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    基于线性规划的片烟仓储物流数字化拆拼包应用研究

      信息来源:   发布时间:2021-07-29  点击数:

    现代物流技术的应用使烟草企业抛弃传统的 手工加机械的作业方式,全面改善了烟草行业的管 理和效率,降低了成本,具有十分广阔的应用前景1 当前片烟物流中,每一包烟箱都会贴着具有行业唯 一身份标识的RFID标签m, RFID标签是片烟的“身 份证”,包含了物料代码、等级、净重、加工方式、种 植方式、产地、生产年份及日期、理化指标等信息。

    RFID标签具有多标签识读、非可视识读、识读距离 长等特点,方便物流出入的标签数据读取3~4。通 RFIDGPS/GIS/GPRS等技术日为依托的电子标 签和打扫码等手段,可以对片烟的入库、存放、出 库、移库、盘点、查询等环节进行标记、识别、追踪与 监管,进而实现片烟全生命周期的物流跟踪和质量 追溯6

    然而,片烟物流要料需按配方单按批次进行出 ,当某一物料要料不足标准值200kg),需对烟 包进行拆拼包操作,根据配方和要料批数在备料工 段进行拆拼包,并打印出自定义的标签贴于拆包后 的烟箱上。拆拼包改变了一箱一码制,导致不能正 常使用打扫码,难以实现片烟物流的追溯和全生命 周期的实时监控7。另外根据业务需求,一箱烟不 止会遇到一次拆包,还有进行两次、三次等多种拆 包。拆烟包的次数不同和拆包重量不同,导致拆包 情况多样化,目前烟草行业主要依赖人工进行拆拼 包操作规划,缺乏周密考虑,导致拆拼包效率低下, 无法找出最优拆包方案,造成仓库尾料剩余多及原 料的浪费8。针对上述问题,本文对片烟仓储物流 的拆拼包方案进行了设计,同时将线性规划算法引 入到片烟的拆拼包操作中,实现了有效的拆包规划 求解方案,提高了烟叶原料的利用率。

    数据化拆拼包方案设计

    拆拼包操作流程

    在配方库要料出库作业过程中,对于拆拼包情 况需用 PDA 对原烟箱进行扫码拆包,并上传到后 台系统,实现片烟仓储管理数据化和片烟物流追溯 过程中的实时监控;通过蓝牙和PDA进行连接和 数据交互,获取新的拆拼包打印信息,在拆包片烟 现场进行打码贴标,并与原标签关联,满足拆包片 烟的跟踪和管理。图1为拆拼包作业流程图。


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    拆拼包标签定义

    2.2.1 拆拼包电子标签编码规则

    每箱片烟都贴有封装了物料、生产、质量信息 RFID标签,编码规则采取32位编码(见图2),32 位编码主要包含了应用标识、复烤企业代码、产地 班次、委托企业代码、生产日期、箱号等信息,可以 实现片烟物流的信息化追溯管理9。拆包处理时 需生成新条码,本文在原编码后增加两位拆包标识 位,如 0102,用于企业内部沟通和管理10。拆包 编码规则如图 2 所示。

    仓库现场进行拆包后,如果在备料处需要再次 按批数进行二次拆包时,需按原标签进行子标签的 生成,如果原标签为XXXX, —次拆包后为 XXXX01,二次拆包时为 XXXX01XXXX02, XXXX01 标签重量发生改变,需重新打印进行贴 标,即无论怎么复杂的拆包要求,都必须拆一包对 应一个新标签,贴在新的烟箱上,从而给新烟包一 个新的身份标识,满足拆包片烟的跟踪和管理。

    拼包多标签处理

    拆包处理时每个烟包都必须有新标签,在拼包 过程中,参与拼包的烟箱统一把新标签贴在拼包后 的烟箱上,进行扫码识别时需要两个标签同时扫 到,系统将自动累加两个标签重量之和。本文考虑 PDA上进行标签的关联,后一箱拆包信息生成 后需关联前一包的拆包信息,由PDA产生新的拆 拼包信息,并及时将拆拼包信息反馈到系统品台 实现实物追溯、片烟仓储管理数据化、片烟物流全 生命周期的实时监控。

    2.3 基于线性规划的拆拼包优化设计

    库存烟包的标准值为200kg,配方原料要料出 库时需按技术中心下发的配方单按批次进行出库 如原料仓储科备料工段要供料1200kg,分10批出 库,此时需要在备料工段将6箱烟拆成10箱;此 外,当其它片烟原料要料不足标准值200kg), 也需对烟包进行拆拼包操作。针对不同的供料要 求,本文采用线性规划方法实现了仓储库存原料 的优化

    2.3.1 线性规划算法

    线性规划是统筹学中研究早、发展快、应用广 泛、方法较成熟的一个重要分支,是辅助人们进行 科学管理的一种数学计算方法,一般通过分析数据 来建立线性规划模型,以此求解有限资源的最优化 问题。即在一组线性约束条件的限制下,求一线性 目标函数极值的问题11。线性规划有很多典型的 应用,如原料配料优化、产品下料、运输问题、用工 安排等1

    4的图形为n维空间Rn中的一个凸边形, 3R"中的线性函数,其解集为凸边形的一段 16

    2.3.2 拆拼包数学模型的建立 拆拼包数学模型包括目标函数和约束条件,本 文以各要料需求所拆标准烟包数量最少为目标进 行拆包优化方案的求解。例如某仓储物料在不同 生产线有如下业务需求(表 1),因要料单包重量不 足标准值200kg,需建立拆拼包问题的数学模型,从 而找出最佳拆包方案,使库存的尾料最小化。

    设有n种要料需求,定义各要料需求所需的标 准烟包拆包数量为x,. i  1,2,n),以库存标准

    模型约束条件中,式6限定第i次烟叶要料数 量不超过库存量;式(7)保证总的烟叶要料数量不 超过库存烟叶数量;式8)是将标准烟包拆出第i 要料的单位样包重量之后,把剩下的烟包通过不同 组合得出该物料所需的单位样包重量,以达到使用 最少的标准烟包得到最优的拆拼包组合;式(9)限 定各物料剩余包与拆包数量一致。

    2.3.3 模型求解与应用

    模型的求解利用LINGO实现,单位烟包的要 料重量和数量作为已知条件使用。表2为利用该 模型对表1所列的4种物料需求的最优拆包和拼包 组合方案, y1,y2,y3,y4 分别为4种物料需求一次拆 包后剩余包重新拼包成不同要料i的烟包数量。

    通过建立上述烟叶原料库存拼拆包优化模型, 可精确快速地给出库存原料的最优化拆拼包方案 和配置优化,较传统人工规划方式工作效率显著提 高。使用该方法可使库存原料的利用率达到98% 极大地减少了库存尾料的剩余和原料的浪费。该 方法结果可靠,有较强的实用性,实际应用中可以 根据库存现状等具体情况加入其它限定条件,满足 不同业务需求。

    结语

    本文将电子标签编码规则和拆拼包作业方法 结合,通过蓝牙和PDA进行连接和数据交互,实现 了片烟全生命周期的信息采集、质量追溯和精细化 管理。利用线性规划方法的片烟仓储供料拆拼包 作业方法实现了仓储烟包的最优化求解方案以及 仓库管理的数字化和智能化,该方法能有效控制成 本,提高原料的使用率,为企业烟叶结构调整与优 化提供及时准确的数据支撑,进而为计划管理者提 供决策支撑和引导。

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