物流系统中包裹分拣机构的设计外文翻译资料

第一章

介绍

物流可以看成是有效和高效的运营在制造商和客户之间的商品流动。如前在15年度物流状态报告(很多人认为总理基准为美国物流活动和摘录其中出现在库克(2004))中所述，在2003年美国总物流成本约占美国国内生产总值的8.5%。一个物流系统结合了材料管理，材料流通，而且物流进入了一个整体流动的系统汤（普金斯等，2003）。虽然材料管理和材料流通系统处理材料内外制造工厂的流动（即，从制造商到仓库），它是物流系统满足客户订单的形式基础。物流系统存在的物理位置被称为一个配送中心(DC)(汤普金斯等.,2003)或分配仓库(van den Berg Zijm,1999)。如图1.1所示,配送中心负责从不同的供应商处获得材料和装配(或分类)它们去满足大量的不同客户的订单要求。在配送中心的各种活动包括订单接收、材料收据,标签,把(将物品放入存储的行为),补充,库存控制,装配,订单采摘、分拣和包装、暂存、运输、返回处理,等等。

在这些活动中,对于配送中心来说，指令拣选已经成为与提高生产力同等重要的活动。增加指令拣选关注度的几个原因如下所述(汤普金斯等 .,2003)：估计有50%的总配送操作成本归因于指令拣选，准时制(JIT)等新操作程序，减少周期时间、快速反应等，需要频繁交付较小的订单和包含更多的库存单位(sku)纳入订单拣选系统(运维)被介绍和客户服务由于重新强调最小化已得到改进。

图1.1:一个配送中心的示意图(设计计划和想法,2002)。

产品损坏、事务时间和选择错误。（一个库存单元被看做是独一无二的一部分对于配送中心存储的产品和项目。）这使得研究相关改善顺序挑选的领域变得重要。

在第三章中的一个详细的问题将在这个调查中得到的具体的解决方法将会与配送中心的操作设计相联系。

1.1.动机

一个指令选择系统设计师必须考虑以下问题：哪个操作能最好的满足给定的一组目标？一个运维的设计取决于各种设计参数：例如，选择区域的谋定和存储系统,以及存储策略的确定、选择方法,选择策略,材料处理统,接机协助技术,等。对于给定的设置这些参数,最佳设计取决于被优化的目标。一些常用的目标包括系统吞吐量最大化,或者减少面积,成本,响应时间,或选择出错率。关于这些参数的决策,决策者认为这些系统的模型,这有助于他/她做出决定基于模型近似的或随机的估计性能的措施。由于设计一个行动的过程比较复杂,设计者通常依赖于仿真估计的随机模型。然而,仿真模型被推崇去建立和修改。此外,许多假设类型分析在设计达到最优之前被要求进行。如果分析模型可用来帮助做出设计决策的话，被大量需求的仿真模型资源将会大幅度缩水。他的出于这一事实的研究表明在某些领域的运维设计文学缺乏分析方法。

1.2.指令挑选后台

如前所述,指令拣选是配送中心的主要活动之一。指令拣选是指从他们的存储地点检索到的物品通过操作去满足客户订单。整天的客户订单一般通过配送中心接收。这些订单被记录和转换为一种可以通过操作从存储区域选择物品的一种方式。一些指令拣选工作元素包括旅游项目,寻找项目,达到和从存储位置提取项目,记录,整理物品,等等。根据运维工作的类型,一个或多个上述活动可能是不必要的(如。整理物品,而选择不相关的使用区域选择策略)。

订单拣选系统是一个上述设计参数的复杂的混合以确保具体的目标(如。、吞吐量、空间、成本等)达到最优化。下面列出了一些一个设计师设计一个行动时可以选择的主要策略和政策。

储备和转发区域：大多数控制系统通常分成两个独立的区域；即散装储存(或储备)和选择(或向前)地区。在散装储存区域存储大量库存单元提高空间利用率。选择区域通常用作常用库存单元的快速挑选去组合成型工艺链，也被设计成增加挑选效率的区域。选择区域是补充的库存单元储备区域。

储存系统通常不会配置在选择区域：对于一个给定的体积的库存单元存储在一个选择区域,所需的关键决策不应该要求包括一个存储系统：

数量的存储水平，即，在一个接面内的存储位置的数量，一个接面被视作一个选择器提取项目被选择的存储区域的二维部分。一个接面可能代表一列货架,一湾流动机架或一个轻型储架的一部分；

车道深度：例如，接面的深度可以明确表示为机组负荷存储的数量；和通道的数量和宽度；对宽度来说，通道可以被认为是(10 - 12英尺)宽或窄(5 - 10英尺)，这决定了选择方法可以使用，如果选择器可能在过道上通过另一个。

存储策略:有各种各样的政策是用于存储在一个安全管理处的存储区域的存储单元：

随机存储器,其中每一项存储单元被随机存储在存储区域；

基于卷的专用存储,存储单元被分配存储地点,预计最高体积(或营业额)存储单元被放置最接近提取车/ 升降提取的地方；

基于类的存储,存储单元根据请求的频率或相似的处理器分为各种类，存储区域分为不同区域,相同的类的存储单元随机存储在一个存储区域；

相关存储或家庭分组,存储单元存储在附近的位置,如果他们时常被客户要求聚集在一起，相关的存储单元将会被存储在相近的位置；

每次被订购的体积指数存储（COL),在订单所需的空间频率的比值(每次被订购的体积指数或COI)不同的基础上，库存单元跟多的非配给COL最低位置的最近点；

共享存储,物品的不同存储单元先后存储在同一个存储位置取决于存储单元的停留时间。

对于类似于生产系统中的可移动的安全管理处，斗链式挑选|离散选择控制策略都可能被采用。根据这一战略,每个选择遵循规则(巴尔托迪等,2001):选择向前,直到有人接管你的工作,然后回去.”他立即走回上游接管目前正在挑选的机械手的指令，那就是服务器正忙，请稍后再试。后者,反过来,接管他的前任的顺序等等,直到最上游开始选择一个新的秩序。此外,在批处理或区域选择,如果订单需要选出预选结束时间窗口(称为波),那么它被称为波挑选。

挑选方法:取决于人类是否参与系统,有三种顺序选择方法可以实现；即手动、半自动和全自动。手动(或生产挑选)运维是拣料车走到选择项目所在位置这个点的动作(例如，叉车 /车/卡车)。半自动(或物品挑选)运维是一个物品通过机械手段被带到一个固定位置(如，旋转木马、垂直提升模块等)。自动化运维有没有任何人工干预的订单的潜力(如，人字形)。

物料搬运设备:在一个行动中,物料搬运设备既可用来协助手动、半自动或自动选择物品。各种物料搬运设备的使用在现代配送中心增加生产力的行动。这些包括手提袋、手推车、输送机、卡车(频传(CB)取消,订单提货员,,等等),水平和垂直旋转木马,垂直提升模块(VLMs),不思考的人字形，过道尽头的负荷小自动存储和检索系统(AS / RS)等。这些设备如图1.2所示：

（a）手动叉车 （b)顺序选择卡车 (c)窄走廊前移式叉车

(d)旋转木马 （e）过道尽头的负荷小自动存储和检索系统(AS / RS)

图1.2:配送中心物料搬运设备中使用的一个运维(MHIA,2006)

此外,一些操作可能需要的物品,从存储区域,根据客户订单进行排序(或合并)。为了这个目的,一个手动或自动分拣系统(如,倾斜托盘，滑履，交叉皮带等)可以使用。

图1.3展示了一些通常用于配送中心的自动分类系统:

（1）旋转臂分选机 (2)升降分类机

（3）倾斜托盘分选机 （4）滑瓦分选机

图1.3:自动分拣系统的例子(MHIA,2006)

辅助挑选技术：对于每个项目选择,辅助挑选技术帮助一个选择器定位和选择正确的数量。辅助挑选技术可以有纸质或无纸的选择系统形式。基于纸张的拣选系统中,每一个选择器接收一个选择列表,包含了被选择的项目,他们的位置和数量。无纸拣选系统不使用光导向，声音导向，光声导向，高频音波导向，也不使用无线电频导向选择系统。光导向选择(或光选择)系统采用有一个小显示在每个存储位置的光感应器（由发光二极管组成）协助工作者对一个项目进行定位和选择正确的数量。在声音导向拣选系统,要求通过语音指令传达到戴着头部套的挑选者。光声导向挑选系统同时采用光指令存储位置和语音命令通过头部套指令正在定位和选择一个项目的挑选者。在一个无线电频拣选系统,挑选者携带手持射频终端显示选择指令给终端屏幕上的挑选者。

1.3.研究目的

正如前面提到的,为了优化给定的一组目标,一个最基本的安全管理设计问题是最佳组合设计参数的选择(即，公共配置，存储策略，选择方法，选择策略,材料处理系统,服务选择技术等)。解决这个问题是一项复杂的任务。设计师通常遵循标准的工程设计过程（汤普金斯等人，2003），其中包括以下阶段：1阶段：发现问题；2阶段：分析问题，想出解决方案，对方案进行评估，并择优选取设计；3阶段：实施设计。

所以，对于一个给定的问题的无法定义（即1阶段），在设计过程中需要设计师通过一些场景进行搜索（通过各种设计参数的组合生成）来达到需要的最好的一个（即2阶段）。设计人员通常构造各种场景的仿真模型，并对它们进行一个或多个目标的评价。这样，设计师显著增加投资了个人时间，从而延长了设计过程的时间框架。一个基于分析模型的，以评估和优化一个或多个设计参数的程序可以减少这一次的投资。这正是本研究的目的。

我们开发了一套分析模型，以协助设计人员在设计一个高吞吐量的配送中心。由于我们使用的术语，中型到高吞吐量配送“在整个其余部分的本论文，我们认为它对于提供一些这样的配送特性是必要的。以下是基于第一原则性做法的一种方式。

注意在一个配送中心的挑选旨在提高指令拣选的效率。一个拣货作业的两大时间成分是在预期时间里在一个接面（TP）中挑选一个项目和在预期的时间里需要走过一个接面（TW）。一个有效的中高吞吐量的配送中心可以被描述为一个系统，在系统里，总时间（TP）至少总与步行时间（TW）差不多。最坏的情况是TP：TW为1:1。因此，在任何有效中高吞吐量的配送中心，它会很自然地被期望做到在采摘中的总时间百分比超过50%。

如果在一个高效配送中心，挑选：行走的时间比例和总的挑选：总的行走时间比例都是1:1，然后，这就可以看成一个系统，在系统中，一个挑选者停在每一个接面（要挑选一项）相当于他们走进挑选区的时间。这样的系统将有一个选择的密度，，选择器将挑一挑面的概率（GUE 等等，2006）将达到1。例如，考虑一个带有100个箱体存储位置的拾取区域（即，不叠加）。如果每个存储位置的长度，一英尺的深度，和高度，然后存储区域是100英尺长。让采摘的行走速度为1英尺/秒。如果TP = TW = 1（这样的选择：行走的时间比为1:1）和TP：TW = 1:1，然后TP = TW = 100 s，这意味着在每个接面处挑选，因此选择密度等于1。

根据我们的经验，选择：行走的时间比一般为5:1和10:1之间。继续上面的例子，如果选择：行走的时间比为10:1和TP = TW = 100 s，然后每个挑选者在100个存储位置中的10个里面挑选了项目。这相当于一个拾取密度值的0.1。这意味着，在整个配送中心中，挑选：行走的时间比为10:1的有效中高吞吐量相当于至少0.10选择密度。事实上，在现实得配送中心里，人们可以在一个接面处选择多个项目，进一步增加选择密度值。因此，对于一个选择：行走时间比为10:1的一种高通量配送，我们假设0.1的值作为一个下限的拾取密度值。事实上，我们研究的这项研究的一部分，并称之为高吞吐量（例如，J. Crew，eToys，等）的大部分数据传输系统，都使用选择：步行约10:1的时间比例，以及选择密度大于0.25的值。因此，在这样的系统中，去选择的时间占总时间的百分比超过50%。

所以，如果设计师知道被存储在选择区域的库存单位（SKU）和库存单元的数量，然后1阶段可能涉及在拣选环境上的不确定的以下问题：

1. 应该使用什么类型的存储系统；
2. 应该使用哪种拣选策略（即离散，批，区，或排列）；
3. 应该选用哪种选择系统（即，手动，半自动化或自动化）；
4. 应该选择那种选择辅助技术（即，基于纸或无纸）应使用。

在这项研究中的1阶段的前两个设计问题的不确定；即，一个存储系统和选择适当的选择策略的不定型。作为2阶段我们确定了完成这两个问题所用时间的几个因素，并且对于相同的问题开发分析模型。在这些设计问题的一个共同因素是选择器阻塞。我们首先开发估计选择器阻塞模型，然后使用这些来估计解决设计问题。也就是说，在配送设计方面，我们解决三个关键问题，下面以研究贡献的形式列出。这些研究成果将在3章有更详细的说明。

成果1：正如前面提到的，在不定型存储系统和在配送中心选择一个适当的选择策略的一个重要因素是选择阻塞。阻塞可以降低人的生产力，阻塞可以通过增加选择者数量去满足系统吞吐量。这些劳动者数量的额外增加增加了劳动力成本,需要占两个设计决策。因此,在分布式控制系统中，我们开发了分析模型来估计选择器阻塞。我们专门开发模型来估计接面阻塞，使的劳动者不需要拥有在相同时间内挑选相同的挑面的丰富经验。然后我们使用这些阻塞在解决这两个操作设计问题上提出假设(提出贡献2和3)。

成果2：在设计最好的共同的存储系统配置时，需要考虑很多因素,其中包括可用的区域，存储单元的编号和数量,使用的存储系统类型等。然而,在技术文献和生产企业中，还有另外两个因素没有被考虑;这些就是选择器阻塞和传播时间。例如,一个高(高度)和短期(长度)存储系统可以导致高选择阻塞器集中在一个小区域。此外,如果一个高(高度)和短期(长度)存储系统应用于一个半自动操作系统中，去雇佣一个正在运行的机器，那么由于高系统的过度垂直行走，这样的公共配置可能会增加总的行走时间。（注：一种堆垛机的垂直行程速度

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[147704]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word