[发明专利]基于跨层穿梭车密集自动存储系统的模型及其优化方法

说明书

技术领域

本发明属于仓储设计的技术领域，尤其涉及一种基于跨层穿梭车密集自动存储系统的模型及其优化方法。

背景技术

传统自动化立体仓库是由堆垛机负责货物的存取，因而，传统自动化立体仓库的建模只是针对堆垛机一种设备进行分析。

随着小批量、多批次产品订单的不断增多，穿梭车系统开始陆续投入使用。在穿梭车系统配置参数固定的情况下，跨层穿梭车密集自动存储系统可以通过改变穿梭车的数量来满足系统不同的吞吐量要求。如图1所示，该跨层穿梭车密集自动存储系统由穿梭车完成在巷道内货物的存取，在提升机的协助下实现穿梭车的跨层，并将货物运送到I/O站台。然而，传统立体库的建模只是针对堆垛机一种设备进行分析，不适合跨层穿梭车系统这种复杂的模式。因此，有必要针对跨层穿梭车密集自动存储系统的出库作业的建模优化方法进行深入研究和改进。

综上所述，如何解决现有技术传统立体库的建模方法不适用于跨层穿梭车密集自动存储系统的出库作业的建模优化的问题，如何评估跨层穿梭车密集自动存储系统性能的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明为了解决上述问题，克服现有技术中传统立体库的建模方法不适用于跨层穿梭车密集自动存储系统的出库作业的建模优化的问题，如何评估跨层穿梭车密集自动存储系统性能的问题，提供一种基于跨层穿梭车密集自动存储系统的模型和及其优化方法。本发明建立排队网络模型准确地模拟基于跨层穿梭车密集自动存储系统的实际出库任务过程，快速的估算出各种货架及设备配置下基于跨层穿梭车密集自动存储系统的性能，为基于跨层穿梭车密集自动存储系统的优化设计及提高设备使用率、节约运行成本提供决策支持。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种基于跨层穿梭车密集自动存储系统的模型优化方法，该方法包括以下步骤：

(1)分别对提升机和穿梭车进行分析，求解跨层穿梭车密集自动存储系统的出库作业流程中每个阶段提升机或穿梭车的平均服务时间模型；

(2)根据穿梭车和提升机的作业过程，分别将出库任务视为顾客、穿梭车视为服务台，以及将穿梭车视为顾客、提升机视为服务台，为跨层穿梭车密集自动存储系统的出库作业建立多级半开环排队网络模型；

(3)利用近似平均值算法求解多级半开环排队网络模型，得到跨层穿梭车密集自动存储系统评价指标中的主要性能参数。

进一步的，所述步骤(1)中，求解跨层穿梭车密集自动存储系统的出库作业流程中每个阶段提升机或穿梭车的平均作业时间模型的具体步骤为：

(1-1)计算第一出库作业阶段的平均服务时间：计算提升机从其当前所在位置运行到第一层装载穿梭车的平均服务时间；

(1-2)计算第二出库作业阶段的平均服务时间：计算提升机装载空闲穿梭车到货物所在层的平均服务时间；

(1-3)计算第三出库作业阶段的平均服务时间：计算穿梭车从第一列到货物所在列取货并返回第一列的平均服务时间；

(1-4)计算第四出库作业阶段的平均服务时间：计算提升机从其当前位置到货物所在层取穿梭车的平均服务时间；

(1-5)计算第五出库作业阶段的平均服务时间：计算提升机装载穿梭车和货物到达第一层后卸载穿梭车并释放的平均服务时间；

(1-6)计算第六出库作业阶段的平均服务时间：计算提升机穿梭车卸载货物后释放的平均服务时间。

进一步的，所述步骤(1-1)中，计算第一出库作业阶段的平均服务时间的具体步骤为：

假设当前提升机在第x层，提升机在该层的概率为P(x)＝1/T,x＝1,2,...,T，T代表货架的层数，行走距离为H₁(x)＝(x-1)h；考虑提升机的加速度或减速度，提升机的行走时间为：

其中，v_L表示提升机运行最大速度，a_L表示提升机的加速度或减速度；

第一出库作业阶段的平均服务时间为：

其中，t_L表示提升机取或放穿梭车的时间。

进一步的，所述步骤(1-2)中，计算第二出库作业阶段的平均服务时间的具体步骤为：

假设取货层在第y层，货物在该层的概率为P(y)＝1/(T-1),y＝2,...,T，T代表货架的层数，提升机的行走距离为H₂(y)＝(y-1)h；提升机的行走时间为：

其中，v_L表示提升机运行最大速度，a_L表示提升机的加速度或减速度；