分拣系统及分拣机的设计和应用综述

摘要：随着《2016-2020年全国电子商务物流规划》的颁布，到2020年基本形成布局完善、结构优化、功能强大、运作高效和服务优质的电商物流体系，信息化、标准化、集约化发展取得重大进展，先进物流装备、技术在行业得到广泛应用。其中，提升物流设施设备智能化水平是重要任务，随着近年来人工成本的快速上升，对智能分拣系统等信息化产品需求增加，本论文对分拣系统和分拣机的研究进行简单的总结和归类，以便未来更好的研究分拣技术。

1 分拣系统的设计

随着人们对网络购物越来越青睐，电子商务已经进入了一个高速发展的时期，为了配合市场发展的趁势，国很多企业都在积极建设自有的电商物流系统，比如知名的电商企业阿里巴巴和京东。对于物流系统而言，最具核心价值的环节就是它的配送中心。配送中心承担着衔接上游供应商与下游客户，实现高效地物品流通服务的重要责任，配送中心布局如果直接应用于电商的配送中心，可能会不太适用。配送中心的仓储和分拣都要占据大量的空间，包括商品存储的货架，分拣缓存区和补货区等，所以，合理设计和布局分拣系统是至关重要。订单量巨大时，为保证客户满意度，还要尽快完成订单的分拣配送，所以对配送中心的效率要求也会很高。

Gray等[1]综合了成本与拣选效率方面的需求，提出一种多级分层模型，求解拣选系统中涉及到的拣货区数量、品项分配及订单分批等配置优化问题。

Le Du等[2]建立了一种混合整数规划模型，对分区拣选策略下的人工拣选系统涉及到的品项分配及拣选顺序问题进行求解。该模型以订单处理总时

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间最短为优化目标。与此同时，文章还分析了拣货区数量对订单处理总时间的影响，若减少拣货区的数量，会增加系统中的拣货人员行走距离，但同时也能够减少子订单的合流时间，考虑到这种互相影响互相制约的情形，指出了寻求拣货区数量平衡点的方式。

Guenov等[3]在分区拣选的策略下，研究了AS/RS系统的拣货区形状。以AS/RS系统可以划分为三个拣货区为前提，按照拣选量将所有品项分为A，B，C三类。文章分别给出了三种拣货区的外形配置，并设计了分段启发式算法求解每种外形配置下的订单处理总时间。最后通过仿真分析了每种配置下拣货区的特点。

Bartholdi等[4-7]在分区拣选策略下，针对人工拣选系统提出了救火队模型，克服拣货区固定划分后存在的问题。该模型中各拣货人员可以根据与相邻拣货员的相遇情况动态确定拣货区的边界。救火队模型具有极强的自组织性，各拣货人员能依据自身的工作效率，动态确定工作围，使工作时间快速达到平衡，有效消除整个作业过程中可能出现的效率瓶颈。

诗珍等[8]提出一种订单分批的拣选模型，该模型以最小化行走距离为目标，与此同时，文章基于启发式的聚类算法建立了订单分批问题的聚类模型，并设计了基于包络解码的混合遗传算法对模型进行求解。

Parikh等[9]研究了如何选择拣选策略，其中主要针对订单分批拣选策略与分区拣选策略进行了讨论。选择的过程综合地考虑了拣选频率、拣选人员可能出现的交叉、拣选人员工作量均衡及订单分流需求等因素，基于此建立了以最小化拣选成本为目标的选择模型，同时基于模型分析了拣选效率、订单数量、订单结构等因素会对拣选策略的选择带来何种影响。

王艳艳等[10]研究了人工拣选系统的订单分批拣选策略方面的问题，建立了以最小化拣选成本为目标的模型，该模型的建立综合考虑了包括拣选路

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径、订单相似性、订单提前期在的三个主要影响因素。通过改进的小生境遗传算法对模型求解。

王艳艳等[11]分析了拣选过程中出现的问题，概括起来，就是配送线路对分拣作业的影响。当不同配送线路中的货物品牌结构不一致时，容易引起频繁调换分拣通道的问题。而仅仅考虑品项在配送线路中的相关性，又可能造成不同分拣线间的分拣作业任务量不均衡。基于上述问题，提出了一种同时考虑品项相似度与分拣线任务均衡原则的分拣调度方法。

长鹏等[12]针对人到货的订单拣选系统进行了研究，文章以订单聚类和遗传算法以基础，探讨了拣选系统中串行分区与并行分区的策略选择问题。

2分拣机的设计

分拣设备是集光、机、电、信息技术于一体的系统设备，系统部主要涉及上包、识别、同步、信息处理、高速低噪输送及分拣入格口等关键技术，其中每一项技术成熟与否将直接影响系统效率、差错率和可靠性等关键技术指标，可以说分拣设备是高新技术集成的产物。同国外一样，自动分拣输送技术和装备在我国早期也是主要应用于在邮政行业，生产和流通领域运用的并不是太多。随着我国物流业整体的发展，输送分拣系统的应用的领域越来越广泛，而近几年自动分拣输送技术与应用逐渐成为物流系统规划和方案设计的重要设备。

邮电部邮政科学技术研究所[13]早在1978年便分析了国外包裹分拣机技术。从英国1939年投产试用的第一台包裹分拣机算起，到六十年代，英、美、法、西德、日本、澳大利亚、苏联及西欧其他，陆续投产了平带式、斜带式、托盘式、托板式、旋转式和链斗式等多种形式的包裹分拣机。随着包裹分拣机的发展，与其配套使用的传送机、储存设备、装卸搬运设备等也相

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