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一种基于业务总线的分拣业务管理平台的设计与研究
2017年12月07日来源:烟草在线作者:洪光华、晏祥

  烟草在线专稿  在烟草商业物流分拣业务管理过程中,分拣设备承担着商品在仓储环节的性质效用的功能,通过分拣作业对产品进行包装、打码、贴标等一系列产品增值的过程,并最终交付给零售客户,提升客户服务的满意度。分拣设备作为分拣作业核心部件,其设备使用率和产能优化对分拣业务的顺利开展影响巨大。如果说设备部件是分拣设备的血肉、控制系统是分拣设备的神经,那么分拣管理系统则是分拣设备运作的灵魂。当前分拣设备相对独立、分拣管理系统单一配套,系统各自独立,管理维护繁琐。分拣作业基本流程为针对每一条分拣设备系统进行相应操作,设备一旦损坏,分拣业务迁移则需要重新执行上述流程。基于现状,通过 设计一种基于业务总线的分拣业务管理平台尤为重要,通过该平台实现分拣业务做到无关设备,分拣设备、作业任务、业务数据做到统一管理,分拣数据的处理算法由设备层分拣控制程序托管。并针对未来分拣业务趋势,实现时窗分批和智能型分批功能,并附加紧急插单和断点恢复,设备停机时,任务可无缝迁移。同时实现分拣线烟包直下分拣线,直上送货车,为即时送货和集装中转配送一体化提供可能性和前期准备。

  一、 当前作业模式简介

  1、分拣管理系统与分拣设备存在独立的重要关联。

  分拣管理系统以配送区域为操作单位,一个批次的分拣任务为单个配送路线上所有客户的订单,对数据订单的处理及优化要根据几条分拣设备进行不同分拣作业的处理及优化,生成不同批次发送到每条分拣设备进行分拣作业。每条分拣设备是独立的,但与分拣管理系统有着重要关联。

  2、分拣管理系统成为单一分拣设备系统的配套管理程序,无法对分拣业务进行管理分析。

  物流配送中心现有分拣作业基本流程为针对每一条分拣设备系统进行相应操作。首先依照设备不同分别从营销管理系统不同接口提取订单数据,并对订单数据按照时间顺序和作业计划进行批次划分。在分拣设备各自的管理程序中进行数据优化处理,形成作业任务,并分别通过不同接口提交到分拣打码任务中心,同时各分拣设备控制程序接收任务,执行各自分拣作业。

  在此过程中,提取数据次数=分拣设备数量×批次数量,据提取操作繁琐,机台数据处理时间过长,设备主动停机时间相应增加,降低了分拣设备利用率,从而影响了分拣效率。

  由于各管理程序本身相互独立,数据存储查询需要分别执行,查询效率低下,数据可靠性无法保证,分拣作业数据EIQ联机分析需求难以得到满足。

  分拣控制程序与分拣线相绑定,系统各自独立,管理维护繁琐。设备一旦损坏,分拣业务迁移则需要重新执行上述流程。

  二、相关理论基础

  基于业务实际需求和流程优化结论,设计总线型分拣业务管理系统,能够实现业务数据统一处理、集中查询。将分拣管理系统同设备层进行分离,对分拣任务执行统一标准。

  与原有分拣管理程序相对比,总线型分拣管理系统能够针对分拣业务进行统一管理,每批次的分拣数据单次操作即可完成,能够在理论上能够实现主动停机时间较少、设备利用率提升、机台操作时间减少的预期。

  三、总线型分拣业务管理平台的设计

平台设计思路总体介绍

  1. 集成分拣线数据处理算法策略

  管理系统前期需要支持多种分拣设备、异形烟分拣线的数据处理算法,具体分拣线的数据处理算法由对应的厂商提供。从实现角度来看,包括提供算法和提供类库等开发接口两种方式。

  其中提供类库等开发接口是由分拣线厂商提供封装好的数据处理算法开发库API,再由分拣业务管理系统进行集成。该方法的好处是可以避免提供算法策略存在的二次开发、准确性难以保证以及对应的算法参数和业务参数双重出现引起的屏蔽和迭代更新问题等缺点。而存在的缺点是当数据处理因‘算法参数’或‘业务参数’原因无法进行时,需要人为打开对应分拣线厂商的系统进行业务参数变更后,再切回到管理系统才能进一步操作,考虑到相关参数变更较少发生以及自身优点,选用类库的方式进行。

  2. 分拣策略载具匹配调度算法

  根据分拣业务数据处理算法结果将分拣任务中每条送货线路设定某一类载具类型(笼车、托盘、STU箱体)进行装箱,这三种装箱方式的调度算法分别如下:

  一)笼车和托盘:根据客户数、包数或条数进行计算。即先设定载具的调度策略‘客户数’、‘包数’或‘条数’,再设定载具的最大装载容量,最后载具调度管理时,依据这两个参数进行载具调度计算出共需要几个载具、每个载具装几包或几条。同时,针对笼车和托盘的载具,每一个中转区域生成1个铅封码。

  二)STU箱体:根据STU箱体可装载空间尺寸,和分拣任务的烟包信息,进行空间码垛计算,最后形成垛形和码垛序列)。具体过程如下

  (1)首先设定箱体的总空间尺寸,包括长宽高参数;

  (2)其次将箱体划分成n个码垛单元,包括长宽高参数;

  (3)对每个码垛单元设定码垛策略:方向码垛或阶梯码垛;

  (4)再结合某分拣任务的烟包信息,逐项进行空间码垛计算。最后形成垛形和码垛序列;

  (5)针对一个STU箱体,随机生成由字母和数字组成的2位STU箱体铅封码。

  3.分拣输出对象码垛算法

  一)STU箱体空间划分成若干个码垛单元、次序,并明确码垛单元的长宽高空间尺寸

  

  二)针对每个码垛单元,设置原点、和码垛策略

  策略1按方向码垛:即沿长宽高(x/y/z)方向逐个码垛。如下图示意:

  方式一

  策略2阶梯码垛:即按照阶梯状逐个码垛,如下图示意:

  4.分拣过程痕迹化管理

  各自分拣线对打码后叠垛完成未包装的烟包拍摄工业快照,并将快照上传至总线分拣作业管理平台后,以提供集中的烟包照片查询。

  根据烟包照片大小估算存储空间,进行空间存储服务的规划,包括存储空间和传输带宽做出恰当估算。

  上传方式采取参数设定开关,同时提供实时异步上传和定时集中上传接口。上传方式基于FTP技术,由分拣系统按照管理系统的目录管理和命名要求,自行上传烟包照片到FTP服务器。

  平台功能模块设计

  1、分拣作业管理功能模块

  一)分拣数据采集提取

  通过数据接口,按订单日期和送货线路获取订单数据,根据订单线路信息进行汇总分类,汇总数量金额同分拣数据接口汇总中间表核对,判定数据提取是否有效。提取的订单数据至少包含以下主要信息:订单日期、线路ID、线路名称、订单ID、零售户ID、零售户名称、送货地址、送货顺序、联系方式、付款方式、商品ID、商品名称、条数、单价、商品件条比商品条形烟等。订单接口方式主要通过数据库视图、服务等。

  主要功能有:查询未导入线路、按线路导入订单、数据检验、订单删除。

  二)分拣数据处理

  (1)分拣任务分配

  对导入的订单根据卷烟品牌类型,将其拆分成多个分拣任务、并分配到各条分拣线。拆分策略为根据卷烟的“是否异形烟”属性,将每条送货线路订单拆分成“异形烟分拣任务”和“标准烟分拣任务”。同时标准烟分拣任务根据送货区块集中原则和交付装车时限原则对分拣批次和批次内路线顺序集合单线路卷烟条数和烟包数量进行任务统筹,为每个分拣任务分配作业分拣线,形成每条分拣线的分拣作业任务。

  (2)分拣数据处理

  根据每条分拣线的分拣作业任务,通过勾选操作,选择分拣作业任务,点击“处理”按钮,程序使用分拣线对应的处理算法及策略进行分拣任务的订单数据处理,最后将1个原始‘客户订单’拆分形成n个‘分拣订单’,1个分拣订单即1个烟包。其中涉及的总线分拣业务平台的分拣线处理算法及策略以插件方式可进行扩展。

  (3)一号工程数据上传

  分拣任务经过数据处理后,可勾选上传至一号工程分拣中心系统,完成打码的配码数据上传。

  (4)分拣任务调整

  当某一分拣任务进行中,分拣系统需定时或实时将对应分拣任务及明细烟包的分拣状态上传至管理系统。当分拣线出现设备故障且无法修复时,管理系统可对批次中未完成任务序列进行派生继承处理,重新生成任务,并发送一号工程分拣中心。同时该分拣任务能够被新分拣线读取。

  三)载具调度管理

  在对分拣任务的数据处理后,根据处理结果同时依照分拣任务中的线路订单数据,根据线路属性判定调度载具的类型(笼车、托盘、STU箱体),并依照逐条线路进行码垛算法的结果确定载具数量,生成被调度的载具列表,并确定随机铅封字符,由发货员进行铅封的制作(笼车托盘的载具类型以车为单位制作,箱体载具则每箱体均生成制作)。确定载具调度指令序列(载具更换节点、烟包载具对应关系)发送给分拣线控制系统。

  四)封铅码打印

  (1)按线路打印所有封铅码

  按日期查询出所有送货线路对应的分拣任务,并通过勾选(全选、反选、从此选)或筛选方式,选择打印对象。最后进行所有载具封铅码的直接打印,或先预览再打印。

  (2)    按载具打印封铅码

  按日期查询出所有送货线路对应的分拣任务,点击1个分拣任务并显示所有的载具,并对载具通过勾选(全选、反选、从此选)或筛选方式,选择打印对象。最后进行载具封铅码的直接打印,或先预览再打印。

  五)送货小票打印

  (1)按线路打印送货小票

  按日期查询出所有送货线路对应的分拣任务,并通过勾选(全选、反选、从此选)或筛选方式,选择打印对象。最后进行直接打印,或先预览再打印。

  (2)按烟包打印小票

  按日期查询出所有送货线路对应的分拣任务,点击1个分拣任务并显示所有的烟包,并对烟包通过勾选(全选、反选、从此选)或筛选方式,选择打印对象。最后进行直接打印,或先预览再打印。

  2、查询监控

  一)作业进度监控

  监控当天作业总分拣任务数、完成进度、已用时、预计用时等,如图:

  

  二)分拣进度监控

  对每条分拣线的分拣任务或分拣包数进行作业进度监控

  也可以选择某条分拣线,进行详细监控。

  三)分拣任务详细查询

  按照分拣线、分拣日期、分拣状态查询分拣任务信息,以及分拣订单信息和分拣状态。

  选择分拣任务中的每个分拣订单,根据烟包明细、烟包快照、烟包所在载具位置, 进行对比查看,以便分拣差错时快速溯源。示意图如下:

  

  四)烟包查询

  可根据选择分拣任务中的分拣订单,根据烟包明细、烟包快照、烟包所在载具位置, 进行对比查看,以便分拣差错时快速溯源。

  3、基础信息管理

  一)分拣线管理

  提供对分拣线维护管理,分拣线信息包括分拣线编号、类型、厂商、工控机IP,以及分拣线数据处理算法等。提供查询、增加、修改、启用、禁用等功能。

  二)分拣线储位管理

  将每个货架通道定义为一个储位,每个储位可以绑定一个商品,储位管理功能模块实现储位与商品绑定。

  对每条分拣线进行储位管理,可实现增删改操作,以及储位与品牌绑定、解除、调整。在进行品牌绑定操作时,自动检查该储位是否存在未完成的分拣任务,有则不允许进行变更品牌操作。

  管理系统设置好储与商品绑定后,将分拣线储位绑定信息向分拣线进行数据开放,由分拣线主动获取最新的对应关系。

  三)送货线路载具管理

  可以对所有的送货线路的查询浏览,并维护送货线路与载具的对应关系设置,以及载具的承载容量设置。载具主要包括笼车、托盘、STU箱体。

  四)零售户管理

  零售户在管理系统中主要做查询用途,提供增量更新;一般情况下不进行维护。

  五)商品管理

  管理系统对所有的卷烟品牌进行个性化属性信息的维护,主要包括是否异形烟、件条比、商品条形烟、长宽高等。

  平台接口设计

  平台接口设计过程中,主要需要达到这些效果:每一次经过处理的分拣批次,均产生单个分拣任务。各分拣线自身的作业控制程序,会连接至管理程序数据库,拉取相应的批次分拣任务,分拣过程中,会定时回传刷新分拣任务进度。

  分拣任务内含该批次烟包顺序和相关订单明细,提供状态和进度显示,烟包状态的完成与未完成,批次进度和总进度的数字展示。

  分拣任务迁移,某一分拣批次进行中设备故障时,可对批次中未完成任务序列进行派生继承处理,重新生成任务,并发送分拣中心。同时该分拣任务能够被其他分拣线读取。

  1、分拣储位与商品关系接口

  以数据库视图方式向分拣系统提供最新的储位商品对应关系,由各个分拣系统进行主动从此接口中获取。

  2、分拣任务数据获取接口

  以数据库视图方式或服务方式向分拣系统提供分拣任务数据,由各个分拣系统进行主动从此接口中获取分拣线的作业任务信息。

  分拣任务包括任务信息、分拣子订单信息、订单明细信息。其中:

  •    任务信息:任务ID号、线路、分拣日期,

  •    分拣子订单信息:分拣子订单ID、烟包序、零售户、原始订单ID、订单日期,送货顺序、载具编号

  •    子订单明细信息:商品ID、商品名称、条数、

  •    载具调度信息:载具编号、铅封字符

  3、分拣任务进度更新接口

  以WebService等方式向分拣系统提供接口,由各个分拣系统进行主动调用,向本系统回传分拣任务进度

  一)包信息更新接口

  回传时机:每分拣完1个分拣订单(即1包)调用1次

  回传的信息主要包括以下内容:分拣线ID、分拣任务日期、分拣单ID、分拣订单ID、完成分拣时间

  二)分拣任务信息更新接口

  回传时机:当分拣任务分拣结束时调用1次

  回传的信息主要包括以下内容:分拣线ID、分拣任务日期、分拣单ID、开始分拣时间、完成分拣时间。

  4、接收烟包照片接口

  管理系统FTP方式向分拣系统提供接口,由各个分拣系统进行主动调用并上传烟包照片。

  管理系统存储烟包照片管理方式:首先指定服务器某目录为存储根目录,并在根目录下分目录存储烟包照片。具体方式由分拣系统根据照片目录管理方法,创建日期目录、分拣单号目录,并逐个上传照片。式样如下:

  四、造价评估与经济效益分析

  效率上:实现多种分拣线管理,分拣线任务分配调度下发,做到一次任务分配能够及时、准确下发到多种分拣线;采用了分拣模式算法接口、算法调用模式的分拣数据处理优化、分拣数据导入统一接口;标准作业工单下发接口,一号工程传送单点集中管理;支持异型烟和标准烟合一 ,支持分拣工单顺序转换;在某条分拣线设备有故障时,能够使分拣任务实现无缝迁移;在操作次数上采取,n为分拣线数,A导一个批次数据的时间,可使操作次数节约75%。

  效益上:全年节约分拣费用66.34万元(全年节约工时*每工时产能*单位产能人工费用)(355.5小时*300件/小时*6.22元/件),其中全年节约工时为355.5小时(83分钟/日*257工作日/60分钟)。

  五、结论与前景

  基于业务总线的分拣业务管理平台使得分拣设备与上层管理系统做到了业务功能分离,并加入了设备控制中间层,使得异种分拣设备统一管理成为现实。

  平台为当前烟草物流产能监测和资源智能调度提供可行途径,在满足专门系统专门系统赋予的数据导入、数据处理优化、一号工程传送、下发作业任务等基本功能的同时,建立了通用和统一的业务管理模式,实现了多种分拣线管理、分拣线任务分配调度下发、分拣数据导入统一接口、分拣模式算法接口、算法调用模式的分拣数据处理优化、标准作业工单下发接口、一号工程传送单点集中管理等功能。

  尤其在支持异标合一、支持分拣工单顺序转换、在拣工单任务无缝迁移、分拣线路载具规划管理等方面打通了决策管理系统、配送系统、中转运输管理系统、现场管理系统之间的通路,成为物流作业环节层面的核心枢纽。其中在拣工单任务无缝迁移在行业内商业分拣领域填补了多分拣设备联动的空白。

  平台简化了日常操作,从管理性角度提供了产能优化的可能,并通过承上启下的效用实现烟草商业物流物流活动的联动,在设备利旧、产能冗余、精益管理等方面具有积极的意义。

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