多及原 料的浪費(fèi)［8］。針對(duì)上述問(wèn)題,本文對(duì)片煙倉(cāng)儲(chǔ)物流 的拆拼包方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),同時(shí)將線(xiàn)性規(guī)劃算法引 入到片煙的拆拼包操作中,實(shí)現(xiàn)了有效的拆包規(guī)劃 求解方案,提高了煙葉原料的利用率。

數(shù)據(jù)化拆拼包方案設(shè)計(jì)

拆拼包操作流程

在配方庫(kù)要料出庫(kù)作業(yè)過(guò)程中,對(duì)于拆拼包情 況需用 PDA 對(duì)原煙箱進(jìn)行掃碼拆包,并上傳到后 臺(tái)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)片煙倉(cāng)儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)化和片煙物流追溯 過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控;通過(guò)藍(lán)牙和PDA進(jìn)行連接和 數(shù)據(jù)交互,獲取新的拆拼包打印信息,在拆包片煙 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行打碼貼標(biāo),并與原標(biāo)簽關(guān)聯(lián),滿(mǎn)足拆包片 煙的跟蹤和管理。圖1為拆拼包作業(yè)流程圖。

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拆拼包標(biāo)簽定義

2.2.1 拆拼包電子標(biāo)簽編碼規(guī)則

每箱片煙都貼有封裝了物料、生產(chǎn)、質(zhì)量信息 的RFID標(biāo)簽,編碼規(guī)則采取32位編碼（見(jiàn)圖2）,32 位編碼主要包含了應(yīng)用標(biāo)識(shí)、復(fù)烤企業(yè)代碼、產(chǎn)地 班次、委托企業(yè)代碼、生產(chǎn)日期、箱號(hào)等信息，可以 實(shí)現(xiàn)片煙物流的信息化追溯管理［9］。拆包處理時(shí) 需生成新條碼，本文在原編碼后增加兩位拆包標(biāo)識(shí) 位，如 01，02，用于企業(yè)內(nèi)部溝通和管理［10］。拆包 編碼規(guī)則如圖 2 所示。

倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拆包后，如果在備料處需要再次 按批數(shù)進(jìn)行二次拆包時(shí)，需按原標(biāo)簽進(jìn)行子標(biāo)簽的 生成，如果原標(biāo)簽為XXXX, —次拆包后為 XXXX01，二次拆包時(shí)為 XXXX01，XXXX02,因 XXXX01 標(biāo)簽重量發(fā)生改變，需重新打印進(jìn)行貼 標(biāo)，即無(wú)論怎么復(fù)雜的拆包要求，都必須拆一包對(duì) 應(yīng)一個(gè)新標(biāo)簽，貼在新的煙箱上，從而給新煙包一 個(gè)新的身份標(biāo)識(shí)，滿(mǎn)足拆包片煙的跟蹤和管理。

拼包多標(biāo)簽處理

拆包處理時(shí)每個(gè)煙包都必須有新標(biāo)簽，在拼包 過(guò)程中，參與拼包的煙箱統(tǒng)一把新標(biāo)簽貼在拼包后 的煙箱上，進(jìn)行掃碼識(shí)別時(shí)需要兩個(gè)標(biāo)簽同時(shí)掃 到，系統(tǒng)將自動(dòng)累加兩個(gè)標(biāo)簽重量之和。本文考慮 在PDA上進(jìn)行標(biāo)簽的關(guān)聯(lián),后一箱拆包信息生成 后需關(guān)聯(lián)前一包的拆包信息，由PDA產(chǎn)生新的拆 拼包信息，并及時(shí)將拆拼包信息反饋到系統(tǒng)品臺(tái) 實(shí)現(xiàn)實(shí)物追溯、片煙倉(cāng)儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)化、片煙物流全 生命周期的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.3 基于線(xiàn)性規(guī)劃的拆拼包優(yōu)化設(shè)計(jì)

庫(kù)存煙包的標(biāo)準(zhǔn)值為200kg，配方原料要料出 庫(kù)時(shí)需按技術(shù)中心下發(fā)的配方單按批次進(jìn)行出庫(kù) 如原料倉(cāng)儲(chǔ)科備料工段要供料1200kg,分10批出 庫(kù)，此時(shí)需要在備料工段將6箱煙拆成10箱；此 外，當(dāng)其它片煙原料要料不足標(biāo)準(zhǔn)值（200kg）時(shí), 也需對(duì)煙包進(jìn)行拆拼包操作。針對(duì)不同的供料要 求，本文采用線(xiàn)性規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存原料 的優(yōu)化。

2.3.1 線(xiàn)性規(guī)劃算法

線(xiàn)性規(guī)劃是統(tǒng)籌學(xué)中研究早、發(fā)展快、應(yīng)用廣 泛、方法較成熟的一個(gè)重要分支，是輔助人們進(jìn)行 科學(xué)管理的一種數(shù)學(xué)計(jì)算方法，一般通過(guò)分析數(shù)據(jù) 來(lái)建立線(xiàn)性規(guī)劃模型，以此求解有限資源的最優(yōu)化 問(wèn)題。即在一組線(xiàn)性約束條件的限制下，求一線(xiàn)性 目標(biāo)函數(shù)極值的問(wèn)題［11］。線(xiàn)性規(guī)劃有很多典型的 應(yīng)用，如原料配料優(yōu)化、產(chǎn)品下料、運(yùn)輸問(wèn)題、用工 安排等［1

式（4）的圖形為n維空間Rn中的一個(gè)凸邊形， 式（3）為R"中的線(xiàn)性函數(shù)，其解集為凸邊形的一段 邊［16］。

2.3.2 拆拼包數(shù)學(xué)模型的建立 拆拼包數(shù)學(xué)模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，本 文以各要料需求所拆標(biāo)準(zhǔn)煙包數(shù)量最少為目標(biāo)進(jìn) 行拆包優(yōu)化方案的求解。例如某倉(cāng)儲(chǔ)物料在不同 生產(chǎn)線(xiàn)有如下業(yè)務(wù)需求（表 1），因要料單包重量不 足標(biāo)準(zhǔn)值200kg，需建立拆拼包問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，從 而找出最佳拆包方案，使庫(kù)存的尾料最小化。

設(shè)有n種要料需求，定義各要料需求所需的標(biāo) 準(zhǔn)煙包拆包數(shù)量為x,.（ i — 1,2,n），以庫(kù)存標(biāo)準(zhǔn)

模型約束條件中，式（6）限定第i次煙葉要料數(shù) 量不超過(guò)庫(kù)存量；式（7）保證總的煙葉要料數(shù)量不 超過(guò)庫(kù)存煙葉數(shù)量;式（8）是將標(biāo)準(zhǔn)煙包拆出第i種 要料的單位樣包重量之后，把剩下的煙包通過(guò)不同 組合得出該物料所需的單位樣包重量，以達(dá)到使用 最少的標(biāo)準(zhǔn)煙包得到最優(yōu)的拆拼包組合;式（9）限 定各物料剩余包與拆包數(shù)量一致。

2.3.3 模型求解與應(yīng)用

模型的求解利用LINGO實(shí)現(xiàn)，單位煙包的要 料重量和數(shù)量作為已知條件使用。表2為利用該 模型對(duì)表1所列的4種物料需求的最優(yōu)拆包和拼包 組合方案， y1,y2,y3,y4 分別為4種物料需求一次拆 包后剩余包重新拼包成不同要料i的煙包數(shù)量。

通過(guò)建立上述煙葉原料庫(kù)存拼拆包優(yōu)化模型， 可精確快速地給出庫(kù)存原料的最優(yōu)化拆拼包方案 和配置優(yōu)化，較傳統(tǒng)人工規(guī)劃方式工作效率顯著提 高。使用該方法可使庫(kù)存原料的利用率達(dá)到98%， 極大地減少了庫(kù)存尾料的剩余和原料的浪費(fèi)。該 方法結(jié)果可靠，有較強(qiáng)的實(shí)用性，實(shí)際應(yīng)用中可以 根據(jù)庫(kù)存現(xiàn)狀等具體情況加入其它限定條件，滿(mǎn)足 不同業(yè)務(wù)需求。

結(jié)語(yǔ)

本文將電子標(biāo)簽編碼規(guī)則和拆拼包作業(yè)方法 結(jié)合，通過(guò)藍(lán)牙和PDA進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)交互,實(shí)現(xiàn) 了片煙全生命周期的信息采集、質(zhì)量追溯和精細(xì)化 管理。利用線(xiàn)性規(guī)劃方法的片煙倉(cāng)儲(chǔ)供料拆拼包 作業(yè)方法實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)煙包的最優(yōu)化求解方案以及 倉(cāng)庫(kù)管理的數(shù)字化和智能化，該方法能有效控制成 本，提高原料的使用率，為企業(yè)煙葉結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu) 化提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)而為計(jì)劃管理者提 供決策支持和指導(dǎo)。