[发明专利]一种面向四向车密集仓储系统的作业效能评估方法

权利要求书

1.一种面向四向车密集仓储系统的作业效能评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定四向车密集仓储系统的典型特征，其中：

四向车密集仓储系统由密集轨道式立体货架、横向母轨道、纵向子轨道、四向车、提升机、输送系统等自动化硬件设备组成；密集库中四向车和提升机具有单一和复合两种作业模式，提升机负责单元托盘货物在垂直方向上的运输，各层四向车通过母轨道和子轨道之间切换实现货物的水平出入库；以首层横向母轨道口或是首层I/O位置为坐标原点O，以四向车横向母轨道为X轴，四向车在X轴方向可驶入不同的货架列，以纵向子轨道为Y轴，以货物提升机垂直运行轨道为Z轴，提升机可达到货架任意一层；密集库中货架共t层，每层有m个纵向存储巷道，每个纵向存储巷道实现n深连续存储；货位在系统中以坐标形式s＝(x，y，z)表示，入库货位坐标为s_i＝(x_i，y_i，z_i)，出库货位坐标为s_j＝(x_j，y_j，z_j)；每个货位中放置一个单元托盘的货物：长度为δ_l、宽为δ_d、高为δ_h，密集库的货架规格和存储容量为：

L＝mδ_l；D＝nδ_d；H＝tδ_h；Q_r＝mnt；

其中，L为货架总长，D为货架总宽，H为货架总高，Q_r为库存总量；

步骤2、确定提升机和四向车的运行特性，其中：

所述提升机和四向车的运动包括加速和减速过程，在假设加速度值a⁺与减速度值a^-相等的前提下，区分所述提升机和四向车运作的两种情况：

情况I：待入/出库货物位置与设备的距离S较短，不足以使所述提升机和四向车达到最大速度v_max，设备到达入/出库货物位置的运行时间T为：

情况II：待入/出库货物位置与所述提升机和四向车的距离S足够远，所述提升机和四向车能够运行至最大速度v_max，所述提升机和四向车到达目的地的运行时间T为：

步骤3、基于步骤1所提供的物理环境支持和步骤2确定的设备运行特性，提出假设条件，其中：

(1)系统配置为每层一辆四向车，跨层及跨巷道作业由提升机辅助完成，提升机的待命位设置在首层，各层四向车的待命位设置在母轨道口；

(2)密集库纵向货架沿深度方向实现连续存储，货物服从均匀分布；

(3)货架的高度、长度及宽度足够大，满足提升机和四向车运动至最大速度；

(4)满载与空载状态的四向车最大速度和加速度不同，横向与纵向运动参数相同，存在一定的换向时间；提升机在满载和空载情况下运行速度不变；

步骤4、基于随机存储策略建立各设备的理论作业时间模型，该理论作业时间模型属于系统作业效能评估的精准模型，适用于密集库投入使用的正常运作期间，其中：

提升机和四向车的理论作业时间模型的数学表达式为：

上式中，E(SCC)_L为提升机单一作业模式中的理论平均作业时间，E(DCC)_L为提升机复合作业模式中的理论平均作业时间，E(TS)_L为提升机的单目标行程时间，E(TB)_L为提升机的双目标行程时间，F_s-l(T)为提升机的单目标行程累积分布函数，F_b-l(T)为提升机的双目标行程累积分布函数，T_l为提升机到达最大距离的运行时间，t_a-l为提升机的附加作业时间；E(SCC)_V为四向车单一作业模式中的理论平均作业时间，E(DCC)_V为四向车复合作业模式中的理论平均作业时间，E(TS_l)_V为满载四向车单程作业时间，E(TS_l)_Vx为满载四向车在母轨道方向的单目标行程时间，E(TS_l)_Vy为满载四向车在子轨道方向的单目标行程时间，E(TS_n)_V为空载四向车单程作业时间，E(TS_n)_Vx为空载四向车在母轨道方向的单目标行程时间，E(TS_n)_Vy为空载四向车在子轨道方向的单目标行程时间，E(TB_n)_Vx为空载四向车在母轨道方向的双目标行程时间，t_c-v为四向车交叉轨道换向时间，t_a-v为四向车顶升作业时间；F_sl-vx(T)为满载四向车在X轴方向的单目标行程累积分布函数；F_sl-vy(T)为满载四向车在Y轴方向的单目标行程累积分布函数；F_sn-vx(T)为空载四向车在X轴方向的单目标行程累积分布函数；F_sn-vy(T)为空载四向车在Y轴方向的单目标行程累积分布函数；F_bn-vx(T)为空载四向车在X轴方向的双目标行程累积分布函数；T_vx为满载四向车在X轴方向到达最大距离的运行时间；T_vy为满载四向车在Y轴方向到达最大距离的运行时间；T′_vx为空载四向车在X轴方向到达最大距离的运行时间；T′_vy为空载四向车在Y轴方向到达最大距离的运行时间；

步骤5、基于改进的FEM9.851建立各设备的近似作业时间模型，适用于密集库的初期规划阶段，其中，密集仓储系统中提升机和四向车的近似作业时间模型的数学表达式为：

其中，t(SCC)_L为提升机单一作业模式中的近似作业时间，t(DCC)_L为提升机复合作业模式中的近似作业时间，为提升机在I/O点与参考点P₁之间的单目标作业时间，为提升机在I/O点与参考点P₂之间运行的单目标作业时间，为提升机在参考点P₁与参考点P₂之间的双目标作业时间，提升机的参考点P₁和P₂的坐标分别为：H_-为提升机的升降台在Z轴垂直方向能达到的最大距离：H_-＝H-δ_h；t(SCC)_V为四向车单一作业模式中的近似作业时间，t(DCC)_V为四向车复合作业模式中的近似作业时间，为满载四向车在层I/O点与参考点C₁之间的单程作业时间，为空载四向车在参考点C₁与层I/O点之间的单程作业时间，为满载四向车在层I/O点与参考点C₂之间的单程作业时间，为空载四向车在参考点C₂与层I/O点之间的单程作业时间，为空载四向车在参考点C₁所处的子轨道方向的单目标行程时间，为空载四向车在参考点C₁与参考点C₂之间对应母轨道方向的双目标行程时间，为空载四向车在参考点C₂所处的子轨道方向的单目标行程时间，四向车的参考点C₁和C₂的坐标分别为：L为四向车在母轨道方向能达到的最大距离，D为四向车在子轨道方向能达到的最大距离，z_k为四向车所处货架层的层高。