[发明专利]基于分散式出/入库布局模式下的货位分配模型建立方法

摘要

本发明公开了一种基于分散式出/入库布局模式下的货位分配模型建立方法，该方法建立的货位分配模型以效率优先原则、稳定性原则、相关性原则以及相对货架质量相近原则为评价标准，首次在工程领域(货位分配)中得到应用。通过对货位‑出/入库台联合信息的表示，使其能够满足“多出/入库台”这一实际工况需求。同时，单一出/入库台布局作为多出/入库台布局的一种特殊情况。在对货位分配问题进行求解时，结合随机权重系统法，采用遗传算法，通过货位‑出/入库台联合编码方式，解决了现有优化方法无法表示出/入库台信息这一问题。

主权项

1.一种基于分散式出/入库布局模式下的货位分配模型的建立方法，其特征在于，按下列步骤进行：假设立体仓库中每排货架有a列b层，共有c排这样的货架，每排货架中出/入库台数量为n_i，其中i＝1,2,…c，因此每排货架的货位数为N_i＝a×b‑n_i，该立体仓库的总货位数为为标定每个货位坐标，设最下一排货架为第一排货架，最左边一列为第一列、最低一层货位为第一层，因此，x层、y列、z排货位可表示为(x,y,z)，其中，x＝1,2,…a；y＝1,2,…,b；z＝1,2,…,c，同时假设每个货位的长、宽、高均为L₀，于是，每排货架的出/入库台坐标可表示为(z,j,1)，其中：0≤j≤a+1；设可存放于立体仓库中的货物有K种类型，且每类货物均可存放于任一空闲货位中，但每个货位仅能存放一件货物，因此每类货物的周转率为P_k，其中k＝1,2,…K，每类货物的质量为m_k；每类货物因生产需求的不同，从货架两端的出/入库台进出货架区，或者从货架内部的出/入库台进出；基于货架中货物所对应出/入库台不唯一的工况，提出货物‑出/入库台信息联合表示方法，其表达方式如下：(x,y,z,P_k,m_k,r,j)  (1)其中，x，y，z表示该货物所在货位的坐标；P_k表示在(x,y,z)货位货物的出/入库频率；m_k表示在(x,y,z)货位货物的货物质量；r，j表示该类货物所对应的出/入库台排数和列数，r＝z或r＝z+1，0≤j≤a+1；基于上述对分散式出/入库布局下自动化立体仓库布局假设以及对货物‑出/入库台联合信息表示方法的描述，分散式出/入库布局下自动化立体仓库货位分配原则如下：(1)效率优先原则在堆垛机速度一定的情况下，缩短货物与其指定出/入库台之间的距离成为减少货物出/入库作业时间，设V_x，V_y，V_z分别表示堆垛机水平方向、垂直防线方向以及货叉运动方向的速度，则满足效率优先原则的目标函数为：其中，P_k表示存放于货位(x,y,z)的k类货物的出/入库频率，M_k表示相应生产周期内，k类货物的出/入库总数；S为相应生产周期内，所有货物的出/入库总数；(2)稳定性原则保证每排货架的垂直重心位于货架下部、水平重心位于货架的中轴线处，则满足稳定性原则的目标函数为：其中，表示放置于(x,y,z)货位货物的质量，因不同货位可能存放同类货物也可能存放不同类货物，故的具体值需根据订单安排来确定；r_v，r_h表示垂直重心权重和水平重心权重，均取0.5；(3)相关性原则将同类型的货物或出/入库频率相邻近的货物放置于邻近的位置，对于同类型的货物而言，当有n个货位可供k类货物存放时，确定一个中心货位坐标(a_k,b_k,c_k)，使所有k类型的货物都邻近该坐标存储；其中，同时，不同类型货物当周转率相邻近时，应置于相邻近的货位中，则满足相关性原则的目标函数为：其中，P_xyz表示位于货位(x,y,z)货物的周转率；(4)相对货架质量相近原则使相对货架中存放货物的质量中和相同，则满足相对货架质量相近原则的目标函数为：基于上述分散式出/入库布局模式下自动化立体仓库货位分配的目标函数，提出货位分配模型如下：在实际工况中，公式(6)中所包含的四个目标函数既相互联系又相互影响，且在实际生产制造过程中，无法明确给出每一项目标函数在总体货位分配方法中所占的权重，因此将基于随机权重系数法，运用遗传算法对多目标函数进行优化求解；根据公式(1)中对货位‑出/入库台的表示方法，货位‑出/入库台联合信息编码表示如下：1)每一条染色体代表一种货位分配方法；2)每一条染色体中所包含的基因个数代表一条出/入库任务序列中任务个数；3)每一条染色体上每一个基因位代表一个货物‑出/入库台联合信息，因每个货物‑出/入库台均由货位信息(x,y,z)以及对应货物的出/入库台信息(j,1,r)决定，故每个基因由这六个整数表示；采用上述编码方法，结合随机权重系数法，并运用遗传算法对公式(6)进行求解，即求得式(6)的最优解或近似最优解。