同轨双车运行模式下堆垛机调度路径模型建立方法技术

本发明专利技术公开了一种在两端式自动化仓库布局中基于同轨双车运行模式下的堆垛机调度路径模型的建立方法，该方法建立的同轨双车调度路径模型，以两台堆垛机共同完成任务序列所需时间为评价标准，通过统筹分配原则将一批任务合理分配给两台堆垛机，以保证完成任务序列所需时间最短，同时避免碰撞的发生。所建立的堆垛机调度路径模型适用于SC/DC任务并存的情况，因此该模型更具通用性，从而能够满足“同轨双车”这一实际工况需求。在对堆垛机调度路径进行优化求解时，采用化学反应优化(CRO)，通过任务序号映射货位坐标的间接整数编码的方式，并将统筹分配原则嵌入到算法的每一次迭代中，调整分配结果，改变任务序列，寻得堆垛机调度路径模型的最优解。

Method for establishing dispatching path model of stacker crane under double rail running mode

The invention discloses a method for establishing the stacker scheduling path model with the rail double car operation mode based on the ends of the automatic warehouse layout, with double rail car scheduling path model established by this method, the time required to complete the common task sequence as the evaluation standard to two sets of stacker, through the distribution principle a number of tasks allocated to the two stacker, to ensure the completion of the task sequence requires the shortest time and avoid collision. The established model of the dispatching path of the stacker is applicable to the coexistence of the SC/DC task, so the model is more versatile, so that it can meet the actual demand of the same rail and double cars. In the optimization of the stacker scheduling path, using chemical reaction optimization (CRO), through the indirect encoding task number integer mapping location coordinates of the way, and overall distribution of each iteration of the principle of embedded into the algorithm, adjust the allocation results, change the task sequence, find the optimal stacker scheduling path model the solution.

【技术实现步骤摘要】
同轨双车运行模式下堆垛机调度路径模型建立方法
本专利技术属于自动化立体仓库调度领域中的堆垛机调度路径模型建立范畴，具体涉及一种同轨双车运行模式下堆垛机调度路径模型建立方法。
技术介绍
堆垛机调度又称堆垛机拣选作业调度，是立体仓库调度问题的核心部分。大型堆垛机仓库模型巷道纵深过长，导致单台堆垛机运行时间较长，出/入库台或其缓冲区经常处于闲置状态。为缩短出/入库台到货架深处库位点的距离，提高出/入库台或其缓冲区的利用率，有文献报道了一种两端式同轨双车的堆垛机调度模型，通过在立体仓库两端各设置一个出/入库台，并在同一巷道上增加一台堆垛机的方式，将货架深处库位点转移至仓库中心位置，缩短堆垛机的行进路线，大幅提高存取效率。但在同一条巷道上存在两台堆垛机，任务分配方式则成为影响堆垛机工作效率的重要因素，当一批出/入库任务输入后，需根据实际情况将这批任务合理的分配给两台堆垛机，任务合理分配后，才能避免碰撞，且效率最优。因此，建立适用于双堆垛机的SC/DC任务并存的堆垛机调度模型，使其更具通用性一直是本领域技术人员所关注的。
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，提供一种同轨双车运行模式下的堆垛机调度路径模型建立方法，该方法建立的堆垛机调度路径模型以两台堆垛机完成任务序列所需时间为评价标准，通过统筹分配方法将任务合理地分配给两台堆垛机，并完善现有堆垛机SC/DC作业模式，以使堆垛机调度路径模型更具通用性，从而解决了现有堆垛机调度模型不能满足同轨双车工况的问题。为实现上述任务，本专利技术采取如下技术解决方案：一种同轨双车运行模式下堆垛机调度路径模型的建立方法，其特征在于，该方法将任务合理地分配给自动化仓库两端式布局的两台堆垛机，完善现有堆垛机SC/DC作业模式，具体按下列步骤进行：在同轨双车运行模式下，一批出/入库任务输入后，通过统筹分配原则合理地将任务分配给两台堆垛机；这批任务完成的时间取决于两堆垛机完成各自任务运行时间的最大值；T＝max(TL,TR)(1)其中：TL，TR分别为同一巷道上两台堆垛机完成各自任务的运行时间；两台堆垛机在同一巷道上同时工作，它们各自的水平位移和垂直位移互不干涉，故其中一台堆垛机完成一次存/取任务所花费的时间为水平、垂直作业所需时间的最大值；设一个货架的长度为l、高度为h，堆垛机水平位移速度为Vx、垂直位移速度为Vy，则其中一台堆垛机以位置[xa,ya]为起点，以位置[xb,yb]为终点，所花费的时间为：t＝max(|xa-xb|l/Vx,|ya-yb|h/Vy)(2)在同轨双车运行模式下，决定仓库存储效率的要素有两点：(1)出/入库任务的分配情况，即货位到两端出/入库台的距离和每台堆垛机获得的任务数量；(2)SC/DC任务的组合方式，即堆垛机执行DC任务时，入库货位和出库货位的距离；基于上述决定仓库存储效率的两点要素，同轨双车运行模式下任务的分配原则及双堆垛机执行SC/DC任务的调度模型如下：1)任务分配原则：一批任务输入后，基于统筹分配原则将这批任务分配给两台堆垛机，其对应货位的横坐标构成集合L＝{x1,x2,...,xl}和R＝{x1,x2,...,xr}，集合L中元素对应任务由横坐标小的出/入库台执行出/入库作业，集合R中元素对应任务由横坐标大的出/入库台执行出/入库作业；统筹分配原则的目标是在一组出/入库任务分配完成后，两堆垛机完成各自任务的运行时间最短；两堆垛机运行时间差的绝对值最小，数学模型表达如下：约束条件：xi＜xj(4)ΔT≤tmin(5)其中，ΔT＝|TL-TR|，xi∈L,i＝1,2,...,l，xj∈R,j＝1,2,...,r，tmin＝min(tj,tj+1,...,tend)；式(3)中，TL和TR分别为同一巷道上两台堆垛机完成各自任务的运行时间；ΔT为两堆垛机运行时间差的绝对值；式(4)含义为集合L中元素均小于集合R中元素，以保证堆垛机运行时间短，避免碰撞发生；式(5)中，tmin为先完成任务的堆垛机执行另一台堆垛机各未完成任务所需时间的最小值，该式确保在一台堆垛机完成任务，处于“空闲”状态时，立体仓库的总存储效率最优；其中，tj,tj+1,...,tend分别为先完成任务的堆垛机执行另一台堆垛机各未完成任务所需时间；2)SC任务调度模型：同轨双车模式下堆垛机执行SC任务的作业方式为：两台堆垛机从出/入库台出发，抵达各自任务货位点卸载/装载货物，返回出/入库台；针对其中一台堆垛机执行SC任务的作业方式进行分析，当有n条SC任务由该堆垛机执行时，其所花费的总时间为：其中：为左边这台堆垛机执行n条SC任务所花费的时间；为堆垛机从出/入库台运行到第i个货位点的运行时间；tpike和tput分别为取货操作和存货操作所需时间；由此，两台堆垛机同时工作，完成一批SC任务所需时间为：其中：分别为同一巷道上两台堆垛机完成各自SC任务的运行时间；3)DC任务调度模型：同轨双车模式下堆垛机执行DC任务的作业方式为：两台堆垛机从出/入库台运载货物到各自入库任务货位，卸载货物后直接运行到各自出库任务货位装载货物，再将货物运至出/入库台；针对其中一台堆垛机执行DC任务的作业方式进行分析，当有n条DC任务由该堆垛机执行时，所花费的总时间为：其中：为左边这台堆垛机执行n条DC任务所花费的时间；2n为包括出库任务和入库任务的任务总数；为堆垛机从出/入库台运行到第i个货位点的运行时间；为同一条DC任务中，堆垛机从入库货位点运行到出库货位点的运行时间；tpike和tput分别为取货操作和存货操作所需时间；由此，两台堆垛机同时工作，完成一批DC任务所需时间为：其中：分别为同一巷道上两台堆垛机完成各自DC任务的运行时间；综上所述，两端式自动化仓库布局中基于同轨双车运行模式下的堆垛机调度路径模型如下：T＝min(TL,TR)+ΔT(10)约束条件：xi＜xjΔT≤tmin其中：xi∈L,i＝1,2,...,lxj∈R,j＝1,2,...,rΔT＝|TL-TR|tmin＝min(tj,tj+1,...,tend)nL、nR、mL、mR分别为两堆垛机获得的入库作业数量和出库作业数量；约束条件与式(4)、式(5)处含义相同；在实际工况中，堆垛机所接到的任务数量大，任务分配原则与任务排序方式又相互影响，因此在式(10)中，堆垛机的运动时长因任务分配方式和任务排序的不同而存在较大差异，如采用枚举法一一列出，将消耗较长时间进行运算；故必须给出一种智能优化算法，用于求得该模型的最优解：运用化学反应优化(CRO)全局搜索能力强的特点，采用任务序号映射货位坐标的间接整数编码的方式，将任务分配原则嵌入CRO的每一次迭代中，对式(10)进行最优解的计算，可以更加快速且准确的得到最优任务分配方案和堆垛机最优调度路径；为了方便问题的求解，采用基于任务编号排序的间接整数编码法将出库任务和入库任务分别写成两段编码；一个分子由两段自然数组成，自然数的先后顺序代表这个分子的结构；自然数为每条任务的序号，通过映射得到该条任务对应的出/入库位点坐标；第一段自然数为出库任务序号，第二段自然数为入库任务序号，自首位开始，对应位次的出/入库任务组成DC任务，剩余的出库或入库任务为SC任务；在调度模型的优化过程中，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轨双车运行模式下堆垛机调度路径模型的建立方法，其特征在于，该方法将任务合理地分配给自动化仓库两端式布局的两台堆垛机，完善现有堆垛机SC/DC作业模式，具体按下列步骤进行：在同轨双车运行模式下，一批出/入库任务输入后，通过统筹分配原则合理地将任务分配给两台堆垛机；这批任务完成的时间取决于两堆垛机完成各自任务运行时间的最大值；T＝max(T

【技术特征摘要】
1.一种同轨双车运行模式下堆垛机调度路径模型的建立方法，其特征在于，该方法将任务合理地分配给自动化仓库两端式布局的两台堆垛机，完善现有堆垛机SC/DC作业模式，具体按下列步骤进行：在同轨双车运行模式下，一批出/入库任务输入后，通过统筹分配原则合理地将任务分配给两台堆垛机；这批任务完成的时间取决于两堆垛机完成各自任务运行时间的最大值；T＝max(TL,TR)(1)其中：TL，TR分别为同一巷道上两台堆垛机完成各自任务的运行时间；两堆垛机在同一巷道上同时工作，它们各自的水平位移和垂直位移互不干涉，故其中一台堆垛机完成一次存/取任务所花费的时间为水平、垂直作业所需时间的最大值；设一个货架的长度为l、高度为h，堆垛机水平位移速度为Vx、垂直位移速度为Vy，则其中一台堆垛机以位置[xa,ya]为起点，以位置[xb,yb]为终点，所花费的时间为：t＝max(|xa-xb|l/Vx,|ya-yb|h/Vy)(2)在同轨双车运行模式下，决定仓库存储效率的要素有两点：(1)出/入库任务的分配情况，即货位到两端出/入库台的距离和每台堆垛机获得的任务数量；(2)SC/DC任务的组合方式，即堆垛机执行DC任务时，入库货位和出库货位的距离；基于上述决定仓库存储效率的两点要素，同轨双车运行模式下任务的分配原则及双堆垛机执行SC/DC任务的调度模型如下：1)任务分配原则：一批任务输入后，基于统筹分配原则将这批任务分配给两台堆垛机，其对应货位的横坐标构成集合L＝{x1,x2,...,xl}和R＝{x1,x2,...,xr}，集合L中元素对应任务由横坐标小的出/入库台执行出/入库作业，集合R中元素对应任务由横坐标大的出/入库台执行出/入库作业；统筹分配原则的目标是在一组出/入库任务分配完成后，两堆垛机完成各自任务的运行时间最短；两堆垛机运行时间差的绝对值最小，数学模型表达如下：约束条件：xi＜xj(4)ΔT≤tmin(5)其中，ΔT＝|TL-TR|xi∈L,i＝1,2,...,lxj∈R,j＝1,2,...,rtmin＝min(tj,tj+1,...,tend)式(3)中，TL和TR分别为同一巷道上两台堆垛机完成各自任务的运行时间；ΔT为两堆垛机运行时间差的绝对值；式(4)含义为集合L中元素均小于集合R中元素，以保证堆垛机运行时间短，避免碰撞发生；式(5)中，tmin为先完成任务的堆垛机执行另一台堆垛机各未完成任务所需时间的最小值，该式确保在一台堆垛机完成任务，处于“空闲”状态时，立体仓库的总存储效率最优；其中，tj,tj+1,...,tend分别为先完成任务的堆垛机执行另一台堆垛机各未完成任务所需时间；2)SC任务调度模型：同轨双车模式下堆垛机执行SC任务的作业方式为：两台堆垛机从出/入库台出发，抵达各自任务货位卸载/装载货物，返回出/入库台；针对其中一台堆垛机执行SC任务的作业方式进行分析，当有n条SC任务由该堆垛机执行时，其所花费的总时间为：其中：为这台堆垛机执行n条SC任务所花费的时间；为堆垛机从出/入库台运行到第i个任务货位的运行时间；tpike和tput分别为取货操作和存货操作所需时间；由此，两台堆垛机同时工作，完成一批SC任务所需时间为：

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡安江，蔡曜，郭师虹，应嘉奇，
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