（管理科学与工程专业论文）无线移动式订单拣选系统模型设计研究.pdf

摘要 本文借鉴国内外相关研究成果，结合我国的经济体制、经济结构、企业经 营管理方式特点，分析研究我国订单拣选作业及仓储作业流程，对基于无线局 域网的移动式订单拣选作业流程进行详细分析研究。在研究仓储拣选作业流程 的基础上，运用计算机技术、u m l 建模语言、系统工程知识，研究如何利用适 用的建模方法来建立无线移动式订单拣选系统模型。 通过对我国订单拣选作业以及仓储作业流程研究发现现行的作业方式已经 不能完全适应现实需要，很多现代化的拣选理念和拣选设备以及方式在很大程 度上改变了订单拣选作业的流程，因而我们在分析传统的订单拣选作业一般流 程和利用了无线网络技术、计算机技术以及先进的识别技术的现代订单拣选作 业流程的基础上提出了建立无线移动式订单拣选系统。在正式建立该系统前， 需要对无线移动式订单拣选系统建立模型进行分析研究，在模型的基础之上来 研究如何建立适用于实际的订单拣选系统。 本文提出的建立订单拣选系统模型的方法能够较客观地为进一步开发此类 模型系统提供一个指导性的方法，对于研究开发系统、指导实践都具有重要作 用。利用相关知识以及u m l 建模语言建立无线订单拣选系统模型能够使得参 与开发系统的系统分析员、仓储管理者、程序员以及其他系统开发所涉及到的 人员能够快捷、方便、准确地理解系统，并采用合适的方式来组织系统的设计 过程，减少设计过程中可能的时间浪费，缩短系统开发周期，提高系统开发效 率，节约项目资金无谓的耗损。采用u m l 语言建立简洁适当的无线移动式订 单拣选系统模型能够将有利于程序员了解较为准确的系统需求，得到系统分析 的明确结构，并据此构造程序，从而减少程序编写过程中的冗余语句，使得程 序简便易行并能满足实际需求。同时，通过应用无线移动式订单拣选系统模型， 对其进行相应的优化，使模型在实际运用中能更好地为生产服务。 综上所述，此文深入、系统地分析研究了订单拣选作业流程，利用现代化 的拣选作业技术和设备，无线网络技术，构件化软件开发技术，提出了一个建 立无线移动式订单拣选系统模型的方法。推动计算机技术、u m l 建模语言、系 统工程等相关知识在物流领域的应用，加快国内仓储系统信息化的建设，有利 于为不同规模、不同模式的物流仓储基地提供技术指导，提高社会经济效益。 此文参考了国内外大量的研究文献，跟踪了前沿的物流技术动态，吸纳多 个相关课题的研究成果，同时结合作者自身的经验和体会，提出一些新的理念 和方法。 关键词：无线局域网、拣选系统模型、拣选流程、u m l a b s t r a c t t h i sp a p e ru s e st h ec o r r e l a t i o ns t u d yf o rr e f e r e n c e ，t h i n k i n go f t h en a t i o n a le c o n o m i c s t r u c t u r e ，t h ec h a r a c t e r i s t i co f t h eb u s i n e s ss u p e r v i s o rm o d e ，a n da n a l y s e st h e p r o c e s so f t h ep i c k i n g 叩a n dw a r e h o u s ei no u tc o u n t r y i ta n a l y s e sd e t a i l e d l yt h e p r o c e s si nt h em o v a b l eo r d e rp i c k i n gs y s t e mb a s e do nw l a n a p p l y i n gt h e m a t h e m a t i cm o d e h n gm e t h o d , t h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y , u m l l a n g u a g e ，f u z z y m a t h e m a t i c s ，s y s t e me n g i n e e r i n g , i t s t u d i e s b o w t o b u i l d i n g t h e m o d e l o f m o v a b l e o r d e rp i c k i n gs y s t e mb a s e do nw l a n t h r o u g hi n v e s t i g a t i n gt h ep r o c e s si nt h ep i c k i n gs y s t e ma n dt h ew a r e h o u s ew o r k s ， w ec a nf i n dt h a tt h ec u r r e n t l ya v a i l a b l ew o r km o d e sa r en o ts u i t a b l ef o rt h er e a l i t y a l o to f m o d e r np i c k i n gi d e a s ，e q u i p m e n t sa n dm o d e sc h a n g et h ep r o c e s so f t h e p i c k i n gs y s t e m t h e n , w ep r o p o s et 0b u i l dt h em o v a b l eo r d e rp i c k i n gs y s t e mb a s e d o nw l a n b e f o r eb u i l d i n gt h es y s t e m , w es h o u l ds t u d yt h em o d e lf o rt h em o v a b l e o r d e rp i c k i n gs y s t e mb a s e do nw l a n t h ec h a r a c t e r i s t i co f t h es y s t e mi st h a tt h e l n a l l a g e r $ o f t h ew a r e h o u s e s y s t e ma n a l y s t sa n dt h ep r o g r a m m i n ga u t h o r sc a nr i g h t u n d e r s t a n dt h es y s t e m ，t h a tt h e y 啪a d o p tf i g h tm o d et od e s i g nt h es y s t e m ，t h a tt h e d e v e l o p m e n tc y c l ei ss h o r t e n , a n dt h ee f f i c i e n c yi sr a i s e d t h ew a y , h o wt og e tt h em o d e lo f t h ep i c k i n gs y s t e m 伽p r o v i d ei n s t r u c t i v em e t h o d f o rd e v e l o p i n gt h er e a l i t ys y s t e m i ta p p l i e st h ec o r r e l a t i v ek n o w l e d g ea n dt h eu m l l a n g u a g et og e tt h em o d e lo f t h em o v a b l eo r d e rp i c k i n gs y s t e mb a s e do nw l a n e a s i l yf o rt h ep e o p l e ，w h ot a k ep a r ti nt h ed e v e l o p m e n to f t h em o d e l t h e yc a n u s e l e s sb a n k r o l l ，l e s st i m et og e tt h ea p p l i c a b l es y s t e m t h eu m l l a n g u a g ec a l ls u p p l ya w a y t h a tm a k e st h ep r o g r a m m e ru n d e r s t a n dt h en e e d so f t h es y s t e m ，g e tt h er i g h t f r a m e w o r k , a n dw r i t et h ep r o g r a ma c c u r a t e l y a l li na l l ，b yt h et h o r o u g h , s y s t e m a t i c a la n a l 舛c a li n v e s t i g a t i o na b o u tt h ep r o c e s s ， t e c h n o l o g ya n de q u i p m e n t si nt h ep i c k i n gs y s t e m ，w i t ht h ew i r e l e s sn e tt e c h n o l o g y , b l o c ks o f t w a r ed e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y , t h ea r t i c l ep u t sf o r w a r dam e t h o dt o e s t a b l i s ht h em o d e lo f m o v a b l eo r d e rp i c k i n gs y s t e mb a s e do nw l a n t h o s ei d e a l c a l lp u s ht h em a t h e m a t i c ss e t su pam o l dm e t h o d ，c a l c u l a t o rt e c h n o l o g y , u m l ， s y s t e me n g i n e e r i n g , d a t a b a s et e c h n i q u e ，e t c ，s p e e d i n gl o c a li n f o r m a t i o n - b a s e d i i c o n s t r u c t i o no f t h ew a r e h o u s es y s t e m i ti sa d v a n t a g e o u sf o rw a r e h o u s ew i t l l d i f f e r e n ts c a l e ，d i f f e r e n tm o d e ，a tt h e $ a n l et i m e ，i tp r o v i d e st e c h n i q u eg u i d a n c et o r a i s eas o c i a le c o n o m i cp e r f o r m a n c e t h i st e x tm a k e sr e f e r e n c et od o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lag r e a td e a lo f r e s e a r c h , f o l l o w i n gm o s to f l o g i s t i c st e c h n i q u ed y n a m i cs t a t e ，a b s o r b sm a n yr e s e a r c hr e s u l t s o f r e l a t e dt o p i c s ，a n dk n o t st h ee x p e r i e n c eo f c o o p e r a t o r so u e s e l f a n dr e a l i z ei nt h e m e a n t i m e ，p o i n t so u ts o m en e wp r i n c i p l e sa n dm e t h o d k e yw o r d s ：w l a n ，t h em o d e lo f p i c k i n gs y s t e m ，p i c k i n gp r o c e s s ，u m ll a n g u a g e i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含前其 他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：j 塑堡2 筐日期：达鲤z 笙 旦厶( 目 关于论文使用授权的说明 本人完全了解学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交 论文的复印件，容许论文被查阅和借阅；学校可以公开论文的全部或部分内容， 可以采用其他复制手段保存论文。 4 第1 章绪论 1 1 问题的提出 第1 章绪论 1 1 1 本文研究的背景 许多研究表明，从成本分析的角度来看，仓储执行的作业成本相当于总的 物流成本的7 0 8 0 ，可见，仓储运作效率管理是物流管理的核心环节。要 提升企业物流效率、降低运营成本，必须首先提高仓储作业的效率。影响仓储 成本使之居高不下的一个主要原因是仓库作业流程不顺畅，订单信息处理环节 薄弱，拣选作业方式落后，因此拣选效率低下，准确率也不高。 我国的物流企业常用的拣选方式是拣选单拣选，管理方式是人工管理，同 时，市场上缺少优秀并且适用于我国实际情况的仓储作业管理软件。相比而言， 国外物流管理中的仓储作业都有创新的工作流程和信息化、电脑化拣选系统的 支持，比如说目前很多国外企业都在利用p u t 拣选技术( 即一种集合了信息化、 计算机技术，实用性较强的一种拣选技术) 。由此可见，拣选技术的发展在一定 程度影响着我国的物流发展水平。 随着社会的发展，很多新的技术、设备开始在我国的物流企业里得到了越 来越多的应用。我们可以明显地发现这些技术和设备的应用在很大程度上改变 了我国仓储作业中的拣选作业流程，流程的变化使得我们现行的构建拣选系统 的方式和方法从根本上发生了变化，过去的构建拣选系统方法在现实中不再那 么适应需求，故而我们需要针对变化了的拣选模式和方法进行研究分析，这样， 所对应的拣选系统也应该重新进行分析研究，以期能建立一个适应于现代化技 术和设备的拣选系统。如何利用已有的技术开发出一套实用的拣选系统是我们 的最终研究目标，但是，在此之前我们需要通过对于拣选系统的深入分析，在 拣选作业流程研究的基础上研究建立订单拣选系统模型的方法，分析了如何应 用适当的方法建立无线移动式订单拣选系统模型。 1 1 2 本文研究的意义 本研究课题是在研究仓储拣选作业流程的基础上，运用计算机技术，u m l 建 模语言、系统工程知识，研究如何采用适当的建模方法来建立拣选作业系统模 型，并利用该方法对于无线移动式订单拣选系统的建模进行分析研究。 本课题研究的实际意义表现在以下三个方面； ( 1 ) 通过对拣选作业一般流程以及无线移动式订单拣选作业流程的分析对 比研究，在流程研究的基础上提出如何建立无线移动式订单拣选系统模型，此 建模方法能够较客观地为进一步开发实用的拣选系统提供一个指导性的方法， 对于开发流程、指导实践都具有重要作用。 ( 2 ) 利用相关知识以及u m l 语言建立无线订单拣选系统模型能够使得参与 开发系统的系统分析员、仓储管理者、程序员以及其他系统开发所涉及到的人 员能够快捷、方便、准确地理解系统，并采用合适的方式来组织系统的设计过 程，减少设计过程中可能的时间浪费，缩短系统开发周期，提高系统开发效率， 节约项目资金无谓的耗损。对于程序开发员来说，采用u m l 语言建立简洁适当 的无线移动式订单拣选系统模型能够较为准确地了解系统需求，得到系统分析 的明确结构，并据此构造程序，从而减少程序编写过程中的冗余语句，使得程 序简便易行满足实际需求。 ( 3 ) 建立的无线移动式订单拣选系统模型为实际的系统开发研究提供了设 计蓝图。 通过本课题的研究，也有诸多理论意义： ( 1 ) 推动计算机技术、u m l 建模语言、系统工程、数据库技术等相关知识 在物流领域的应用，加快国内仓储系统信息化的建设。 ( 2 ) 有利于为不同规模、不同模式的物流仓储基地提供技术指导，提高社 会经济效益。 ( 3 ) 推动国内优秀仓储作业管理系统软件的建设。 1 2 相关研究评述 在我们的现实生活中可以发现现代社会的商品品种日益繁多，连锁销售仓 2 储中心不断增多，多品种、高频次的商品拣选作业也在迅猛发展。显然，提高 订单拣选作业效率是十分必要的。 首先，很多研究都表明订单拣选作业是一个标准仓储中心花费最大的一项 活动；其次，仓储中心的许多决策支持系统以及工程项目方案都是与订单拣选 作业相联系的，如储位管理；再次，仓储作业中的多数错误也是拣选人员在执 行订单拣选作业时犯下的。这就是说，订单拣选活动通常也就是仓储活动失误 所产生成本的主要来源；最后，订单拣选作业正变得越来越难管理。困难在于 新作业计划的引入，如及时生产配送概念、消减流通时间、快速反应等新的经 营策略。这些新的计划要求仓储中心更频繁、更准确地为客户配送更小额的订 单货物，将更多的存货单位纳入拣选系统。对服务质量改善的重视使得管理者 从减少作业时间及进一步提高订单拣选准确性的角度出发来重新审视订单拣选 作业1 。 因此针对拣选作业的各种分析研究随之而来，如何利用现代化的各种技术、 设备来降低拣选成本，降低拣选劳动强度和差错率，缩短拣选时间，优化拣选 路径，提高拣选效率是这些研究的目标。 目前在实际应用较多的拣选系统有以下几种：电子标签拣选系统( 有线数 字传输显示拣选系统) 、r f 拣选系统( 无线数字传输显示拣传系统，一种利用 手持式条码扫描终端，利用无线方式，对物件进行条码扫描并且可以根据手持 终端上屏幕显示的文字提示，进行拣选的系统) 、台车拣选系统( 带显示装置的 拣选台车，把计算机中获得的拣选信息，用i c 卡和软盘等载体储存起来的一种 拣选工具，可使用随车携带的条码读取器进行同步拣选、校验订单) 、自动分拣 系统( 使用与小件商品对应的分拣输送机，快速分拣零散单位的商品并确认其 数量) 等等2 。这些拣选系统都利用了比较先进的技术和设备，能适当降低劳动 强度，减少拣选差错率，提高拣选效率。在实际应用中各有优势，但是它们也 都有不足之处。比如说电子标签进行拣选的方式，拥有较高的信息化程度，投 资和维护成本低的优点，缺点是人工拣选的作业强度仍然较高，因此拣选效率 还是不太高。 总之，这些拣选系统在实际应用中能发挥出的效能在于所用者的使用水平。 赵涛主编仓储经营管理 m 北京：北京工业大学出版社2 0 0 4 7 2 刘昌棋主编物流仓储中心拣选系统选择及设计 m 北京：机械工业出版社，2 0 0 5 i 而实际上国内一些中小型甚至大型的物流企业并没有能充分利用这些现代化的 拣选系统，原因有很多，其中一点就是不能有效组织应用与控制这些自动化设 备，不能把这些现代的设备进行有效地整合利用，这样就使业务信息的处理量 和处理速度成为系统运作的瓶颈。 在理论方面，物流领域中被广泛接受的相关拣选作业理论比较多。比如说， 与拣选作业有关的储位管理理论、控管技术的应用发展、拣选作业系统的规划 理论，光导拣选技术等理论。这些理论对于研究分析如何建立无线移动式订单 拣选系统模型的作用不可忽视，提供了相应的理论上的支持。 在技术方面，现代的拣选系统越来越多地应用了计算机、网络技术如智能 系统和专家系统、自动识别技术、通讯网络技术等等。这些可以为将无线移动 式订单拣选系统模型付诸于实践提供了技术支持。 事实上，正是由于现代技术设备的进步，使得传统的拣选作业发生了相应 的变化，但是，与此不相符的是目前有关的软件方面只有大而全的仓储管理软 件而缺少实用的、针对拣选作业的专业拣选系统软件。 模型研究是经实践证明了的较有成效的研究方法。对于各种系统都有其相 对应的模型研究方法。模型的建立，为研究者提供了了解、观察、计量、变换 以及试验系统的方法，从而能够较为透彻地研究系统，因此模型在很多领域中 都有其重要应用。在物流领域中，模型也不少见，很多文献书籍都介绍了建模 的方法、模式在物流领域中的广泛应用，比如说针对物流领域中仓储管理的库 存管理模型、针对货品存放的储位布局模型、针对拣选作业的路径优化模型等 等。但是对于拣选系统而言，我们很难看到针对整个拣选系统的完整的相关建 模研究。 图形建模方法的研究也是随着计算机的发展、普及而逐渐深入，应用也日 渐广泛。由于图形建模方法相比于数学模型而言具有直观、形象、易于掌握和 易于使用等特点，因此在复杂系统建模过程中也不少见。目前应用较广的u m l 语言正是图形建模方法中的一种，在很多领域都有其应用实例。相对于其他一 些流行的面向对象的可视化的建模语言而言，u m l 语言具有表达力更强，更清 晰和一致性更强的特点。随着有关u m l 的开发工具、书籍和培训课程的逐渐推 广，u m l 成为了开发项目的首选方法。虽然如此，在物流领域中采用u m l 语言 4 来对其中某个系统进行建模分析的实例并不多见。 通过如上的说明，我们可以知道对于拣选作业、拣选系统以及建模的研究 并不少，然而把它们作为一个研究整体来考虑，明确地提出利用建立模型的思 想和方法来对拣选系统进行分析研究的思路则不常见。 综上所述，本文正是通过对拣选作业流程的分析以及如何建立相关模型的 研究基础上提出利用u m l 语言来建立无线移动式订单拣选系统模型。 1 3 研究内容、方法与创新点 1 3 1 研究内容 本论文的研究内容主要围绕如何建立无线移动式订单拣选系统模型开发展 开。详细地说主要包括如下几个方面的内容： ( 1 ) 分析仓储拣选作业一般流程以及应用了无线局域网技术的无线移动式 订单拣选作业流程，根据流程分析来进行建立订单拣选系统模型的方法研究。 ( 2 ) 比较分析了常见的几种系统建模方法。 ( 3 ) 在建模方法研究的基础上采用u 札建模语言来建立无线移动式订单拣 选系统模型，为进一步研究开发基于无线局域网的移动式订单拣选系统提供指 导方法。 全文共分六章。本论文是对建立无线移动式订单拣选系统模型的方法进行 的一次系统分析研究。 第1 章绪论。共分三部分：第一部分主要综述研究无线移动式订单拣选 系统所处的各种现实背景以及我国物流拣选作业管理所面临的挑战，引出本论 文的研究论题；第二部分对拣选系统以及图形建模方法、u m l 建模语言的有关 研究成果和现状进行归纳、评述；第三部分着重介绍本论文的研究内容、方法 以及创新点。 第2 章无线移动式订单拣选作业流程分析研究。本章对比分析研究了订 单拣选作业的一般流程以及无线移动式订单拣选作业流程，通过两者的对比分 析研究，给出了有关无线移动式订单拣选作业系统的优越性的说明，同时说明 了建立无线移动式订单拣选作业系统模型的必要性。 本章的重点在于通过对无线移动式订单拣选作业流程的详细分析研究，为 建立无线移动式订单拣选系统模型提供支持。 第3 章系统建模常用方法的分析。本章主要有以下内容：关于数学建模 方法、定性建模方法以及图形建模方法的相关介绍；给出了数学建模方法的优 缺点以及定性建模方法的局限性说明，同时对于图形建模方法中的支持技术、 面向对象思想以及u m l 建模语言的基本知识点进行了分析介绍，也说明了u m l 建模语言与系统开发的一些联系。 本章是为建立无线移动式订单拣选系统模型进行相应的建模思想和方法介 绍，是整篇论文的建模方法技术支持部分。 第4 章利用u m l 语言建立无线移动式订单拣选系统模型。本章主要有四 个部分：u m l 建模语言适用性分析研究、建立无线移动式订单拣选系统的模型 背景分析，需求分析以及模型设计研究。 我们利用了u m l 建模语言中的类图、类的关联图、用例图等来说明了无线 移动式订单拣选作业的背景分析以及系统需求；模型设计研究部分则首先利用 包图对模型结构进行分析研究；其次，给出了无线移动式订单拣选系统中的构 件如何交互以实现用例图所代表的功能；再次，对于无线移动式订单拣选系统 的网络结构进行了分析说明；最后对于系统的物理部署采用节点部署图进行了 相应分析研究。 本章内容是整篇论文的重点内容。 第5 章给出无线移动式订单拣选系统模型的应用实例，对于系统的总体 架构以及硬件和软件部分进行了相应的说明。 第6 章结论部分。此部分是对整个论文的总结，对于所建立的无线移动 式订单拣选系统模型的应用前景等方面加以预测，重申了论文的创新点并指出 了今后进行相关研究时应该深入分析研究的地方。 1 3 2 研究方法 1 系统分析方法 本文的研究自始至终遵循系统分析思想，强调用系统科学指导论文的章节 6 布局及研究对象的内涵，以便保证论文体系结构的完整性。 2 模型分析方法 本文的重点在于利用u 札建模语言来建立相应的模型，把复杂系统的内部 和外部关系经过适当的抽象、加工、逻辑推理变成可以进行准确分析和处理的 问题，从而能够在现实中指导系统的建立和应用。 3 语言描述与图形模型分析相结合的方法 本文在分析研究如何建立无线移动式订单拣选系统模型的过程中，除了在 文字上对系统进行描述外，尽可能地应用各种图表和模型加以说明分析，以保 证开发过程分析的科学性、无二义性和可理解性。 1 3 3 创新点 本文的创新点主要有如下几点： ( 1 ) 分析拣选系统中拣选作业的一般流程以及应用了无线局域网技术的移 动式订单拣选作业流程，在流程分析的基础上研究如何建立无线移动式订单拣 选系统模型； ( 2 ) 分析研究了复杂系统建立模型的一些方法，在此基础上给出了利用u l i l 建模语言建立无线移动式订单拣选系统模型。 该拣选系统模型特征：使参与开发系统的仓储管理者、系统分析员、程序 编写者快速准确地理解系统，采用合适的方式来组织系统设计过程，缩短系统 开发周期，提高系统开发效率。； ( 3 ) 将该建模方法应用到实际中，给出了针对多货物品种、小物品的仓储 中心而设计的基于无线局域网的移动式订单拣选系统实例。 1 4 本章小结 本章的主要内容包括了论文选题的学术背景和实际背景，国内外相关领域 研究的有关评述以及论文的研究内容和路线等。 首先，说明了我国目前拣选作业面l 艋的各种环境变化，分析了无线移动式 订单拣选系统开发研究的重要性，从而指出了建立相应的无线移动式订单拣选 7 系统模型的前提作用和重要意义，明确了本论文的选题和主攻方向。 其次，通过对拣选系统以及建模方法的相关研究进行了评述，分析了现有 的拣选系统及其管理方面研究的不足之处，强调了本论文研究的必要性和重要 性。 最后，指出了本论文的研究内容、研究方法以及创新点。 8 第2 章无线移动式订单拣选作业流程分析 2 1 订单拣选作业一般流程分析 首先，我们对于订单拣选进行概念上的界定。所谓的订单拣选 ( s i n g l e o r d e r p i c k ) 主要是针对每一张订单，拣货人员巡回于仓库内，将客 户所订购的商品逐一由仓储中挑出集中的方式，是比较传统的拣货方式。其优 点是作业方法单纯，订单前置时间短，导入容易弹性大，拣货人员责任明确， 拣货后不需要进行分类作业，适用于小批量货品订单的处理3 。缺点则是当货品 品项较多时，拣货人员行走路径较长，拣货效率较低；在传统的订单拣选过程 中，现代化技术、设备利用率不高，现代化程度不高，作业效率低。 所说的订单拣选作业一般流程是指一种传统的手工操作为主的流程。即， 拣选人员根据拣货单逐一进行拣货，同时当拣货作业完成后，需要手工填写拣 选单，并反馈拣选信息。这样，拣选人员的劳动强度大，误差率较高。而且为 了简单地说明订单拣选的基本过程，此处所说的订单拣选是针对单订单拣选即 订单到达后即可开始进行拣选作业而不对订单进行相应的订单处理工作。 具体相应的拣选作业流程如图2 - - l 所示： 生成拣选清单卜叫拣选调度人员卜+ | 确认拣选人员 缺货处理 等待下一次1 i 反馈拣选信息。相关人员 拣选任务r 卜_ 进行有关信息处理 按拣选单进行拣选作 业，同时确认拣选货品 妻竺箩 p 磊西虿百_ 再次核实 图2 1 订单拣选作业一般流程图 ( 1 ) 根据到达的订单需求生成拣选订单，传送给调度人员，调度人员考察 现有的空闲拣选人员，进行相应的拣选人员安排。 ( 2 ) 拣选人员带拣选单，按单进行拣选作业( 一般地，拣选路径是不预先 进行安排而是根据拣选人员的经验选择路径) ，拣选同时进行货品品名和数量等 3 ( 美) 弗雷兹著当代仓储及物料管理 m 刘庆林译北京：人民邮电出版杜，2 0 0 4 2 9 相关资料的确认，此时如果存在缺货情况，则进入缺货处理环节( 此处我们仅 仅考察拣选作业不对缺货情况进行说明，但是如果发现缺货的话，拣选人员应 进行缺货登记以便更改库存数据信息) 。 ( 3 ) 拣选人员拣选货品完毕后，集中所拣选的货品，并再次按照拣选单进 行核实，如有差错，则需进行纠正，重新拣选出所需的货品以及相应的数量。 通常，这一步在很多仓储中心会安排专有的人员进行复查核实货品。 ( 4 ) 拣选人员反馈拣选信息，相关人员根据其反馈信息对仓储货品的变动 进行相关的登记处理，以保证仓储库存资料的正确性和相对时效性。 ( 5 ) 本次拣选作业结束，该拣选人员处于空闲状态，等待下次的拣选任务。 总而言之，虽然随着科技的发展，少数大型物流公司开始应用电子标签辅 助拣选，l l f 辅助拣选，i c 卡拣选等一些基于现代信息技术的自动拣选方式，但 是在一般的仓储拣选作业过程中，这些设备和技术没有得到有效综合地利用， 显然这样就使得拣选过程中的业务信息处理量和处理速度成为运作的瓶颈，存 在着一些明显的不足之处： ( 1 ) 相关的文字处理工作多，基本上靠人员手写录入，因此，人为影响因 素大，数据的差错率高，拣选效率低、速度慢，拣选准确率低； ( 2 ) 拣选作业所需要的人数较多，这样不仅增加了管理难度，而且拣选效 率并不会因为人数的增多而提高，反而会下降： ( 3 ) 拣选过程中受设备、技术以及人为因素的影响，数据信息不能实时有 效地传输交换，实效性较差； ( 4 ) 由于对拣选作业流程的研究不甚深入，因此在市场上都是大而全的物 流软件，欠缺易操作的专业拣选作业系统软件。 2 2 无线移动式订单拣选作业流程分析 在现实社会中，对于订单拣选作业进行研究，发现应用了一些现代化的技 术手段和设备后，订单拣选作业的流程与传统的订单拣选作业流程会发生相应 的变化从而产生不同的效果。比如说，为了提高拣选效率，我们可以考虑在拣 选作业过程中加入一些先进的设备如i c 卡、自动识别器等，这些技术设备的加 i o 入会让拣选作业流程有相应的变化。为了更好地说明，我们以自动化或半自动 化拣选系统为例来进行分析。 我们以自动操作的存取系统( a u t o m a t e ds t o r a g e r e t r i e v a ls y s t e m ， a s r s ) 为例来进行说明。 小型a s r s 是一个带有通道的封闭式系统，只有放下一台存取设备的空间。 它们装有扫描器，可以检测到箱柜上的代码。存取设备按照所指示的顺序移动， 操作人员将数据输入通道底部计算机或经过一个复杂的运算法则排列出一个提 货顺序来提取货物，并将已提取的货物信息传回操作台。a s r s 的运输速度非 常快，因为它通常有两个独立的电动机可以使两个轴以不同的速度旋转。同样， 操作员将一个箱柜卸载时，存取系统可以提取另一个，将它放在存放处4 。 这时候我们可以得出一个关于a s r s 系统较为简单而典型的拣选流程，如 图2 2 所示。 带有代码的 货品入库 更新货品数据 订单到达 + | 输入拣选订单卜_ _ | 拣选货品查询 甏嚣h 生麟货路径隧足磅 i 瓣卜一缺货处理i 图2 2a s 骼系统订单拣选作业流程图 ( 1 ) 货品到达后将货品贴上相应的代码，将货品存入相应货位。以便拣选 人员可以利用a s r s 系统中带有的扫描仪在拣选货品时进行检测货品代码。 ( 2 ) 根据到达的订单需求生成拣选订单，将订单输入计算机。传送给空闲 拣选人员。 ( 3 ) 拣选人员根据订单查看计算机中的货品记录，确认是否有足够的相应 货品。如果没有相应货品则进入缺货处理环节；如果货品有相应存货且存货满 足订单需求，底部计算机经过一个复杂技术法则排列出一个拣选路径指示拣选 人员进行拣选作业。 ( 4 ) 拣选货品的同时进行信息的反馈以便更新计算机中的货品相关数据信 息，以保证仓储库存数据的正确性和时效性。 ( 5 ) 本次拣选作业结束，该拣选人员处于空闲状态，等待下次的拣选任务。 4 蔡临宁编著物流系统规划建模及实例分析 m 北京：机械工业出版杜。2 0 0 3 9 l l 显然，应用了先进技术设备的a s r s 拣选系统的拣选作业流程与传统的拣 选作业流程是有区别的，这些变化和区别正是拣选系统效率提高所在之处。比 如说，在 s r s 拣选系统中，拣选人员录入相关数据信息的方法即可以减少人 工手写录入的差错率；拣选货品的同时进行信息的反馈可以及时进行系统的货 品信息更新，保证了数据信息的实时性；拣选路径的合理运算则从根本上减少 了拣选时间，提高了拣选效率。 由以上分析可以看出，如果要提高拣选系统的拣选效率，则需要将一些现 代化的技术设备应用到拣选系统中。如何在系统中整合这些看似分散的技术设 备，使之能有效地得以利用是我们的任务。为了完成这个任务，我们则需要对 所欲构建的拣选系统进行流程分析，进行建模分析。 本小节即对无线移动式订单拣选系统的作业流程进行分析，以便为下一步 的拣选系统模型建立提供一定的建模基础。 我们所希望建立的无线移动式订单拣选系统是指应用了计算机技术、网络 技术、条码采集技术等等现代化技术的一个拣选系统。一个理想的完整的移动 式订单拣选系统应包括以下几个硬件部分：计算机网络( 计算机网络硬件、软 件及接口) 、信息处理和存储系统、移动式拣选台车、信息采集设备( 条码扫描 器、射频识读器等) 、订单打印设备等。 因此如果我们能够有效地整合这些技术、设备，那么我们将能够得到相应 的无线移动式订单拣选作业操作流程见图2 3 ( 1 ) 主机系统根据业务要求生成拣选指令。 ( 2 ) 主机系统通过无线网络检索出空闲拣选台车，并向空闲台车下达拣选 作业单。 ( 3 ) 移动终端系统接收拣选作业单。拣选人员按照显示器上的指令及路 线图，移动台车读取库区货位和货物代码，并将其传输给主机系统。 ( 4 ) 主机系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示 拣选人员将货物从库区货位搬出。 ( 5 ) 无线终端系统将操作结果通过无线网络传输给主机系统。主机系统更 新系统中的货物信息数据。 ( 6 ) 主机系统根据储位信息，确定拣选台车当前所在的位置，并勾画出拣 1 2 选台车的走行路线图，进而根据新的订单及时确定最优的拣选台车调度方案。 ( 7 ) 主机系统指示拣选人员下一个拣选任务及行走路线。 ( 8 ) 移动终端系统将操作结果通过无线网络传输给主机系统，主机系统更 新系统中的相关数据。 ( 9 ) 拣选人员完成操作后，按“确认”键，表示拣选完毕。并将此移动 台车归入“空闲台车”队列，等待下一个指令。 无线移动系统 操作或状态 无线网绍传输主机系统 ( 车载微机终端) i 通知空闲移动 生成拣选指令 无 0 i 拣选台车作业j 线 接收拣选作业生成最优拣选 移 单按指令作业 方案拣选路径 动 确认拣选台车 l 确认库区储 当前所在的位 订 走并将库区位| 卜一_ | 位、货物代码 一拣选台车的行 萱 置，并勾画出 拣 的货物取出ii 及行走路线 走路线图。进 选 而根据新的订 作 单及时确定最 优的拣选台车 业调度方案 流 储位和货物编1 将储位编码和 号信息讲入秉# 一 货物编码传输 程 动终端 给主机系统 更新系统中的 ( 搜索) 相关数据。对 比核实货物信 按显示路线行l l 接受下一货物l 一黼黼卟 复点和补货指 一搦撕令及拣| 卜 息( 同时下达 位的货物取出r l 选路径 令) 2 3 两者对比研究 圈2 3 无线移动式拣选操作流程图 通过对传统订单拣选作业流程和概念上的无线移动式订单拣选作业流程两 者的分析，我们可以明显地得出实施无线移动式订单拣选作业将可以拥有如下 优势： ( 1 ) 减少文件工作：由于所有作业登录的资料、库存记录等皆存于计算机 的资料库，因此可减少文件的分发抄录工作，降低了拣选作业中的人员文字工 作强度，减少了文字上的差错发生率。 ( 2 ) 提高拣选效率：由于无线移动式订单拣选系统根据专家系统等自动确 定优化拣选方案，效率高、速度快，因此在同样人力使用条件下可提高工作效 率。 ( 3 ) 交互式信息交换：能够及时提供进货上架、补货、拣选等作业的指示、 确认与错误更正。 ( 4 ) 提高在库货物资料的正确性：由于无线移动式订单拣选系统是及时地 对于在库的各储位及各作业时点的资料进行控制管理，所以可正确地掌握每一 时刻的在库资料。 ( 5 ) 提高时效性：因为无线移动式拣选系统是及时传送处理，可以提高各 项作业的时效，而不会有文件因输入( k e yi n ) 时间的延迟而耽误时效。 2 。4 本章小结 本章主要针对传统的拣选作业一般流程，以现有的a s r s 拣选系统作为例 子，发现应用了现代化的技术、设备将使得拣选作业的流程发生了相应变化， 流程的优化能有效地提高拣选作业的效率。因此，相比较于传统的拣选作业， 我们有必要对于无线移动式订单拣选系统进行模型建立分析研究，从而能够在 模型建立后的基础上指导无线移动式订单拣选系统的正式建立。 1 4 第3 章系统建模常用方法 关于系统模型，我们可以这样来理解：系统模型一般不是系统对象本身， 而是现实系统的描述、模仿或抽象，用以简化地描述现实系统的本质属性。它 必须反映实际，又必须高于实际，是一切客观事物及其运动形态的特征和变化 规律的一种定量抽象，是在研究范围内更普遍、更集中、更深刻地描述实体特 征的工具5 。系统是复杂的，系统的属性也是多方面的。对于大多数研究目的而 言，没有必要考虑系统全部的属性，因此，系统模型只是系统某一方面本质特 性的描述，本质属性的选取完全取决我们对于系统研究的目的。所以，对同一 个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型；另一方面，同一种模 型也可以代表多个系统。这样，我们就可以通过建立起来的某种系统模型去指 导类似系统的建立。 对于系统建模，在实际的建立模型过程中会用到很多种方法。常用的有数 学建模方法、定性建模方法、相关对比分析法、情景分析法以及基于图形的建 模方法等等方法。下面我们分别对于数学建模方法、定性建模方法、以及图形 建模方法来进行分别介绍、比较。 3 i 数学建模方法 数学建模方法简单地说就是指用数学方法如数学表达式、图像、图表等描 述系统结构和过程的模型，它由常数、参数、变量和函数关系组成。 数学建模方法的步骤如图3 1 所示。 数学建模方法具有以下优点： ( i ) 它是定量分析的基础。在自然科学与工程技术领域里，数量的不准确 将导致质量低劣；在社会科学领域里，没有定量分析会使人心中无数，造成决 策失误，引起不必要的混乱。因此，采用数学模型进行定量分析已成为当代自 然科学和社会科学进一步发展的共同要求。 5 粱军、赵勇主编系统工程导论 m 北京；化学工业出版社，2 0 0 5 1 ( 2 ) 它是系统预测和决策的工具。可以利用系统已有的数据建立预测模型， 用来预测系统的未来状态，为正确决策提供依据。 图3 一l 数学建模方法步骤图 ( 3 ) 它可变性好，适应性强，分析问题速度快，省时省力，而且便于使用 计算机。因此，数学模型解决了对系统进行定量描述的问题，而且为计算机模 拟提供了条件，所以它是系统分析中最重要的一种模型。 数学建模方法尽管具有上述优点，但是在解决实际的问题中也有不足之处： ( 1 ) 对于建模者而言，需要对于数学语言有比较深入的了解，能准确地驾 驭数学工具； ( 2 ) 有时候为了能使用某种数学公式、原理，将现实中的问题抽象后，有 可能对于模型的建立有较大的影响，这样对于模型而言很可能是一个理论上可 行而现实中没有办法解决实际问题的空中楼阁； ( 3 ) 数学模型一般是抽象、繁琐的方式，所表达的系统结构及相关联系不 太清晰，不易于实现简洁、形象的人机交互，从而在很大程度上限制了计算机 技术来支持建模过程的效果。 1 6 3 2 定性建模方法 复杂系统通常具有系统结构的多层次性、子系统模型的多样性，相互关联 的复杂性，目标的多重性，信息的不确定性，以及由此决定的处理方法的多途 征等等特征。对于这类系统的数学描述或者建模相应地需要有非传统的语言和 工具，其中定性方法具有较重要的地位。定性建模指的是建立定性物理模型的 过程，其中心问题是如何把一个系统分解为各自独立的单元，使其可以从单元 行为及系统结构推出系统的行为，是系统科学中建模思想和人工智能思想的一 种结合。 建立出来的定性模型是物理系统的定性描述，是知识表达的一个重要方面， 它必须能够描述系统的定性和定量两个部分知识。定性建模的方法首先是针对 物理系统提出的，定性推理的研究为定性建模提供方法。定性推理注重用抽象 的形式进行系统建模，对物理现象的动态行为，如状态平衡、振动、反馈等等， 不使用连续变量的数学、微分方程而进行预测说明。近来，这一思想被用于复 杂系统智能控制时的知识表示，如对动态系统行为的定性描述，以及对控制决 策的定性表示。并且，定性和定量相结合形成定性定量描述。随着定性推理的 研究逐渐成熟，定性建模已经广泛应用于系统仿真、社会经济领域的分析与预 测、复杂系统监视、故障监测与诊断以及控制系统设计等方面。 定性建模方法一般包括因果关系建模方法、归纳推理定性建模方法、利用 状态转换概率定