自動化立體倉庫的優(yōu)化調(diào)度研究

摘 要：為提高自動化立體倉庫的運行效率，通過歸納總結(jié)調(diào)度原則，建立簡易專家系統(tǒng)的貨位管理知識庫及相應(yīng)的推理機制，得出貨位分配方案。在此基礎(chǔ)上，利用遺傳算法對堆垛機存取路徑進行優(yōu)化，建立優(yōu)化模型。通過Matlab仿真，得出上述方法在優(yōu)化調(diào)度中的可行性。

關(guān)鍵詞：自動化立體倉庫；優(yōu)化；調(diào)度；遺傳算法

1 引言

自動化立體倉庫的貨位分配及作業(yè)調(diào)度的優(yōu)化問題一直是業(yè)界研究關(guān)注的重點，所采用的方法包括時態(tài)邏輯、模擬退火、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Petri網(wǎng)等[1-3]。其中，遺傳算法在自動化立體倉庫調(diào)度優(yōu)化問題上已有多項研究。本文結(jié)合調(diào)度專家的知識經(jīng)驗，依據(jù)推理策略建立貨位管理專家系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上采用遺傳算法對自動化立體倉庫的調(diào)度問題進行建模仿真，驗證了該方法的可行性和有效性。

2 立體倉庫模型

自動化立體倉庫的出入庫調(diào)度任務(wù)主要包括兩個方面：一是作業(yè)調(diào)度原則，二是貨位管理原則[4]。一般作業(yè)調(diào)度原則有：先到先服務(wù)原則、優(yōu)先權(quán)原則、處理時間最短原則、處理時間最長原則、隨機原則、聯(lián)合出入庫原則、中斷搶先原則。一般貨位管理原則有：分巷道存放原則、就近原則、貨架受力均勻原則、先入先出原則、貨位分區(qū)原則。

3 貨位管理的專家系統(tǒng)模型

3.1 專家系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)一般由6部分組成：人機接口、知識庫、推理機、綜合數(shù)據(jù)庫、方法庫和解釋系統(tǒng)，其中知識庫和推理機是專家系統(tǒng)的兩個重要組成部分。

3.2 貨位管理知識庫的建立

3.3 推理機制的選擇

推理系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個專家系統(tǒng)的運行，本文采用正向推理機制。

4 組合優(yōu)化的作業(yè)調(diào)度問題描述

在得到優(yōu)化后的貨位分配前提下，建立尋求運輸效率最高或運輸費用最低的目標(biāo)函數(shù)是解決優(yōu)化掉問題的關(guān)鍵。本文針對減少堆垛機的空載運行時間，得出對貨物的存取順序進行排列，從而達(dá)到作業(yè)調(diào)度最優(yōu)。

5 堆垛機作業(yè)優(yōu)化調(diào)度的遺傳算法設(shè)計

5.1 編碼

本文采用順序表示的遺傳基因編碼方法。例如：順序表為C=（1 2 3 4 5 6 7 8），運送路線為：1-3-5-7-2-8-4-6，則編碼為：L=（1 2 3 4 1 3 1 1）。

5.2 適應(yīng)度評價

本文的目標(biāo)函數(shù)為最小化問題，即堆垛機行駛時間T最短，故選擇適應(yīng)度函數(shù)F=1/f（x）。

5.3 遺傳算法步驟

（1）隨機生成初始種群，采用順序編碼方案進行染色體編碼，確定最大允許進化代數(shù)Gmas。（2）按照適應(yīng)度函數(shù)計算染色體適應(yīng)值。（3）選擇運算采用比例選擇算子。（4）交叉運算采用次序交叉法。（5）變異算子的設(shè)計比較靈活，本文采用的方法是交換。（6）判斷終止條件，如果超過最大代數(shù)，或得到最優(yōu)解則退出程序，否則轉(zhuǎn)回步驟2繼續(xù)執(zhí)行。

6 結(jié)束語

本文在建立自動化立體倉庫模型的基礎(chǔ)上，分析立體倉庫調(diào)度原則，建立了基于貨位分配原則的專家系統(tǒng)知識庫和推理機制，仿真得出較為理想的結(jié)果；在此基礎(chǔ)上，利用遺傳算法對作業(yè)調(diào)度進行優(yōu)化，減少堆垛機運行路程和時間，有效地提高自動化立體倉庫的效率。本文僅是在前人研究基礎(chǔ)上的又一探索，仍需進一步研究兩種人工智能方法在立體倉庫實際管理和運行中的應(yīng)用。

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