一种快递处理中心内部场地工艺设计方法
【专利摘要】本发明提供一种快递处理中心内部场地工艺设计方法，运用极限效率分析法对物料搬运系统性能进行了分析，以比较不同的包裹分拣系统概念；运用图论和网络理论，采用流量检查器，来检查系统布局中的流量密度；运用排队理论和生产系统无缝供应链理论进行静态仿真和优化，以分析整个流程，评估资源需求，所有最重要处理区域中的缓冲要求，并对其处理时段进行同步；进行动态工作规划以评估设施内所需操作员的数目；对提出的分拣系统解决方案进行动态模仿真，从而对参数进行优化。本发明基于快递业务流量作业窗口，通过物料搬运系统极限效率分析法，对快递处理元素进行动态工作规划，完成逻辑元素实体化过程后，形成内部场地物理布局。
【专利说明】一种快递处理中心内部场地工艺设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于物流【技术领域】，特别涉及一种快递处理中心内部场地工艺设计方法。
【背景技术】
[0002]由于中国自入世以来经济飞速发展，因此不仅国内货物运输呈爆炸性增长，与国外的货物交换也得到了加强。预计未来几年经济发展形势良好，这也可支持和证明了快递服务业务量日益增长的势头。因此物流公司对于快递处理中心内部场地的需求一直在变化和增长，如何规划设计快递处理中心的内部场地，使其既能够满足当前需要，又能快速灵活地适应未来的变化和增长，是处理该类问题的难题。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种快递处理中心内部场地工艺设计方法。
[0004]本发明的技术方案是，一种快递处理中心内部场地工艺设计方法，包括以下步骤:
[0005]运用极限效率分析法对物料搬运系统性能进行了分析，以比较不同的包裹分拣系统概念；
[0006]运用图论和网络理论，包括采用Dijkstra算法的流量检查器，来检查系统布局中的流量密度；
[0007]运用排队理论和生产系统无缝供应链理论进行静态仿真和优化，以分析整个流程，评估资源需求，所有最重要处理区域中的缓冲要求，并对其处理时段进行同步；
[0008]进行动态工作规划以评估设施内所需操作员的数目；
[0009]对提出的分拣系统解决方案进行动态模仿真，从而对参数进行优化。
[0010]本发明基于快递业务流量作业窗口，通过物料搬运系统极限效率分析法，对快递处理元素进行动态工作规划，完成逻辑元素实体化过程后，形成内部场地物理布局。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是某物流集散中心布局中运用的极限效率分析示意图
[0012]图2是人工分拣与自动分拣成本比较示意图
【具体实施方式】
[0013]一种优良的快递处理中心内部场地是一个充分展示模块化、冗余度、可靠性和扩展性的系统。能够根据真实的预定业务量来扩展系统性能，能以同一操作将资源灵活地分配至不同位置，无需针对附加设备为操作员提供额外培训，极大地减少扩展附加模块所需的工程量，最大程度地减少维护程序、备用件物流、培训和文件编制。模块化还将延伸至扩展建筑，而扩展建筑基本上是复制一期施工的建筑。
[0014]快递集散中心的系统设计可保证即使在分拣机之类核心子系统意外停车期间，流量仍将轻而易举地沿剩余的输送线路被改道投递至最终目的地。
[0015]冗余功能设计的基本原理是，寻找附加设备和相关成本之间的最佳平衡，以便提高系统利用率并确保及时投递。
[0016]所规划的系统应以这种方式进行优化，并通过在该概念和规划阶段进行静态和动态仿真而得到验证。
[0017]可以对系统进行扩展，使之为增长量提供支持。扩展工程对分拣作业的影响将达到最小，而且无论如何也完全不会中断这些作业。
[0018]通过修建扩展建筑，分拣能力将扩展，使整个系统能力将会翻番。该扩展建筑实际上是复制第一个建筑。
[0019]起始区域和目的地区域之间为直线流程，没有多余的偏移和转弯，这可以保持最少的输送时间，还可减少整个建筑体积，从而在最大程度上减少投资，并使主建筑内行政空间和办公用房的整合成为可能。
[0020]本发明所述的极限效率分析法，是指，
[0021]一般的预期是为下一个客户复制已为特定客户设计并实现了的系统，而仅对现有设计和理念进行少量的修改。为确保此类预期的可行性，基于经验和科学方法进行了系统地检验。
[0022]结果显示，复制现有系统可适用于低吞吐量和低性能的小型系统，但完全不适合与外部世界有广泛关联并具备复杂内部操作流程的大型高性能系统。
[0023]具体来说，运用基于众所周知的科学理论所产生的方法来进行证明系统解决方案正确性的物流和搬运设备计算，以检查不同系统解决方案的物理局限性，并为做出的决策提供支持。
[0024]本发明所述的流量检查器，是指，
[0025]在开始有关布局的详细设计工作之前，重要的是证明精心设计的基本概念能够支持物流，而不致遭遇瓶颈或子系统过载。通过软件工具，用于检查大量输送段的积聚量，以避免出现瓶颈。
[0026]使用这一工具，能够以静态方式模拟不平衡的负荷方案。
[0027]本发明所述的静态仿真，是指，
[0028]在静态仿真工具中，以相互关联和系统分析的方式列出了不同的操作流程。各种结果在显示必要资源并显示最重要流程未来业务量的缓冲需求的图表中得到了汇总，并就针对直达各处理区域前部的流量而进行的不同时段的同步、流程吞吐量以及操作概念提出了建议。
[0029]本发明所述的动态工作规划，是指，
[0030]运用动态工作规划工具，能够获取有关整个流程所需人力资源的信息。结合静态仿真结果，还可以使用这些数据来确定各工作区域的工作空间、机械设备和硬件设备。
[0031]本发明所述的动态仿真，是指，
[0032]动态仿真工具可以就系统在不同操作状态中的性能提供最可靠的信息。不过结果仍直接取决于输入数据的质量和准确度。遗漏信息将必须由假设所取代，而假设则通常基于过去的经验和现有的设备。
[0033]在仿真包裹分拣系统和文件分拣系统的过程中，已经对许多关键方案进行了分析，其中包括:
[0034]?最大系统吞吐量
[0035]?不同分拣机或区域的故障
[0036]?不均衡的卸载操作
[0037]?不均衡的目的地卸载
[0038]关于文件分拣处理的结果，已经逐渐被加入最终设计，并影响了:
[0039]?对最佳系统配置的确定(按格口数目、抵达时间分布和分拣时段而配置的机器数目)
[0040]?对处理时段的确定
[0041]?在考虑可获取的机器能力、时段、抵达时间、容量和运输工具顺序的情况下，对操作概念的确定
[0042].对处理规则的确定
[0043]某快递处理中心中的设计结果表明，以64个卸车位、80个装车位为前提，比较和分析在不同分拣需求下自动分拣方案和人工分拣方案的年运行成本。
[0044]业务处理需求超过1.4万件/小时应考虑自动分拣系统。业务处理需求越高，自动分拣机在成本方面优势更明显。随着人员成本的逐年升高，自动分拣机在成本方面优势也将更明显。
[0045]自动分拣成本包括供件人员成本、补码人员成本、入格人员成本、自动分拣机折旧和自动分拣机电费。人工分拣成本包括初分人员成本、分拣人员成本、皮带机折旧和皮带机电费。
[0046]例如，XX快递公司XX分拨中心XX路自动分拣项目是为XX公司XX长线发出业务专门设计的工程，专用于处理所有由XX本地网站揽收，并在本场地卸车的长线快件，经卸车，传输，粗、细分拣，解包，集包，装车等环节，将快件运往全国。两期工程分别位于XX路处理场地南楼所属的西侧部分和东侧部分，占地面积共约15，700平方米。本项目为XX分拨中心XX路自动分拣系统建设的一期工程，位于XX路处理场地南楼所属的西侧部分，占地面积约9，745平方米左右。
[0047]I)设计基础
[0048]根据XX公司的统计数据，XX路处理场地2013年每天需处理7.2万票长线发出快件。其中，外走快件5.65万票，占比78.56% ;包、袋1.54万票，占比21.44%。所有快件中，面单信息齐全的快件占比85.42%。
[0049]其中大城市互换量为总业务量的10%，因此，每天需分拣业务量为6.5万件。综合考虑外走物品和总包比例、体积占比，自动分拣业务量确定为需分拣业务量的70%，即4.5万件。每日分拣作业时间为7个小时。
[0050]名址信息的完整和准确是实现自动分拣的基础和关键因素。经过多次实地调研取数，XX快递公司XX分拨中心到达件信息可用的约占86.46%，录入准确率为85.42% ;信息不完整但可通过名址库比对自动补齐的约占1.04%;信息缺失或错误的占13.54%。因此，名址信息质量已经基本达到了配置自动分拣机的基本要求。
[0051]2)总体布局
[0052]根据设计原则和业务量预测值，设计南楼接收来自XX本地承包商的快件，分拣所有在本场地卸车的长线快件。南楼东西两侧(一、二两期)各配备一台交叉带自动分拣机，共有64个卸车车位，80个装车车位，负责106个路向的分拣集包。方案总体布局如图所示:
[0053]一期方案(南楼西侧)的细节包括:
[0054]?南楼东侧为卸车位，共32个卸车位，分南北两侧，各16个卸车位，快件粗分4路，一路为未集包的小件传输线，两路为上分拣机的传输线，另一路为大件与无需开包的人工分拣传输线。
[0055]?南楼西侧为装车位，共40个装车位，分南北两侧，各20个装车车位。
[0056]?南楼西侧配置南北2条人工分拣线，合计40个大件装车线。
[0057]?南楼东侧，南北卸车位中间场地，为未集包小件开拆及分拣场地。
[0058]?南楼西侧搭建5米高的钢平台，上面配置一套自动分拣机。
[0059].自动分拣机采用两点供包形式，每点采用8个供件台，合计16个供件台。
[0060]?分拣机共有47个分拣格口，其中40个格口可与大件装车线合流并直接装车，7个落地缓存，另外有两个收容格口。
[0061]3)流程分析
[0062]-卸车
[0063]一期方案分为南北两个卸车区，各16个卸车位，要求网点装车时必须将快件按南北路向粗分为两路。卸车时车辆将快件分别运至南北两个卸车区进行卸车(如先将南路的快件卸在南侧的卸车位，再将车辆开到北侧，将北路的快件卸在北侧的卸车位)。标准快件卸在计泡机上，超规格件、保价件卸至其他场地上，不上设备，直接人工处理。如果分拣机未开机，快件可暂存在一楼。
[0064]——初分
[0065]卸车人员将未集包快件倒在小件集包传输线。
[0066]大件快件及无需开拆总包经过人工扫描，计泡后通过转盘分路器初分为3路，两路上自动分拣机传输线，一路上大件传输线。
[0067]作业高峰时，卸车时将快件直接卸在计泡机边上的地面上，利用换车时间进行快件计泡。
[0068]——传输
[0069]未集包快件通过小件传输线传输至内场地集包作业区(南北卸车位之间场地)。
[0070]可上机的快件通过两条南卸车位传输线、两条北卸车位传输线分别传送至分拣机的西侧8个供件台和东侧8个供件台处，等待供件。大件与无需开包的总包通过大件传输线分别送至南北人工分拣线。
[0071]——供件
[0072]传输至供件台的分配系统可考虑使用斜带分配方案，或摆臂分配方案。自动分拣机供件人员在扫描快件时直接把包裹放在供件台上进行供件。
[0073]除人工供件方案外还应有自动供件方案供选择，在设计时已考虑自动方案的无缝升级。
[0074]若人工供件台改成自动供件台后，两侧自动供件台仍各应保留一个手动供件台，在钢平台上提供集包、缓存包裹的分拣功能，以匹配整机效率。
[0075]——分拣
[0076]称重人员将小件传输线上小件拿下并扫描称重。小件分拣人员在内场地进行分拣集包后，将总包传输至末端，并按路向放置相应人工分拣线。如需实现亮灯分拣，则应在传输线末端进行扫描并将快件排队。
[0077]小件集包后分南北两路，分别传送至南北人工分拣线，进行排队。分拣时，通过亮灯提示(当快件即将到达工位时，会亮灯提示操作人员，操作人员只需看一定范围内的快件，无需查看经过自己的所有快件)，由人工将快件拉下，暂存，等待装车。大件通过亮灯提示，由人工将快件拉下，暂存，等待装车。
[0078]上分拣机的快件，采用人工摆件，将快件面单向上，放在供件台上进行上机分拣，也可采用人工扫条码后，放在供件台上进行上机分拣(这种操作快件可以随便摆放，无需面单向上)。分拣机通过自动识别，将快件分拣到相应的格口，暂存，等待装车。
[0079]-装车
[0080]装车时，由人工将所需装车的快件放在装车胶带机上进行装车。
[0081]小件物品通过自动分拣直滑槽落到相应传输线，大件物品与小件物品合并装车位。超大件、异型件通过车辆运输至相应装车位。
[0082]传输线提供较大长度的暂存空间，传输线两侧也提供较大缓存空间，同时建筑柱间多余宽度预留了冗余格口。
[0083]4)效率分析
[0084]卸车总效率可达2.88万件/小时。每台计泡机效率为900件/小时，卸车位有32个，每个工位2名员工。卸车的主要瓶颈在于计泡机效率，考虑在卸车位缓存快件，并在供件同时进行车辆交换。
[0085]初分效率3.6万件/小时。每条卸车皮带机后，设置一个初分工位。初分功能通过转盘实现，转盘将快件分到两个自动分拣机供件台和两条人工分拣线，每个转盘初分效率1200件/小时，共有32个转盘。
[0086]传输效率3.32万件/小时。其中总包传输效率为0.92万件/小时，2条皮带机传输至2圈人工分拣皮带机；小件传输效率为2.4万件/小时，4条皮带机传输至2组供件台。
[0087]人工供件效率大于1.6万件/小时。人工供件方案中，每个供件台效率大于1000件/小时，共16个供件台。自动供件效率大于1.4万件/小时。自动供件方案中，每个供件台效率大于3500件/小时，共4个供件台。自动分拣机实行两点供件，总实际效率1.4万件/每小时。
[0088]人工分拣由2条独立分拣线构成，总效率0.92万件/小时。在自动分拣机不开机的情况下，人工分拣线仍能继续提供相当的分拣处理能力。
[0089]根据以上各环节的效率比较，一期实际总效率可达2.32万件/小时。经过折算，整个系统提供的散件分拣能力约为10.28万票/小时。
【权利要求】
1.一种快递处理中心内部场地工艺设计方法，包括以下步骤: 运用极限效率分析法对物料搬运系统性能进行了分析，以比较不同的包裹分拣系统概念； 运用图论和网络理论，包括采用Dijkstra算法的流量检查器，来检查系统布局中的流量密度； 运用排队理论和生产系统无缝供应链理论进行静态仿真和优化，以分析整个流程，评估资源需求，所有最重要处理区域中的缓冲要求，并对其处理时段进行同步； 进行动态工作规划以评估设施内所需操作员的数目； 对提出的分拣系统解决方案进行动态模仿真，从而对参数进行优化。
【文档编号】G06Q10/08GK104408268SQ201410790086
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】周吉, 方华, 陈波 申请人:上海邮政科学研究院