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基于線性規(guī)劃的片煙倉儲物流數(shù)字化拆拼包應用研究

信息來源：   發(fā)布時間：2021-07-29  點擊數(shù)：

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

RFID標簽具有多標簽識讀、非可視識讀、識讀距離 長等特點,方便物流出入的標簽數(shù)據(jù)讀取［3~4］。通 過RFID、GPS/GIS/GPRS等技術(shù)日為依托的電子標 簽和打掃碼等手段,可以對片煙的入庫、存放、出 庫、移庫、盤點、查詢等環(huán)節(jié)進行標記、識別、追蹤與 監(jiān)管,進而實現(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行出 庫,當某一物料要料不足標準值（200kg）時,需對煙 包進行拆拼包操作，根據(jù)配方和要料批數(shù)在備料工 段進行拆拼包,并打印出自定義的標簽貼于拆包后 的煙箱上。拆拼包改變了一箱一碼制,導致不能正 常使用打掃碼,難以實現(xiàn)片煙物流的追溯和全生命 周期的實時監(jiān)控［7］。另外根據(jù)業(yè)務需求,一箱煙不 止會遇到一次拆包,還有進行兩次、三次等多種拆 包。拆煙包的次數(shù)不同和拆包重量不同,導致拆包 情況多樣化,目前煙草行業(yè)主要依賴人工進行拆拼 包操作規(guī)劃,缺乏周密考慮,導致拆拼包效率低下, 無法找出最優(yōu)拆包方案,造成倉庫尾料剩余多及原 料的浪費［8］。針對上述問題,本文對片煙倉儲物流 的拆拼包方案進行了設計,同時將線性規(guī)劃算法引 入到片煙的拆拼包操作中,實現(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)化拆拼包方案設計

拆拼包操作流程

在配方庫要料出庫作業(yè)過程中,對于拆拼包情 況需用 PDA 對原煙箱進行掃碼拆包,并上傳到后 臺系統(tǒng),實現(xiàn)片煙倉儲管理數(shù)據(jù)化和片煙物流追溯 過程中的實時監(jiān)控;通過藍牙和PDA進行連接和 數(shù)據(jù)交互,獲取新的拆拼包打印信息,在拆包片煙 現(xiàn)場進行打碼貼標,并與原標簽關(guān)聯(lián),滿足拆包片 煙的跟蹤和管理。圖1為拆拼包作業(yè)流程圖。

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拆拼包標簽定義

2.2.1 拆拼包電子標簽編碼規(guī)則

每箱片煙都貼有封裝了物料、生產(chǎn)、質(zhì)量信息 的RFID標簽,編碼規(guī)則采取32位編碼（見圖2）,32 位編碼主要包含了應用標識、復烤企業(yè)代碼、產(chǎn)地 班次、委托企業(yè)代碼、生產(chǎn)日期、箱號等信息，可以 實現(xiàn)片煙物流的信息化追溯管理［9］。拆包處理時 需生成新條碼，本文在原編碼后增加兩位拆包標識 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。

倉庫現(xiàn)場進行拆包后，如果在備料處需要再次 按批數(shù)進行二次拆包時，需按原標簽進行子標簽的 生成，如果原標簽為XXXX, —次拆包后為 XXXX01，二次拆包時為 XXXX01，XXXX02,因 XXXX01 標簽重量發(fā)生改變，需重新打印進行貼 標，即無論怎么復雜的拆包要求，都必須拆一包對 應一個新標簽，貼在新的煙箱上，從而給新煙包一 個新的身份標識，滿足拆包片煙的跟蹤和管理。

拼包多標簽處理

拆包處理時每個煙包都必須有新標簽，在拼包 過程中，參與拼包的煙箱統(tǒng)一把新標簽貼在拼包后 的煙箱上，進行掃碼識別時需要兩個標簽同時掃 到，系統(tǒng)將自動累加兩個標簽重量之和。本文考慮 在PDA上進行標簽的關(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，并及時將拆拼包信息反饋到系統(tǒng)品臺 實現(xiàn)實物追溯、片煙倉儲管理數(shù)據(jù)化、片煙物流全 生命周期的實時監(jiān)控。

2.3 基于線性規(guī)劃的拆拼包優(yōu)化設計

庫存煙包的標準值為200kg，配方原料要料出 庫時需按技術(shù)中心下發(fā)的配方單按批次進行出庫 如原料倉儲科備料工段要供料1200kg,分10批出 庫，此時需要在備料工段將6箱煙拆成10箱；此 外，當其它片煙原料要料不足標準值（200kg）時, 也需對煙包進行拆拼包操作。針對不同的供料要 求，本文采用線性規(guī)劃方法實現(xiàn)了倉儲庫存原料 的優(yōu)化。

2.3.1 線性規(guī)劃算法

線性規(guī)劃是統(tǒng)籌學中研究早、發(fā)展快、應用廣 泛、方法較成熟的一個重要分支，是輔助人們進行 科學管理的一種數(shù)學計算方法，一般通過分析數(shù)據(jù) 來建立線性規(guī)劃模型，以此求解有限資源的最優(yōu)化 問題。即在一組線性約束條件的限制下，求一線性 目標函數(shù)極值的問題［11］。線性規(guī)劃有很多典型的 應用，如原料配料優(yōu)化、產(chǎn)品下料、運輸問題、用工 安排等［1

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

2.3.2 拆拼包數(shù)學模型的建立 拆拼包數(shù)學模型包括目標函數(shù)和約束條件，本 文以各要料需求所拆標準煙包數(shù)量最少為目標進 行拆包優(yōu)化方案的求解。例如某倉儲物料在不同 生產(chǎn)線有如下業(yè)務需求（表 1），因要料單包重量不 足標準值200kg，需建立拆拼包問題的數(shù)學模型，從 而找出最佳拆包方案，使庫存的尾料最小化。

設有n種要料需求，定義各要料需求所需的標 準煙包拆包數(shù)量為x,.（ i — 1,2,n），以庫存標準

模型約束條件中，式（6）限定第i次煙葉要料數(shù) 量不超過庫存量；式（7）保證總的煙葉要料數(shù)量不 超過庫存煙葉數(shù)量;式（8）是將標準煙包拆出第i種 要料的單位樣包重量之后，把剩下的煙包通過不同 組合得出該物料所需的單位樣包重量，以達到使用 最少的標準煙包得到最優(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 模型求解與應用

模型的求解利用LINGO實現(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。

通過建立上述煙葉原料庫存拼拆包優(yōu)化模型， 可精確快速地給出庫存原料的最優(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。使用該方法可使庫存原料的利用率達到98%， 極大地減少了庫存尾料的剩余和原料的浪費。該 方法結(jié)果可靠，有較強的實用性，實際應用中可以 根據(jù)庫存現(xiàn)狀等具體情況加入其它限定條件，滿足 不同業(yè)務需求。

結(jié)語

本文將電子標簽編碼規(guī)則和拆拼包作業(yè)方法 結(jié)合，通過藍牙和PDA進行連接和數(shù)據(jù)交互,實現(xiàn) 了片煙全生命周期的信息采集、質(zhì)量追溯和精細化 管理。利用線性規(guī)劃方法的片煙倉儲供料拆拼包 作業(yè)方法實現(xiàn)了倉儲煙包的最優(yōu)化求解方案以及 倉庫管理的數(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) 化提供及時準確的數(shù)據(jù)支撐，進而為計劃管理者提 供決策支持和指導。