基于遗传算法的自动化立体仓库货位优化模型研究.pdf

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1、OperrationManagement运作管理DOI:10.3969/j.issn.1003-1154.2016.06.029基于遗传算法的自动化立体仓库货位优化模型研究□李敬波张薇薇(哈尔滨理工大学高新技术发展与管理研究中心,黑龙江哈尔滨150040)[摘要]为了更有效的利用自动化立体仓库,通过构建货位优化模型,使其工作效率最大化,运用遗传算法对货位进行优化,并利用MATLAB进行仿真求解。结果表明,优化后的货位方案大大提高了仓库的工作效率。[关键词]自动化立体仓库;货位优化;遗传算法[中图分类号]TP23[文献标识码

2、]A[文章编号]1003-1154(2016)06-0099-03时满足,必须转化成多目标决策来解决[3]。自动化立体仓库是由电脑全程监控,利用巷道堆垛机把货物运输到指定货位,然后由多层货架和托盘1.出入库效率分析存储货物的自动存储检索系统。近年来,自动化立体提高出入库效率的关键在于降低货品出入库的仓库应用较多,提高其工作效率是降低仓储成本的关时间,而时间多少受设备移动的速度和货品移动的路键,为此国内外学者做了不少研究[1]。其中仓库拣选程两方面制约。由于技术限制,短时间内无法提高设货物路径最短和货位优化问题研究是最重要的

3、两个备的移动速度,所以缩短出入库距离是提高出入库效途径[2]。本文只对后者进行研究,从提升仓库出入库率的关键。用模型表示如下:效率,保证货架稳定性和货品分类摆放这三方面来进minf1(x,y,z)=行货位优化。abc[xi(L+L0)yiL(zi-1)L]×p(1)∑∑∑v++ixvyvzx=1y=1z=1一、货位优化模型的构建2.货架稳定性分析货架稳定与否在于其重心的高低,将较重的货物(一)模型的假设摆放在货架的底层会增加整体货架的稳定性,使得货为了方便模型的构建,本文提出如下假设:(1)假架的重心点到地面的距离最短。用

4、模型表示如下:设出入库方式为单端口;(2)假设存取货物耗时不计;bc(3)假设货格为正方体;(4)假设货品用货箱存放,货a∑∑mi×nxyzi×z×L0y=1z=1(2)箱与货位尺寸相应;(5)假设单个货箱内货品品种相minf2(x,y,z)=∑bcx=1同;(6)假设传输带和堆垛机匀速运行。∑∑mi×nxyziy=1z=1(二)模型的变量定义其中,nxyzi为第i类货物放在该货位的数量。(x,y,z)为仓库的货位坐标,即第x排y列ziii3.货品分类存放分析层,该仓库一共有a排b列c层;vx为传输带的传输如果货品不分类随

5、意摆放,在取同种货品时会大速度;vy为堆垛机纵向移动的速度;vz为堆垛机垂大增加工作量,降低工作效率。因此,在进行货物摆直移动的速度;L为货架单元格的长度;L0为货架之放时,应该将某一货品摆放在该类货品的中心坐标附间的间距;pi为第i种货品的周转率;mi为第i种货近,从而实现分类堆放。用模型表示如下:品的单位质量。minf3(x,y,z)=(三)模型的建立过程abc(x)222(3)货位优化问题要从多方面进行考量,不仅要权衡∑∑∑i-ai+(yi-bi)+(zi-ci)x=1y=1z=1货品的周转率和相关性,同时也要尽可能

6、使货品的摆其中,(ai,bi,ci)为第i种货品的中心货位坐标。放保证货架重心最低,但三者之间相互制约,想要同综上可得货位优化的多目标数学模型如下:[基金项目]国家自然基金项目(71203048);黑龙江省社科基金项目(15GLD02)。2016年第6期99运作管理OperrationManagementabc能会接近于?,在这种情况下,应该对目标函数加1后ìïminf[xiL+(xi-1)L01(x,y,z)=∑∑∑+vx取倒数来防止其正向溢出。因而转换后的适应度函ïx=1y=1z=1ïyiL(zi-1)L]×p数如下所

7、示:ï+ivyvzìF1(X,Y,Z)=ïïïminf2(x,y,z)=ï1ïbcïabc(4)[xiL+(xi-1)L0yiL(zi-1)L]×pía∑∑mi×nxyzi×z×L0ï∑∑∑vx+vy+vzi+1ïy=1z=1x=1y=1z=1ïï∑bcx=1ï1ï∑∑mi×nxyziïF2(X,Y,Z)=bc(6)y=1z=1ïïía∑∑mi×nxyzi×z×L0ïminf3(x,y,z)=y=1z=1ï∑bc+1ïabcx=1ï(x)2+(y22ï∑∑mi×nxyziî∑∑∑i-aii-bi)+(zi-ci)ïy=1z

8、=1x=1y=1z=11≤x≤aïF3(X,Y,Z)=ïs.t.1≤y≤b且x、y、z均为整数.ï1{abc1≤z≤cïïî∑∑∑·(xi-ai)2+(yi-bi)2+(zi-ci)2+1x=1y=1z=1二、模型求解4.选择操作首先计算各个个体的适应度值Fi和整个种群的(一)求解算法N遗传算法鲁棒性高