基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法，该方法包括，根据仓库货架布局信息建立三维坐标，对仓库中的每个货位进行编号；采用货位编号一一排列组合的二进制染色体编码方式，通过限制算子初始化种群，确保种群的每个个体具备可行性；以出入库效率、货架稳定、同型号物料相邻存储为优化目标，构建液压泵装配车间立体仓库多目标货位分配优化模型；在迭代中采用Sigmoid函数对交叉概率和变异概率进行自适应调整；在交叉和变异后加入精英保留策略，生成优秀种群；针对改进的AGA的多目标仓库货位分配优化方法与AGA算法进行对比，本发明专利技术的有益效果：本发明专利技术在算法运行速度、全局搜索能力和收敛性有较大提升。提升。提升。

【技术实现步骤摘要】
基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法


[0001]本专利技术涉及智能化物流
，具体是一种基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法。

技术介绍

[0002]目前，液压泵装配车间立体仓库在进行货位入库时，没有对物料的出入库频率和同一物料编码下的批次的多少做分析，随机为要入库的物料分配货位，这会导致出入库频率大的物料可能会放到远离出入库口的货位上，出入库频率小的物料可能会放到靠近出入库口的货位上，降低了物料的出入库效率。随机分配货位，对于相同型号的物料，被分散的存储在距离较远的货位上，当生产某型号的液压泵时，被分散的物料需要耗费较多的出库时间，作为液压泵装配车间的生产源头，出入库效率低下，也降低了整个装配车间的生产效率。随机的分配货位，重的物料可能被放在了货架的上层，轻的物料可能被放在了下层，这会导致货架的稳定性比较差，当物料的总重量超过了货架的承重极限时，会发生坍塌，对仓库造成经济损失和影响仓库的正常作业。通过对以上问题的分析，对于要入库的物料的存储货位进行合理的分配优化显得极其重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1：建立三维坐标，对货位进行坐标编号；
[0006]步骤2：将待优化物料的货位一一排列，组合成染色体，对染色体进行二进制编码；
[0007]步骤3：以出入库时间、货架稳定、同型号物料相邻存储为优化目标，构建多目标货位
[0008]分配优化模型；
[0009]步骤4：采用Sigmoid函数对交叉概率和变异概率进行自适应调整；
[0010]步骤5：采用精英保留策略，使经过交叉和变异后，筛选出优秀个体组合成优秀的种群。
[0011]进一步的，在步骤1中，对仓库建立三维坐标系，以仓库离出口最近的一排货架记为第一排，最近的一列记为第一列，货架的最底层记为第一层，所以，第x排第y列第z层库位对应的三维坐标为(x，y，z)，(x＝1，2，
…
，a；y＝1，2，...，b；z＝1，2，
…
c)，a，b，c分别是货架的总排数，总列数，总层数。
[0012]进一步的，在步骤2中，对于货架的排，用4位二进制数表示，同时这4位也表示为坐标x；对于货架的列，用6位二进制数表示，这6位表示坐标y；对于货架的层，用三位二进制数表示，这3位表示坐标z；一个货位一共有13位二进制数。N种物料，生成popsize个个体，每条
染色体包含(13)*N个基因，每一条染色体对应一种货位分配方案；货位编号包括13位二进制数，依次代表货品储存货位的排数、列数和层数。
[0013]进一步的，在步骤3中，对于出入库时间、货架稳定、同型号物料相邻存储为优化目标构建的目标函数以及约束条件如下：
[0014]出入库时间：
[0015]产品的周转率p
i
表示产品在仓库单位时间内的周转次数，周转率越高的产品在仓库中流动就越快，库存占用资金就越少，因此将高周转率的产品放在距离仓库出口较近的货位上，将低周转率的产品放置在距离仓库出口较远的货位上，将全部待入库货物的出入库周转率与搬运货物到收发料台时间的乘积之和最小化作为目标，从而得到第一个优化目标函数为：
[0016][0017]货架稳定性函数：
[0018][0019]同型号物料相邻函数：
[0020][0021]约束条件：
[0022][0023]且x，y，z均为正整数，其中，货位坐标(x，y，z)表示位于第x排y列z层的货位；p
i
是物料i的周转率，m
i
是物料i的质量，a、b、c为仓库货架规模，分别表示货架总行数、总列数、总层数，L1，L2，L3分别是货架储物货位的长、宽、高，L0是货架之间的距离，v
x
，v
y
，是料箱机器人沿x、y方向的平均移动速度；v
z
料箱机器人的货叉沿z方向的平均移动速度，第i类物料放在n个货位上，物料的中心坐标为Ri(i＝1，2，
…
，N)，则Ri的表达式为：
[0024]进一步的，利用权重系数法将多目标优化问题转换为单目标的优化问题，将每个
目标函数都乘以一个权重系数ω
i
(i＝1，2，...，n)，将乘以权重后的每个目标函数都相加得到一个综合的效用函数，对于第i个目标函数f
i
(x，y，z)，用ω
i
表示它的权重，那么多目标优化模型可以转化成单目标模型，如下所示：
[0025][0026]根据上文提出的三个优化目标建立多目标货位分配优化模型，由于各目标函数在迭代时呈现递减的趋势，利用权重系数法转化成单目标优化模型如下：
[0027]F＝ω1F1+ω2F2+ω3F3[0028]其中，ω1、ω2、ω3位权重系数，ω1+ω2+ω3＝1，ω1、ω2、ω3取值范围为[0，1]，F1，F2，F3为上述建立的多目标优化公式中的每一个目标函数。
[0029]进一步的，在步骤4中，采用Sigmoid函数的自适应交叉变异算子如下：
[0030][0031][0032]其中p
c
，P
m
分别是个体的交叉概率和变异概率，p
cmax
，p
cmin
分别指最大的交叉概率和最小的交叉概率，p
mmax
，P
mmin
分别指最大的交叉概率和最小的交叉概率；u为相似的系数，与种群的平均适应度值和标准差有关系，u的计算公式如下：
[0033][0034]其中S是所有个体的适应度值的标准差，E是所有个体适应度的均值，E和S的计算公式如下所示：
[0035][0036][0037]其中，N为种群的大小，Fit
i
为第i个个体的适应度。
[0038]进一步的，在步骤5中，所述限制算子遍历种群中的每一个个体，对每一个个体，有个体的编码规律，即每13位代表一个货位，每13位的前4位代表排数，即自变量x，中间6位代表列数，即自变量y，最后三位代表列数，同时也代表自变量z；对染色体中的第一个13位，将4位，6位，3位通过十进制转换，形成自变量x，y，z并对其进行判断，当x≤1时，根据约束(1)，中间的6位即y不能超过最大列数b
‑
6列，检测中间的6位是否超过c
‑
6，如果超过，则将其赋值为约束范围内的值，不超过则保持不变；当x＞1且x≤7时，根据约束(2)，y不能超过最大的列数b，检测中间的6位是否超过，如果超过，则赋值为约束范围内的值；当x≥6且x＜8时，根据约束(3)，y不能超过最大的列数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立三维坐标，对货位进行坐标编号；步骤2：将待优化物料的货位一一排列，组合成染色体，对染色体进行二进制编码；步骤3：以出入库时间、货架稳定、同型号物料相邻存储为优化目标，构建多目标货位分配优化模型；步骤4：采用Sigmoid函数对交叉概率和变异概率进行自适应调整；步骤5：采用精英保留策略，使经过交叉和变异后，筛选出优秀个体组合成优秀的种群。2.根据权利要求1所述的基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法，其特征在于：在步骤1中，对仓库建立三维坐标系，以仓库离出口最近的一排货架记为第一排，最近的一列记为第一列，货架的最底层记为第一层，所以，第x排第y列第z层库位对应的三维坐标为(x，y，z)，(x＝1，2，
…
，a；y＝1，2，...，b；z＝1，2，
…
c)，a，b，c分别是货架的总排数，总列数，总层数。3.根据权利要求1所述的基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法，其特征在于：在步骤2中，对于货架的排，用4位二进制数表示，同时这4位也表示为坐标x；对于货架的列，用6位二进制数表示，这6位表示坐标y；对于货架的层，用三位二进制数表示，这3位表示坐标z；一个货位一共有13位二进制数。设N种物料，生成popsize个个体，每条染色体包含(13)*N个基因，每一条染色体对应一种货位分配方案；货位编号包括13位二进制数，依次代表货品储存货位的排数、列数和层数。4.根据权利要求1所述的基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法，其特征在于：在步骤3中，对于出入库时间、货架稳定、同型号物料相邻存储为优化目标构建的目标函数以及约束条件如下：出入库时间：产品的周转率p
i
表示产品在仓库单位时间内的周转次数，周转率越高的产品在仓库中流动就越快，库存占用资金就越少，因此将高周转率的产品放在距离仓库出口较近的货位上，将低周转率的产品放置在距离仓库出口较远的货位上，将全部待入库货物的出入库周转率与搬运货物到收发料台时间的乘积之和最小化作为目标，从而得到第一个优化目标函数为：货架稳定性函数：同型号物料相邻函数：约束条件：
且x，y，z均为正整数，其中，货位坐标(x，y，z)表示位于第x排y列z层的货位；p
i
是物料i的周转率，m
i
是物料i的质量，a、b、c为仓库货架规模，分别表示货架总行数、总列数、总层数，L1，L2，L3分别是货架储物货位的长、宽、高，L0是货架之间的距离，v
x
，ν
y
，是料箱机器人沿x、y方向的平均移动速度；v
z
料箱机器人的货叉沿z方向的平均移动速度，第i类物料放在n个货位上，物料的中心坐标为Ri(i＝1，2，
…
，N)，则Ri的表达式为：5.根据权利要求4所述的基于AGA多目标液压泵装配车间立体仓库货位分配优化方法，其特征在于：利用权重系数法将多目标优化问题转换为单目...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪惠芬，王舒萍，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：