多目标下的自动化立体仓库拣选作业路径优化.pdf

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1、多目标下的自动化立体仓库拣选作业路径优化口陆园口洪跃上海大学机电工程与自动化学院上海200072摘要：自动化立体仓库系统是在计算机直接控制和管理下自动存取并实现综合自动化管理货物的多层仓库存储系统，其中，堆垛机作业时间长短直接影响仓库存储效率的高低。针对堆垛机拣选作业模式，提出了自动化立体仓库拣选作业的新型数学模型，并对遗传算法初始种群进行改进，用改进后的遗传算法对该模型进行了求解。关键词：自动化立体仓库堆垛机拣选作业遗传算法中图分类号：F253文献标识码：A文章编号：1000—4998f2012)03—0084—04自动化立体仓库系统以高层立体货架为主体，

2、以拣选式自动化仓库主要部件包括高层固定货架、成套搬运设备为基础，是集自动控制技术、通信技术、监控系统和由PLC控制的堆垛机。堆垛机可同时在沿机电技术于一体的高效率、大容量的存储机构，是当代轨道的水平方向和垂直方向独立运动，在执行拣选作物流系统的核心设施。作为现代物流技术领域内出现业时，堆垛机和操作员携带周转货箱进入巷道，依次到的一种新型仓储方式，自动化立体仓库在工业生产中达待拣选货位，由操作员对每个待拣选货位的货物进发挥着日益重要的作用．其中，出入库优化调度是提高行人工拣选．所有待拣选货位拣选完后回巷道口。仓库作业效率的关键。以堆垛机一堆垛机是整个自动化立体

3、仓库的核心设备，通过次进出巷道遍历5手动、半自动或全自动操作实现把货物从一处搬运到个货位点为例，堆另一处⋯。堆垛机在立体仓库货架区的巷道内往复运垛机运行路线如行、存取货物，又称巷道堆垛机。巷道堆垛机是随着立图1所示。体仓库的应用而发展起来的专用起重机．是目前国内根据系统实外立体仓库中应用最多的一种设备，通常一个巷道配际运行情况和操备一台堆垛机，有时两个巷道或多个巷道共同使用一作流程，固定货架台堆垛机。本文根据自动化立体仓库的出入库调度原及堆垛机运行参数作如下设定。则对堆垛机的作业情况进行分析，完成出入库调度优设定1：操作者不随该货位在拣选路径中的拣选化分析建

4、模和仿真求解。顺序不同而变4-1=。设定2：堆垛机在水平方向和垂直方向运行速度1堆垛机拣选作业路径分析恒定，分别为和。高层固定货架是目前自动化仓库最常用的存储设设定3：货位间距为常数，h为货格高度，b为货格备，固定货架对应的物料搬运设备为巷道式堆垛起重宽度。机(简称堆垛机)。衡量自动化立体仓库效率的重要指取巷道口为坐标原点，堆垛机水平运行方向为标是年吞吐量，年吞吐量主要取决于堆垛机的出入库轴，垂直运行方向为l，轴，运行速度恒定，分别为和能力，作业路线不同，对堆垛机作业周期的效率高低有／3，则堆垛机由货位点运行到货位点的时间损耗直接的影响。堆垛机的作业周期由出

5、库台和入库台的为：管理时间、处理时间和堆垛机的行驶时间三部分组成．t(i√)~mo_x{IxTxfIb／v，I一yJh／vy}(1)其中堆垛机的行驶时间对作业周期的影响至关重要。式中：兢、yf为货位点i的列号和层号；为货位点系统工作效率的计算结果表明，系统反应时间在的列号和层号。整个工作周期中约占45％t，成为影响工作效率的一以式(1)为优化目标，忽略周转货箱的容量限制，个重要因素，它是行驶距离的单调增函数，所以在一次假使进出巷道一次所拣选的货品体积超出了周转箱的作业周期中，行驶距离是自动化立体仓库性能的重要体积，则作业内容无法一次完成，为此，本文根据自动指

6、标，减少行驶距离缩短行驶时间是重点。化仓库拣选作业的特点创建了一种含装箱约束条件的收稿日期：2011年10月新型多目标优化数学模型．并用改进的遗传算法对该2012／3机械制造50卷第571期模型进行求解。《一=0，k=1，2，⋯，g；p=0，1，2，⋯，凡(10)2堆垛机作业路径模型建立∑q∑k，≤Q，k=1，2，⋯，g(11)对于拣选出入i=1=1库作业，堆垛机在∑∑≤Is卜一1，对于所有s{1，2，⋯，n}，：1，2，⋯，g(12)自身携带的周转货JEJE箱装满后需返回巷∈{0，1}ij=0，1，2，---，；后=1，2，⋯，g(13)道口，更换新的空式

7、中：g为作业次数；n为待拣选的货位总数；幻为从货货箱后再返回巷道位i到货位‘『的时间损耗；为从货位i到货位的路作业。以堆垛机两程；=1为如果拣选完货位i的货物后立即拣选货位次进出巷道遍历5个货位点为例，堆垛机运行路线如图2所示。的货物；：=0为其它。考虑到周转货箱的容量限制．重新对堆垛机拣选式(6)是确定堆垛机运行时间最短；式(7)是确定作业的路径优化，在式(1)的基础上可改为：作业次数最少；式(8)是确定水平方向和垂直方向走过t()m~max{kll≈一fI，k~lyTyil}(2)的总路程最短；式(9)是保证每个货位被访问一次，回式中：k1=6；k2=h

8、lv。到巷道口m次；式(10)是要求访问某货位和离开