[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

摘要

本发明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，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；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；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。通过本发明能够准确有效的评估出不同货架配置下系统的性能，求解最佳的穿梭车、提升机配置组合，从而指导系统的设计，节约系统运行成本。

主权项

一种基于跨层穿梭车密集自动存储系统的模型优化方法，其特征是：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；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；所述步骤(2)中，建立多级半开环排队网络模型的具体步骤为：(2‑1)出库任务到达时，请求穿梭车，出库任务和穿梭车缓冲区为同步节点；判断穿梭车缓冲区中是否存在空闲穿梭车，若是，当前出库任务与一辆空闲穿梭车匹配，进入排队网络中，进入步骤(2‑2)执行当前出库任务；否则，出库任务在排队网络外部等待；(2‑2)提升机第一次响应：提升机从当前位置去第一层取穿梭车；提升机装载着空闲穿梭车去出库货物层；(2‑3)穿梭车取货并返回所在层第一列等待提升机；提升机第二次响应：提升机去出库货物层取载货穿梭车；提升机将载货穿梭车运送到第一层；(2‑4)穿梭车卸载货物，出库任务完成，卸货后的穿梭车进入穿梭车缓存区，完成半开环排队网络模型的建立；所述步骤(3)中，利用近似平均值算法求解多级半开环排队网络模型的具体步骤为：(3‑1)移除同步节点，建立第一闭环排队网络模型，并用近似平均值算法求出第一闭环排队网络模型的第一吞吐量TH1及各个节点处的穿梭车队列长度；在第一闭环排队网络模型中有N个节点；(3‑2)用相关指数服务器替代步骤(3‑1)中移除的同步节点建立第二闭环排队网络模型，并用近似平均值算法求出第二闭环排队网络模型的第二吞吐量TH2及各个节点处的穿梭车队列长度；在第二闭环排队网络模型中有N+1个节点；(3‑3)将同步节点再单独进行分析，计算得出排队网络外部穿梭车队列长度L0；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的具体步骤为：在所述第二闭环排队网络模型中，根据第N+1个节点处的穿梭车队列长度为Lr得到穿梭车的利用率为：ρS＝1‑Lr/R，其中，R表示系统中的穿梭车数量；除同步节点外的所有节点的穿梭的队列长度之和为：单个订单周期时间为：TCT＝(Ls+L0)/λ，其中，λ为订单到达率；提升机的利用率为其中，ES′i为提升机在节点i的平均服务时间。