通过文献研究发明在整个仓储配送作业历程中, 拣货所占的本钱达60%以上[1,2,3,4,5], 拣货时间占整个物流作业时间的30%~40%[6], 其主要由搜索货物行走时间、定位货物位置和拣取货物所需时间等组成。其中拣货行走在整个仓储拣货中花费时间最长, 因此要想提高仓储拣选的效率, 首要是降低拣货行走距离。白寅等基于偏离度的路径优化要领对单区型货仓 (single-block warehouse) 的拣货路径进行优化, 在一定水平上缩短了拣货路径, 提高了货仓的拣选效率[7]。李栋栋等针对车载能力有限的双区货仓, 通过贪心算法和遗传算法, 对拣货路径进行优化, 缩短车辆行走距离, 提高作业效率[8]。陈凯等将RFID技术运用于家电企业货仓物料的到货、出库和入库等环节的治理中, 缩短了货仓物料的接收时间, 提高了供应链物流的效率[9]。刘鹤将射频技术应用于冷藏食品的货仓治理系统中, 提高了冷藏食品仓储的治理效率[10]。王亚青等针对古板仓储中保存的治理问题, 应用RFID技术取代条形码, 提高了盘点作业的质量和整个仓储的效率[11]。本文通过对相关文献研究, 实验将偏离度路径优化要领运用于双区型货仓拣选路径的优化。同时为实现整个仓储各环节的快速、准确和实时, 将RFID技术引入到货仓拣货作业中, 希望能够缩短搜索货物的时间, 降低拣货行走时间和人工搜索货物误差, 提高整个拣选历程的质量和效率。
凭据现代仓储作业的要求, 本文将RFID技术运用于双区货仓的入库、定位、拣选和出库等作业中, 假设货仓结构如图1所示。为了便当论述, 本文划定离事情区近的横向通道称为前通道, 离事情区最远的横向通道称为后通道, 处于中间位置的横向通道为中通道。
在仓储货物配送的历程中, 货物出厂时贴上带有货物信息的电子标签, 将货物运输到货仓时, 标签与事情区入口的阅读器通过电磁感应爆发的能量, 将标签中货物的信息由RFID中间件传输到系统数据库中, 更新数据库信息, 完成信息的录入;将货物放入贴有标签的托盘上, 货仓入库阅读器读取托盘信息, 用拣选设备将装有货物的托盘放入货架中对应的储位;货仓的每个货架上装有阅读器, 可以实时盘点货仓库存。当货物出库时, 货仓中的RFID阅读器定位到要拣选货物所在的货架, 实现货仓的可视化治理, 对整个拣选历程快速、准确的定位、检索, 这在一定水平上能提高货仓配送作业的效率。RFID技术在货仓中的应用如图2所示。
古板的穿越战略只要拣货巷道中含有拣货点, 就穿越整个巷道。S型启发式算法是在古板拣货战略的基础上进行的优化, 其穿越巷道或是返回, 是凭据拣货设备与巷道中最远拣货点之间的距离来判断的, 当拣货点与拣货设备之间的距离大于拣货巷道长度的一半时, 穿越巷道;不然返回。S型启发式算法在一定水平上减少了古板战略的鲁棒性, 但S型启发式算法和古板拣选战略都保存一个缺陷:拣货设备必须先拣选完一个巷道中的全部拣货点, 才华拣选下一个巷道。为取得路径的较优解, 本文基于偏离度对路径优化。
偏离度是指实际数据与目标数据相差的绝对值所占目标数据的比重。本文在双区货仓的拣选路径优化中引用偏离度的看法来说明拣货点偏离三条通道的水平。本文假设货仓长为2 L、宽为2 L, 每个储位长为h, 宽为2 h, 令L=20 h。在巷道拣选货物时, 由于每个巷道宽度相关于整个货仓的长度很小, 拣货人员可以双侧取货, 故拣货人员左右移动的距离可以忽略。
在货仓拣选历程中, 是穿越巷道照旧返回, 以及拣选设备所处的位置是前通道、后通道照旧中通道, 决定了货仓拣选路径。本文凭据货仓巷道中拣货点的漫衍情况和拣选设备所处的位置, 运用偏离度的路径优化要领来确定最优拣选路径。货仓拣货通道的偏离度如图3所示。
本文对所涉及的变量界说:将离收支口近的货仓称为下货仓, 另一个为上货仓, 上下货仓每排货架上的储位数为偶数, 上下货仓划分以上下货仓的中间为分界线, 中间以下是前端, 中间以上为后端。
R为拣货巷道的总数量;
cR为下货仓前端含拣货点的数量;
XR为下货仓后端含拣货点的数量;
aRs为下货仓前端部分从中间开始第s拣货点与前通道的距离, 0<s≤cR;
bRk为下货仓后端部分从中间开始第k拣货点与中通道的距离, 0<k≤XR;
AR为第R巷道下货仓前端与前通道的最小偏离度, 
;
A′R为第R巷道下货仓前端与前通道的最大偏离度, 
;
BR为第R巷道下货仓后端与中通道的最小偏离度, 
;
B′R为第R巷道下货仓后端与中通道的最大偏离度, 
;
当下货仓前端不含拣货点, AR=A′R=0;下货仓后端不含拣货点BR=B′R=0;
PR为上货仓前端含拣货点的数量;
qR为上货仓后端含拣货点的数量;
dRt为上货仓前端部分从上货仓中间开始第t个拣货点与中通道的距离, 0<t≤pR;
fRm为上货仓后端部分从上货仓中间开始第m个拣货点与后通道的距离, 0<m≤qR;
DR为第R巷道上货仓前端与中通道的最小偏离度, 
;
D′R为第R巷道上货仓前端与中通道的最大偏离度, 
;
FR为第R巷道上货仓后端与后通道的最小偏离度, 
;
F′R为第R巷道上货仓后端与后通道的最大偏离度, 
;
当上货仓前端不含拣货点, DR=D′R=0;上货仓后端不含拣货点FR=F′R=0。
拣货设备所处的位置以及巷道中拣货点的位置关于拣选路径的选择起决定性作用。关于拣货设备所处的位置, 分为前通道、中通道和后通道3种情况来进行考虑。
当拣货设备在前通道, 关于巷道中所含拣货点的情况进行详细分类, 图4给出了前通道整体分类情况, 图5和图6对图4的分类情况进一步细分。
1.R巷道只有下货仓前端含有拣货点, 若R巷道之后含有拣货点, 则最近含拣货点的巷道为P。 (1) R巷道是最后一个含拣货点的巷道, 返回到前通道, 并沿前通道抵达出发点, LR=LA′R; (2) R巷道之前的巷道含有拣货点, RFID拣货设备拣选完R巷道中的货物返回到前通道, 并沿前通道抵达下一个最近含拣货点巷道的前通道, LR=LA′R; (3) A′R≤B′p+A′p, RFID拣货设备拣选完R巷道中的货物, 返回到前通道, 并沿前通道抵达P巷道前端, 令P=R, LR=LA′R;A′R≤B′p+A′p, 穿越R巷道抵达中通道, 并沿中通道抵达P巷道, LR=L, 令P=R; (4) 穿越R巷道抵达中间巷道, 并沿中间巷道抵达P巷道, LR=L, 令P=R; (5) A′R≤A′p, RFID拣货设备拣选完R巷道中的货物返回到前通道, 抵达P巷道前, 令P=R, LR=LA′R;A′R>A′p, 穿越到中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L; (6) RFID拣货设备拣选完R巷道中的货物, 返回到前通道, 并沿前通道抵达P巷道前端, 令P=R, LR=LA′R; (7) 穿越R巷道抵达中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L。
2.R巷道下货仓后端含有拣货点, 若R巷道不是最后一个含有拣货点的巷道, 则假设下一个离R巷道最近含拣货点的巷道为P巷道。
(1) RFID拣货设备拣选完R巷道中的货物, 返回到前通道, 并沿前通道抵达出发点, LR=LA′R; (2) 穿越R巷道到中通道, 并沿中通道到P巷道, 令P=R, LR=L; (3) 穿越R巷道抵达中通道, 并沿中通道抵达下一个下货仓后端或上货仓含拣货点的巷道M (R<M≤P) , 令M=R, LR=L; (4) 找到下货仓前偏离度最大的巷道M, 若BR≤A′M, 穿越到中通道, 并沿中通道抵达M巷道, 令M=R, LR=L, R与M之间下货仓前端含拣货点的巷道在返回时拣选;BR>A′M, RFID拣货设备拣选完R巷道中的货物, 返回到前通道, 令M=R, LR=2L-LBR; (5) 穿越R巷道抵达中通道, 并沿中通道抵达后端含拣货点的巷道, LR=L; (6) 穿越R巷道抵达中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L; (7) R之前最近的含拣货点的巷道P, A′p≤BR, RFID拣货设备拣选完R巷道中的货物, 返回到前通道, 并沿前通道抵达P巷道, 令P=R, LR=2L-LBR;A′p>BR, 穿越到中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L;
3.R上货仓含有拣货点, 穿越R巷道抵达中间巷道, 令P=R, LR=L。
当拣货设备在中通道时, 当上货仓保存含有拣货点的巷道时, 巷道中含有拣货点实际上不考虑下货仓前端是否含有拣货点, 图7给出了中通道的整体分类情况, 图8和图9对图7的分类情况进一步细分。
图8 R巷道之后上货仓含拣货点
1.R巷道之后保存上货仓含有拣货点的巷道, 假设最近含有拣货点的巷道为P。
(1) 当R上货仓不含拣货点时, 其判断规则如f, g, h; (2) 穿越R巷道抵达后通道, 并沿后通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L+LB′R; (3) 若FR<D′P, 则沿R巷道到后通道, 并沿后通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L+LB′R;若FR≥D′P, RFID拣货设备拣选完R巷道上货仓中的货物, 返回到中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=2L-LFR+LB′R; (4) RFID拣货设备拣选完R巷道上货仓中的货物返回到中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=2L-LFR+LB′R; (5) 穿越R巷道抵达后通道, 并沿R巷道抵达P巷道, 令P=R, LR=L+LB′R; (6) 拣选完上货仓的货物, 沿中通道抵达下一个含有拣货点的巷道, LR=LD′R; (7) A′R+B′R≤1, 通过装有RFID的拣货设备快速定位拣选货物, 并返回到中间通道, R巷道无拣货点, 则沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=LD′R+LB′R; (8) A′R+B′R>1, 与P巷道联合求最优解。若A′R+B′R+A′P+B′P>2, 则穿越R巷道到前通道, 并沿前通道抵达P巷道, 令P=R, LR=LD′R+L;若A′R+B′R+A′P+B′P≤2, 则通过带有RFID的拣货设备准确定位拣选R巷道下货仓后端的货物, 返回到中通道, 并沿中通道抵达下一个含拣货点的巷道LR=LD′R+LB′R。
2.R是最后一个上货仓含拣货点的巷道, RFID拣货设备拣选完R巷道上货仓中的货物, 返回到中通道, 若R不是最后一个含拣货点的巷道, 则R巷道最近含拣货点的巷道为P。
(1) 沿中通道抵达离R最近的含拣货点的巷道P, 穿越P巷道抵达前通道, 令P=R, LR=L; (2) 穿越R巷道抵达前通道, 并沿前通道抵达出发点, LR=L; (3) 穿越R巷道抵达前通道, 并沿前通道抵达出发点, LR=L; (4) R之前含有拣货点的巷道P, A′P>B′R, RFID拣货设备拣选完R巷道上货仓中的货物, 返回到中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=LB′R;A′P≤B′R, 穿越R巷道抵达前通道, 并沿前通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L; (5) 穿越R巷道抵达前通道, 并沿前通道抵达下一个前端含拣货点的巷道P, 令P=R, LR=L; (6) A′R+B′R<1, RFID拣货设备拣选完R巷道下货仓后端的货物, 返回到中通道, 并沿中通道抵达巷道P, 令P=R, LR=LB′R, 关于R与P之间下货仓前端含有拣货点的巷道在返回时拣选; (7) A′R+B′R≥1, 下一个最近的下货仓后端含拣货点的巷道P, 若A′R+B′R+A′P+B′P≤2, RFID拣货设备拣选完R巷道下货仓后端的货物, 返回到中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=LB′R;A′R+B′R+A′P+B′P>2则穿越R巷道抵达前通道, 并沿前通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L; (8) 找到下货仓R巷道之后前偏离度最大的巷道P, 记为A′P, A′R+B′R<A′P, RFID拣货设备拣选完R巷道下货仓后端的货物, 返回到中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=LB′R, 关于R与P之间下货仓前端含有拣货点的巷道在返回时拣选;A′R+B′R≥A′P, 则穿越R巷道抵达前通道, 并沿前通道抵达下一个含拣货点的巷道, LR=L; (9) R巷道之后保存下货仓后端含有拣货点的巷道P, 则沿中通道抵达P巷道; (10) R巷道之后下货仓后端不含拣货点, 则找到偏离度最大的巷道P (P≥R) , 沿中通道抵达P巷道。
当拣货设备在后通道, 上货仓保存含有拣货点的巷道时, 巷道中含有拣货点 (不考虑下货仓前端是否含有拣货点) , R巷道之后若保存含拣货点的巷道, 则假设最近含拣货点的巷道P, 如图10所示后通道的整体分类图。
图1 0 后通道整体分类图 下载原图
(1) 穿越R巷道到中通道, 并沿中通道抵达下一个含有拣货点的巷道, LR=L; (2) 穿越R巷道抵达中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L; (3) 若F′R<D′P, RFID拣货设备拣选完R巷道上货仓的货物, 返回到后通道, 并沿后通道抵达P巷道, 令P=R, LR=LF′R;若F′R≥D′P, 则穿越R巷道抵达中通道, 并沿中通道抵达P巷道, 令P=R, LR=L; (4) RFID拣货设备拣选完R巷道上货仓中的货物, 回到后通道, 并沿后通道抵达P巷道, 令P=R, LR=LF′R。
凭据偏离度路径优化要领的流程和判断规则, 将整个货仓中所有拣货点都拣选完所行走的路径为L=ΣRR=1LR+4L, 其中4L为拣选历程中在横向通道上行走的路径之和。
运用偏离度路径优化要领对货仓拣选路径进行优化, 通过仿真来验证该要领的优越性。在进行仿真的历程中, 本文所选的货仓结构为:拣货巷道10条、拣货巷道长度为2L, 宽2L, 每个储位长为h, 宽为2h。通过C语言编程随机爆发12组差别数量的拣货点, 划分对每组拣货点通过古板拣选战略、S型启发式算法和偏离度路径优化要领进行6次路径仿真, 求出平均值。并与古板穿越战略进行比照, 剖析接纳差别的要领对路径的优化水平, 其结果如表1所示。利用表1的数据绘制折线图, 其连续变革效果如图11、12所示。
表1 两种要领优化后路径与古板穿越战略拣货路径比较 下载原图
从表1可知, 岂论随机拣货点的数量如何变革, S型启发式算法和偏离度路径优化要领求解双区货仓的拣货路径始终优于古板穿越战略, 而偏离度对路径优化要领始终优于S型启发式算法, 从图11中a图中可以发明基于偏离度的路径优化要领明显缩短拣货距离, 提高了仓储作业的效率。图a中, 随着拣货点的递增, S型启发式算法和偏离度路径优化要领逐渐趋于古板拣货战略所行走的路径。图b中, 可以发明偏离度路径优化要领对路径的优化有一个上升和下降的阶段, 其改善率在4.17%到40%之间, 说明拣货点为20时, 可以使拣货路径抵达较佳状态。
古板拣货战略和S型启发式算法在拣选货物时必须将一个巷道中的拣货点一次性拣选完成后, 才华拣选下一个巷道中的拣货点。这一拣选规则限制了拣货路径的最优, 只追求局部拣货路径较优, 没能考虑整个拣选历程整体的最优, 从而使得其偏离实际中的最优解�；谄攵鹊穆肪队呕煸诩鹧±讨惺头诺袅苏庖辉际跫�, 在整个拣选历程中将正在拣选的巷道与下一个含拣货点的巷道联合求最优, 当拣货设备进入中通道后, 关于下货仓前端的拣货点接纳返回时拣选, 这样就减少了拣货所行走的距离, 使得其能在整个历程中找到满意解。
图1 1 三种要领比照图 下载原图
本文实验运用偏离度的路径优化要领对双区货仓拣货路径进行优化。在仓储拣选作业中结合RFID技术的应用, 降低了搜索货物泯灭的时间, 缩短拣货行走的距离, 实现了快速、准确的定位货物。通过仿真与古板拣货战略和S型启发式算法比照, 发明基于偏离度的路径优化要领, 在较庞大的双区货仓货物拣选中的优化水平比较显著, 能有效提高整个仓储作业的质量和效率。
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