基于分散式出/入库布局模式下的货位分配模型建立方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化立体仓库调度领域中的货位分配模型建立范畴，具体涉及一种基于分散式出/入库布局模式下的货位分配模型建立方法。技术背景货位分配是自动化立体仓库调度问题的重要组成部分，适应生产需求的货位分配方法将有效的减少货物出/入库的时间，提高自动化立体仓库的作业效率。现有的货位分配模型通常是基于集中式出/入库形式下的自动化立体仓库布局模式而建立的，其立体仓库布局结构特点是同一货架的出/入库台数量唯一。采用现有的货位分配模型解决分散式出/入库形式下的自动化立体仓库货位分配问题时，会因现有模型中无法表示出/入库台信息这一问题而不能满足多出/入库台的实际工况，故无法对分散式出/入库形式下的自动化立体仓库货位分配问题进行求解。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术目的在于，提供一种基于分散式出/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，通过完善现有模型中入库货物信息表示方式，以使自动化立体仓库货位分配模型更具通用性，从而解决了现有货位分配模型不能满足多出/入库台工况的问题。为实现上述任务，本专利技术采取如下技术解决方案：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：在分散式出/入库布局模式下，自动化立体仓库的货位分布如图1所示。假设该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ni(i＝1,2,…c)。因此每排货架的货位数为Ni＝a×b-ni，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Pk(k＝1,2,…K)，每类货物的质量为mk。每类货物因生产需求的不同，可从货架两端的出/入库台进出货架区，亦可从货架内部的出/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，本专利技术提出货物-出/入库台信息联合表示方法，其表达方式如下：(x,y,z,Pk,mk,r,j) (1)其中，x，y，z表示该货物所在货位的坐标；Pk表示在(x,y,z)货位货物的出/入库频率；mk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)效率优先原则为提高自动化立体仓库的整体出/入库作业效率，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，提高生产效率的关键因素。因此，设Vx，Vy，Vz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： f 1 ( x , y , z ) = Σ z = 1 c Σ x = 1 a Σ y = 1 b ( 2 v z + m a x ( | x - j | v x , y - 1 v y ) ) · L 0 · P k - - - ( 2 ) ]]>其中，Pk表示存放于货位(x,y,z)的k类货物的出/入库频率，Mk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)稳定性原则自动化立体仓库货架的稳定性是保证安全生产的重要条件。对于分散式出/入库布局模式下的自动化立体仓库货架而言，其垂直重心越低、水品重心越靠近货架中间位置，则稳定性越好。因此，需保证每排货架的垂直重心尽可能位于货架下部、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： f 2 ( x , y , z ) = r v × ( Σ z = 1 c Σ x = 1 a Σ y = 1 b m k x 本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：假设该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ni(i＝1,2,…c)，因此每排货架的货位数为Ni＝a×b‑ni，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Pk(k＝1,2,…K)，每类货物的质量为mk；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,Pk,mk,r,j)   (1)其中，x，y，z表示该货物所在货位的坐标；Pk表示在(x,y,z)货位货物的出/入库频率；mk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Vx，Vy，Vz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：f1(x,y,z)=Σz=1cΣx=1aΣy=1b(2vz+max(|x-j|vx,y-1vy))·L0·Pk---(2)]]>其中，Pk表示存放于货位(x,y,z)的k类货物的出/入库频率，Mk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尽可能位于货架下部、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：f2(x,y,z)=rv×(Σz=1cΣx=1aΣy=1bmkxyz×y×L0Σx=1aΣy=1bmkxyz)+rh×Σz=1c|Σx=1aΣy=1bmkxyz×x×L0Σx=1aΣy=1bmkxyz-a×L02|---(3)]]>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；rv，rh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/入库频率相似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，应当确定一个中心货位坐标(ak,bk,ck)，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近时，应尽可能置于相邻近的货位中，则满足相关性原则的目标函数为：f3(x,y,z)=Σx=1aΣy=2bΣz=3c(x-ak)2+(y-bk)2+(z-ck)2+Σk=1K(Σx=1aΣy=1bΣz=1cPxyz-Pk)---(4)]]>其中，Pxyz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基本相同，则满足相对货架质量相近原则的目标函数为：f4(x,y,z)=Σn=1c2(Σx=1aΣy=1b|mk2n-1-mk2n|)---(5)]]>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：f1(x,y,z)=Σz=1cΣx=1aΣy=1b(2vz+max(|x-j|vx,y-1vy))·L0·Pkxyzf2(x,y,z)=rv×(Σz=1cΣx=1aΣy=1bmkxyz×y×L0Σx=1aΣy=1bm...

【技术特征摘要】
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：假设该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ni(i＝1,2,…c)，因此每排货架的货位数为Ni＝a×b-ni，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Pk(k＝1,2,…K)，每类货物的质量为mk；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,Pk,mk,r,j) (1)其中，x，y，z表示该货物所在货位的坐标；Pk表示在(x,y,z)货位货物的出/入库频率；mk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Vx，Vy，Vz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： f 1 ( x , y , z ) = Σ z = 1 c Σ x = 1 a Σ y = 1 b ( 2 v z + m a x ( | x - j | v x , y - 1 v y ) ) · L 0 · P k - - - ( 2 ) ]]>其中，Pk表示存放于货位(x,y,z)的k类货物的出/入库频率，Mk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尽可能位于货架下部、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： f 2 ( x , y , z ) = r v × ( Σ z = 1 c Σ x = 1 a Σ y = 1 b m k x y z × y × L 0 Σ x = 1 a Σ y = 1 b m k x y z ) + r h × Σ z = 1 c | Σ x = 1 a Σ y = 1 b m k x y z × x × L 0 Σ x = 1 a Σ y = 1 b m k x y z - a × L 0 2 | - - - ( 3 ) ]]>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；rv，rh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/入库频率相似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，应当确定一个中心货位坐标(ak,bk,ck)，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近时，应尽可能置于相邻近的货位中，则满足相关性原则的目标函数为： f 3 ( x , y , z ) = Σ x = 1 a Σ y = 2 b Σ z = 3 c ( x - a k ) 2 + ( y - b k ) 2 + ( z - c k ) 2 + Σ k = 1 K ( Σ x = 1 a Σ y = 1 b Σ z = 1 c P x y z - P k ) - - - ( 4 ) ]]>其中，Pxyz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基本相同，则满足相对货架质量相近原则的目标函数为： f 4 ( x , y , z ) = Σ n = 1 c 2 ( Σ x = 1 a Σ y = 1 b | m k 2 n - 1 - m k 2 n | ) - - - ( 5 ) ]]>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： f 1 ( x , y , z ) = Σ z = 1 c Σ x = 1 a Σ y = 1 b ( 2 v z + max ( | x - j | v x , y - 1 v y ) ) · L 0 · P k x y z f 2 ( x , y , z ) = r v × ( ...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡安江，应嘉奇，史小辉，郭师虹，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61