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“货到人”模式下电商物流中心订单分批策略研究

范文

朱友琼唐思何进

摘要：随着智慧物流的发展，“货到人”拣选系统在电商物流中心逐渐替代传统的人到货拣选模式，但因为订单分散且时效性要求高等特点，拣选作业中订单分批的不合理会导致机器人搬运货架次数频繁，搬运距离远等问题。通过数学模型研究订单分批策略，减少了电商物流中心货架的搬运次数和搬运距离，提升了效率，降低了成本。

关键词：“货到人”拣选;电商物流;订单分批;节约算法

中图分类号：F25 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.26.017

1 引言

基于前人提出的理论及方法，为解决“货到人”拣选系统中拣选成本过高问题，本文在不考虑系统配置等因素的前提下，从优化订单分批策略的角度来降低“货到人”模式下的拣选成本。首先根据订单相似度建立分批模型，再使用节约算法对模型求解;最后通过算例仿真验证其有效性。

2 基于相似度的订单分批模型

本文设定若两个订单中所包含的品项位于同一个货架上，那么这两个订单具有相似性。两个订单所需的共同货架数越多，则相似度越大，将其划分为一批后节约的搬运次数就越多。将相似度较高的订单划分为一批，使需要相同货架的订单聚集，在同一拣选站台进行拣选，从而减少机器人重复搬运货架的次数和行走距离，降低拣选成本，提升拣选效率。

2.1 模型假设

在建立以机器人搬运次数最少为订单分批目标的单目标函数过程中，需要考虑系统配置及相应的假设：①一种商品对应一个货架的一个储位;②一个订单至少包含一个品项;③同一订单不允许分割;④搬运过程中不存在堵塞情况;⑤搬运过程中机器人电量充足;⑥不考虑缺货和紧急插单等情况。

2.2 订单分批目标函数建立

将订单分批的目标设置为移动货架总的搬运次数最少。假设有M个订单需要进行拣选，一共有N个品项，把所有的品项都分放在O 个货架上。然后把这M个订单分批安排，最终减少了机器人搬运货架的总次数。订单分批问题的数学模型如下：

3 基于节约算法的订单分批模型求解

将节约算法应用在电商物流中心机器人搬运货架的过程中，通过计算机器人节约的搬运货架总次数来对订单进行分批，以Njm表示订单j和m之间的节约次数，并称为j和m的耦合因子。

以节约算法求解订单分批问题的算法步骤如下：

①将订单信息及周转货架的储位数录入系统。

②将全部订单两两组对，计算其组队后节约的搬运次数。

③将节约次数从大到小排列。

④将节约次数最大的两个订单组合，作为初始订单批量。

⑤在初始订单组合的基础上，找出与这两个订单位于同一货架上的订单，加入该批次;再分别以这两个订单为基准，比较与剩余订单的节约量，按节约量降序排列，选择节约量最大的订单划入该批次。

⑥重复步骤⑤，直到该批次的订单数超过周转货架一次所能承担的最大订单数，结束本批次的订单分批。

⑦重复步骤④-⑥，直到完成所有订单的划分。

4 算例应用

4.1 X电商物流中心拣选作业问题分析

假设X电商物流中心单个拣选站台的移动货架最大容量为5，一个拣选站台一次最多触发5个移动货架的搬运作业，当一个波次的拣选作业需要搬运的货架超过5个，多余货架便会在小件拣选区排队等候;播种货架最大容量为4个，一个拣选站台最多触发4个播种货架的搬运作业，播种货架排队方式与移动货架排队方式相同;一个拣选波次最多8张订单，因此一个拣选站台最多同时进行两个播种货架的拣选任务。

4.2 算例仿真

在系统中随机产生100张订单，并随机安排商品所在的货架。根据历史订单信息确定，每张订单平均品项数在2-6个，因此假设每一个订单所需搬运的货架数不超过6个，即在2-6之间随机产生。

根据上述信息，在MATLAB R2016a软件环境下，编程产生200个货架编号及100张品项数随机的订单。随机生成的订单编号以及拣选该订单需要的货架编号。

应用以上的订单信息进行计算，将所有订单两两组对，计算其节约的次数Njm，并以此作为订单分批的依据。

按照从大到小的顺序把得出的节约次数进行排序，丛中筛选出节约次数最大的两个订单把它作为初始订单的批次，然后在剩余的其他订单中，继续依次找出与初始订单批次相关的大大小小的其他订单，按降序进行排列。由于周转货架的总储位数为8，所以每一批订单的数量不能超过8张。然后重复上述步骤将订单分批，得到13个批次的订单。

4.3 结果分析及有效性分析

经过以上算法的运行，最终将100张订单分为13批，计算分批之后节约的搬运次数如下所示。

訂单按耦合度分批与按时间顺序分批（按时间先后顺序每8张订单分为一批）和不分批相比，节约的货架搬运次数分别为102和126次，节约的比例分别为20.4%和17.1%。

由上可知，减少搬运次数提高拣选效率有较大的优化作用的是节约算法。

5 总结

电子商务环境下的订单具有多品种、小批量、需求分散、时效性要求高等特点，传统的电商物流中心多采用人到货模式进行拣选作业，不仅拣选效率低下，订单出错率也高。在“货到人”拣选系统下，采用节约算法对电商物流中心的订单进行合理分批能有效实现减少机器人搬运货架次数从而减少搬运距离，提升拣选效率和订单准确率、降低拣选作业成本。

参考文献

[1]伍经纬，蔡临宁.订单分批算法的适用性研究[J].工业工程与管理，2007，（04）：104-107.

[2]张彩霞.基于“货到人”模式的电商订单拣选优化研究[D].杭州：浙江理工大学，2016.

[3]张学志，陈功玉.车辆路线安排的改进节约算法[J].系统工程，2008，26（11）：67-70.

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