訂單結構與揀選系統(tǒng)的適配問題研究.pdf

1、訂單揀選消耗了配送中心內的主要勞力，決定著對下游客戶的服務水平，是配送中心內部最重要的作業(yè)流程。選擇合適的訂單揀選系統(tǒng)對于提高訂單揀選效率、提高客戶服務水平，有著至關重要的作用。訂單揀選系統(tǒng)選型的意義重大，但目前的選型工作缺少必要的理論指導和規(guī)律總結，主要依靠需求方利用自己的經(jīng)驗、結合供應商的建議制定系統(tǒng)選型方案；目前對揀選系統(tǒng)的理論研究主要集中在各自獨立的控制、調度、優(yōu)化、設計等方面，對于針對不同訂單的系統(tǒng)適配問題研究還很缺乏。

2、>　　 訂單揀選系統(tǒng)的適配問題的研究較少，主要原因在于其是一個復雜的系統(tǒng)工程，其復雜性體現(xiàn)在四個方面。一是目標的復雜性：選擇一個適用的訂單揀選系統(tǒng)，既要以系統(tǒng)效率、一次性投資、日常運維費用等定量指標為選型的目標，還要將自動化水平、穩(wěn)定性、舒適性等定性指標融入到選型目標中。二是約束的復雜性：在選擇系統(tǒng)時，既要受到貨品屬性和訂單屬性等輸入要素的約束，還要受到環(huán)境屬性等外部條件的約束，而這些屬性本身就都是十分復雜的。三是系統(tǒng)的復雜性：訂單揀

3、選系統(tǒng)類型繁多，既有人工設備，也有半自動化、自動化設備，而且每個類型的具體設備結構又很復雜，很多類型近乎一個供應商一個結構。四是策略的復雜性：訂單揀選系統(tǒng)的選擇過程中，還要充分考慮揀選作業(yè)策略對系統(tǒng)選擇的影響，而揀選作業(yè)策略包括布局設計、儲位分配、分區(qū)揀選、分批揀選和揀選路徑優(yōu)化等多項內容，且每個策略均較為復雜。
　　 因為適配問題的復雜性，本文無法解答該類問題的所有分支，僅選擇最為關鍵的四個難點問題作為研究對象。這四個難點問題

4、分別是：一是對要研究的眾多訂單揀選系統(tǒng)，建立能夠起在各系統(tǒng)間橫向對比的模型；二是不同揀選系統(tǒng)之間的比較應當是基于各自最優(yōu)結果的比較，即對每個模型應求解出最優(yōu)的揀選時間后再比較；三是不同揀選系統(tǒng)應當選擇最合適的揀選策略，并考慮不同訂單對揀選策略選擇的影響；第四個是研究訂單結構與揀選系統(tǒng)的相互關系，重點是訂單密度、強度發(fā)生變化時對揀選系統(tǒng)選擇的影響。
　　 在研究這四個難點問題過程中，本文的主要內容與成果如下：
　　 (1)

5、提出了訂單結構與揀選系統(tǒng)的適配問題，定義了訂單矩陣、訂單結構、訂單揀選系統(tǒng)、揀選策略、矩陣分塊等基本概念，通過分析揀選系統(tǒng)中的人、訂單、物品三個實體元素之間的邏輯關系，將所有的揀選系統(tǒng)抽象為人到貨、人到單、貨到人三種基本類型，建立了一維環(huán)境下三種通用揀選系統(tǒng)的時間表達式；并利用空間填充線將一維時間表達式串起來，形成了更能反映真實世界的二維系統(tǒng)模型；概括總結了三種分區(qū)策略，歸納了與之對應的時間模型圖；建立了以總訂單揀選時間為主要判斷依據(jù)的

6、適配問題模型和揀選時間優(yōu)化子問題模型。
　　 (2)提出了揀選時間優(yōu)化子問題的求解方法。將訂單矩陣的二維分塊集群問題轉化為了可以采用多種經(jīng)典啟發(fā)式算法的一維編碼，借此實現(xiàn)了在訂單矩陣二維空間同步進行分批和分區(qū)策略的優(yōu)化；分別采用遺傳、蟻群、粒子群三種算法進行了求解，比較三種算法的計算時間和優(yōu)化效果后，最終選擇遺傳算法作為本問題求解的方法；根據(jù)初步優(yōu)化結果，研究了不同策略下的訂單矩陣分塊集群的特征，包括串行系統(tǒng)的副對角線特征、獨立

7、性并行分區(qū)的總量均衡特征、關聯(lián)性并行分區(qū)的單批次均衡特征；提出了基于分塊集群特征的快速排序分配算法，用以在很短時間內求解較優(yōu)的初始解，并驗證了快速排序分配算法與傳統(tǒng)人工優(yōu)化、遺傳算法的對比效果。
　　 (3)討論了分區(qū)策略與揀選系統(tǒng)的適配問題。利用數(shù)學歸納法等方法證明了三類系統(tǒng)分別對串行、關聯(lián)性并行、獨立性并行三種分區(qū)策略選擇的定理，提出了“在給定相同的訂單、相同的分區(qū)數(shù)量、相同的分批策略和相同的集群優(yōu)化結果時，獨立性并行分區(qū)策

8、略時間上優(yōu)于關聯(lián)性并行分區(qū)策略”和“特定條件下，并行分區(qū)策略時間上優(yōu)于串行分區(qū)策略”的重要結論；通過對大量仿真數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，驗證了定理，并分析了訂單密度、訂單強度、分區(qū)數(shù)量、分批數(shù)量對于策略選擇的影響。
　　 (4)討論了訂單結構與揀選系統(tǒng)的適配問題。通過構建合理的決策單元和輸入、輸出數(shù)據(jù)，構建了能夠解決訂單與揀選系統(tǒng)適配問題的DEA模型，并且分析了給定訂單條件下對不同揀選系統(tǒng)的選擇；分析了訂單密度、訂單強度、分區(qū)數(shù)量、分批數(shù)量各