CN115408840A - 一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，涉及烟草行业自动化分拣、包装领域技术领域，具体的技术方案为：采用计算机仿真技术，对影响分拣打包效率的主要参数进行建模，通过各种参数的组合关系，提供最佳参数组合，精准估计生产时间。该采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，按照经验估计的设备配置，使用本技术方案参数调优的结果可以达到最佳效率，并可以使大品规预先准备更加充分，出库等待预期减少，分拣线和包装线更佳衔接，减少了停顿等待时间，缩短人员工作时长，减少加班安排，降低企业运营成本，并动态发现影响产线效率的关键要素，预警发现故障。

Description

一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法
技术领域
本发明涉及烟草行业自动化分拣、包装技术领域，具体为一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法。
背景技术
目前，在物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术的推动下，各生产领域也迎来了自动化发展的新阶段。不仅仅是烟草行业需要智能化的分拣打包来提高效率。随着销售品种的不断繁多，导致客户购买呈现分散、多批次、小批量且多样化的特点，这对产品产线分拣打包的响应时间提出了更高要求。传统产线在组织生产安排时，主要由人工设定设备参数和安排产线布局，通过长期多次调整参数和布局来达到产线能效最高，当产品品规发生变化时，上述各个关键环节的参数需要重新调整，需要经验丰富的技术专家进行调整，重新布局生产流水线设备，且需要长时间的调试和优化才能达到较好的效率，并且无法通过现有的算法快速准确的模拟仿真。
因此，我们提出一种烟草行业分拣打包产线采用计算机仿真技术提升效率方法以解决上述提出的问题。
发明内容
本发明提供了一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，解决了上述背景技术中提出的产品产线需要经过长时间的调试和优化才能适应产品的问题。
本发明提供如下技术方案：一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其包括以下步骤：
步骤一、根据空间、时间和规格多属性分析历史订单数据，对订单数据按天分组、汇总一天所有品规烟草的订购量，针对订购量对所有日期排序，动态计算每天的品规变化，调整品规配置组合，根据调整的品规，与处理后的每日大品规数据相关联，将每个订单拆解为不同队列；
步骤二、输入设备参数；
步骤三、从每个订单的打包数、每个订单所需等待打包时间和每个订单打烟时间三方面计算订单的打包时间；
步骤四、计算每日订单总用时及效率；
步骤五、多组参数比较总用时，得出最小用时参数组合，多次调整参数计算效率，根据比较得出的最优参数组合，并返回；
步骤六、模拟仿真展现。
优选的，所述根据空间、时间、规格多属性分析历史订单数据的步骤为：订单数据导入、多维度下利用机器学习分析订单数据、订单数据的清洗和预处理；所述订单数据包括日期、商品编码唯一标识、订单编号、订购量、是否异形烟。
优选的，所述态计算每天的品规变化方法为：循环计算每天不同品规烟草订购量并排序，根据参数调整，选出不同范围的高销量的大品规，调整品规配置组合。
优选的，所述每个订单分拣时间的计算方法为：根据条烟间距、缓存区长度、皮带速度循环计算每个订单分拣时间，计算订单打包时间方法为：使用叠垛设备叠垛，叠垛时具有限高，叠垛后进行包装，包装数量*每包用时即为打包时间。
优选的，烟草行业分拣打包流水线包括包装区和缓冲区，整个流水线为同时容纳订单的最大空间，当订单发生拆解时，每个订单按照数据堆栈方式弹出，并补充下一订单的部分或全部数据，计算订单打包等待时间。
优选的，所述模拟仿真展现方法为：根据多次比较得出的最优参数组合，将流水线动态呈现，模拟仿真。
优选的，计算每日订单总用时所用公式为：
Figure BDA0003803274840000031
。
优选的，步骤二中输入的设备参数包括订单间距、立式条烟间距、通道式烟堆间距、标烟、细烟长度、皮带速度、分拣线长度、缓冲区长度、打包限高、打包标烟细烟每层条数及层高和每包打包时间。
与现有采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法对比，本发明具备以下有益效果：
1、该采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，按照经验估计的设备配置，使用本技术方案参数调优的结果可以达到最佳效率，并可以使大品规预先准备更加充分，出库等待预期减少，分拣线和包装线更佳衔接，减少了停顿等待时间。
2、该采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，通过对客户不同月份大量订单数据分析研究，最大程度模拟了现实生活中产品分拣和打包的场景，适用于烟草行业自动化分拣、包装领域，在不改变现有生产线的前期下，真正实现节能增效的目的，具有广泛的推广价值和社会意义
附图说明
图1为本发明工作流程示意图；
图2为烟草行业分拣打包产线流程示意图；
图3为订单拆解图示意图；
图4为订单动态衔接示意图；
图5为订单动态衔接流程图；
图6为订单模拟仿真图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种实施例：请参阅图1和图6，一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，包括以下步骤：
步骤一、根据空间、时间和规格多属性分析历史订单数据，对订单数据按天分组、汇总一天所有品规烟草的订购量，针对订购量对所有日期排序，在后续处理数据时可选取不同订购量区间的订单进行多次验证，保证模型的稳定性和准确性，循环计算每天不同品规烟订购量并排序，根据参数调整，选出不同范围的高销量的大品规，调整烟仓配置组合，根据调整的品规，与处理后的每日大品规数据相关联，将每个订单拆解为不同队列进行打烟；
步骤二、输入设备参数，输入的设备参数包括订单间距、立式条烟间距、通道式烟堆间距、标烟、细烟长度、皮带速度、分拣线长度、缓冲区长度、打包限高、打包标烟细烟每层条数及层高和每包打包时间；
步骤三、从每个订单的打包数、每个订单所需等待打包时间和每个订单打烟时间三方面计算订单的打包时间；
步骤四、计算每日订单总用时及效率，每日订单总用时＝打烟时间+打包时间+等待打包时间，在此过程中所用的公式为
Figure BDA0003803274840000041
；
步骤五、多组参数比较总用时，得出最小用时参数组合，多次调整参数计算效率，根据比较得出的最优参数组合，并返回；
步骤六、根据多次比较得出的最优参数组合，将流水线动态呈现，实现模拟仿真。
根据空间、时间、规格多属性分析历史订单数据的步骤为：订单数据导入、多维度下利用机器学习分析订单数据、订单数据的清洗和预处理；订单数据包括但不限于主要包括日期、商品编码唯一标识、订单编号、订购量、是否异形烟等。
请参阅图2，烟草行业分拣打包产线中烟草类型分为标准烟和细烟，烟仓类型分为烟仓立式和通道式烟仓组合，不同烟仓配置不同的大品规烟草。
烟仓的配置规格为：通道式烟仓仅为标准烟，共11个规格，按照每天订购量最大的前11个品规确定；立式烟仓仅为标准烟，共60个规格，按照每天订购量第12个到71个品规确定；立式烟仓仅为细烟或异性烟，共48个规格，按照细烟或异性烟订购量前48个品规确定。
请参阅图3，根据订单数据中是否异形烟字段将总数据分为两个子集，分类汇总所有的品规一天的订购量，取出不同区间的商品编码将其置于列表中，根据该列表，可以判断每个订单的具体标烟和细烟是否处于每日大品规的列表中，汇总其订单详情。
每个订单分拣时间根据条烟间距和皮带循环速度进行计算，条烟间距为：立式烟仓：一次打1条标烟(L1毫米)，条烟间距为L_gap；通道式烟仓：一次打5条标烟，条烟间无间距，烟堆间距为G_gap；立式烟仓：一次打1条细烟(L2毫米)，条烟间距为L_gap；订单与订单间距为D_gap，皮带速度为speed m/s，每个订单的打烟时间为：标烟分为立式工序+通道工序，这两个工序需同时完成，即有最长的时间决定其时间总长度：最大打烟时间＝max(立式工序时长，通道工序时长，细烟工序时长)，在此过程中采用的公式为：
Figure BDA0003803274840000061
Figure BDA0003803274840000062
Figure BDA0003803274840000063
Time打烟＝max(Time通道，Time立式，Time细烟)
安排每个订单的打包模型并计算打包时间方法为：标烟和细烟分别叠垛，叠垛时限高为limit_height：标准烟每层m1条，每层高h1毫米；细烟每层m2条，每层高h2毫米。两个叠垛设备分别对细烟和标烟叠垛，叠垛后进行包装。将所输参数传入分包函数，即可得到分包，分包数(n包)*打包用时(T包/秒)即为打包时间，所用公式为：
Figure BDA0003803274840000064
Time打包＝T*n
请参阅图4和图5，每个订单通过四道工序完成：3个烟仓打烟工序+包装工序。同时达到阻挡器件后进入缓冲区，标烟进入缓冲区一米后下一个标烟订单启动。
缓冲区与包装区的动态衔接的设计具体为：整个流水线(分拣线F米+缓冲区长度H米)为同时容纳订单的最大空间，当订单发生拆解时，每个订单按照数据堆栈方式弹出，并补充下一订单的部分或全部数据(动态计算)。
整个流水线充满后将暂停，等待包装完成后继续新订单，设第一个订单包装时间为T1，则T1之后分拣线可以继续运行；如果包装时缓冲区可以得到整个订单长度的区域，则包装T1时流水线可以继续运行。如：T1时间内，留出的空白区域可能使得后续订单充满缓冲区，当订单长度+下一单长度大于最大长度时，需弹出当前订单条数，并新增下一订单的部分条数。所用公式为：
Figure BDA0003803274840000071
Figure BDA0003803274840000072
当(Time打包i＞Time间)
表示每个包相隔到达打包地点的时间。
综上所述，该方法在使用时，通过智能计算订单组合详情并优化产线分拣打包效率，可以快速准确的模拟仿真整个流水线工作，可以使烟仓品规预先准备更加合理，出库等待预期减少，分拣线和包装线更佳衔接，减少了停顿等待时间，便于相关工作者做出准确的判断与决策。此智能计算订单组合详情并优化产线分拣打包效率方法适用于国内烟草、药品、食品、物流等行业，在不改变现有生产线的前期下，真正实现节能增效的目的，具有广泛的的推广价值和社会意义。
本申请涉及到的电器元件均在市场上可以买到，均是现有技术，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据空间、时间和规格多属性分析历史订单数据，对订单数据按天分组、汇总一天所有品规烟草的订购量，针对订购量对所有日期排序，动态计算每天的品规变化，调整品规配置组合，根据调整的品规，与处理后的每日大品规数据相关联，将每个订单拆解为不同队列；
步骤二、输入设备参数；
步骤三、从每个订单的打包数、每个订单所需等待打包时间和每个订单打烟时间三方面计算订单的打包时间；
步骤四、计算每日订单总用时及效率；
步骤五、多组参数比较总用时，得出最小用时参数组合，多次调整参数计算效率，根据比较得出的最优参数组合，并返回；
步骤六、模拟仿真展现。
2.根据权利要求1所述的一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其特征在于：所述根据空间、时间、规格多属性分析历史订单数据的步骤为：订单数据导入、多维度下利用机器学习分析订单数据、订单数据的清洗和预处理；所述订单数据包括日期、商品编码唯一标识、订单编号、订购量、是否异形烟。
3.根据权利要求1所述的一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其特征在于：所述态计算每天的品规变化方法为：循环计算每天不同品规烟草订购量并排序，根据参数调整，选出不同范围的高销量的大品规，调整品规配置组合。
4.根据权利要求1所述的一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其特征在于：所述每个订单分拣时间的计算方法为：根据条烟间距、缓存区长度、皮带速度循环计算每个订单分拣时间，计算订单打包时间方法为：使用叠垛设备叠垛，叠垛时具有限高，叠垛后进行包装，包装数量*每包用时即为打包时间。
5.根据权利要求4所述的一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其特征在于：烟草行业分拣打包流水线包括包装区和缓冲区，整个流水线为同时容纳订单的最大空间，当订单发生拆解时，每个订单按照数据堆栈方式弹出，并补充下一订单的部分或全部数据，计算订单打包等待时间。
6.根据权利要求1所述的一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其特征在于：所述模拟仿真展现方法为：根据多次比较得出的最优参数组合，将流水线动态呈现，模拟仿真。
7.根据权利要求5所述的一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其特征在于：计算每日订单总用时所用公式为：
Figure FDA0003803274830000021
8.根据权利要求1所述的一种采用仿真技术提升烟草行业分拣打包效率的方法，其特征在于：步骤二中输入的设备参数包括订单间距、立式条烟间距、通道式烟堆间距、标烟、细烟长度、皮带速度、分拣线长度、缓冲区长度、打包限高、打包标烟细烟每层条数及层高和每包打包时间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116620625A (zh) * 2023-06-16 2023-08-22 山东泰安烟草有限公司 卷烟产品的合箱打包方法、系统、终端及存储介质
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