基于雙伸位堆垛機分配貨位地址的優化研究

高長勇，趙劍道，蔡 苗，周文坤，周春旭

（北京機械工業自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

堆垛機是自動化立體倉庫的重要組成部分之一，主要功能對高層貨架內貨物的進行存取。堆垛機可以在所在的巷道內進行水平和垂直方向的移動，當移動到固定的位置點，通過貨叉的收縮，實現對貨架內單元貨格中貨物的存取。一般情況下，普通堆垛機只能對其左右兩排貨物的存取，而采用雙伸位貨叉的堆垛機，堆垛機左右兩側各有兩排貨架，堆垛機可以在一個位置可對四個單元貨格的貨物進行操作。而且本文中的雙伸位堆垛機貨叉一次作業可以同時存放和取出兩個單元貨物，提高了生產效率，加快存取貨物的運轉節奏。

1 貨位地址的分配原則

1）貨位分配的完美程度

本文中針對貨物的編碼和批次兩個屬性，對堆垛機貨叉上的兩個貨物進行地址分配，使得相同編碼，批次的物料盡量分配到一起。

2）堆垛機運行最快

堆垛機運行最快一方面是指給貨物分配一個和堆垛機此時位置最近的貨位；另一方面是堆垛機貨叉上的物料放在貨架上時，最好直接放在貨架上，而不是把貨物在貨叉上進行左右倒換，再將貨物放在貨架上，影響堆垛機的效率。

3）設置兩個因素的權重

對于貨位分配的完美程度，和堆垛機運行最快這兩個因素，用戶可以設置不同的權重，根據需求自行的改變權重的大小。

2 貨位地址的算法實現

1）選擇一些可能的解組成一組候選解。

圖1 堆垛機貨架側視圖

如圖1所示，是一個堆垛機貨架的側視圖，由于是雙叉堆垛機，所以貨叉能在一個位置對四個貨位進行取貨和放貨。一個貨位地址由巷道-層-列-排進行確定。貨架的排按照如圖，從左到右，分為3，1，2，4。貨架中一個貨位的狀態分別用E（空貨位）、F（有貨貨位）、P（空托盤）、A（工作貨位）、W（問題貨位）、C（封閉貨位） 表示，如圖2所示。

圖2 立體倉庫貨架貨位地址狀態

雙叉堆垛機此時貨叉上有兩個貨物，對貨叉上的兩個貨物各自分配一個貨位地址。給兩個貨物選擇可能潛在的貨位地址集合如下：

1）1排和3排的貨位狀態為E，選取數量：5。如圖3所示。

圖3

2）2排和4排的貨位狀態為E，選取數量：5。如圖4所示。

圖4

3）3排為F，1排為E，選取數量：10。 如圖5所示。

圖5

4）4排為F，2排為E，選取數量：10。 如圖6所示。

宗教對文學的影響，屬于比較文學的跨學科研究的范疇。在文學產生和發展的過程中，宗教曾經起過重要作用；宗教會對作家的世界觀發生影響，進而影響到文學作品的思想內容，有些重要的宗教經典，如《圣經》，本身就是文學作品，或者取自文學作品。[1]274-275

圖6

5）3排為P，C，W，A，1排為E，選取數量：5。如圖7所示。

圖7

6）4排為P，C，W，A，2排為E，選取數量：5。如圖8所示。

圖8

7）3排為F，1排為E，并且3排的物料編碼批次和左叉相同，選取數量：5。如圖9所示。

圖9

8）4排為F，2排為E，并且4排的物料編碼批次和左叉相同，選取數量：5。如圖10所示。

圖10

9）3排為F，1排為E，并且3排的物料編碼批次和右叉相同，選取數量：5。如圖11所示。

圖11

10）4排為F，2排為E，并且4排的物料編碼批次和右叉相同，選取數量：5。如圖12所示。

圖12

對以上選取的集合進行貨叉分配完美程度的判定。

設置判定貨叉分配完美程度的等級，設置的參數如表1所示。

表1 貨叉分配參數

根據參數，可以評價出集合中每一個待選解的貨叉分配完美程度。評價的標準一方面可以從是否把貨叉上的物料和相同編碼和批次的物料分配到一起，如果分配到一塊，則該待選解的貨叉分配完美程度越高；另一方面可以從貨架的貨位狀態來判斷，如果將貨叉上的物料和工作貨位分配到一起，那么在處理工作貨位時有可能對貨叉上剛入庫的物料進行處理，影響了堆垛機的運行效率，則此時該待選解的貨叉分配完美程度低。

舉例說明：

1）Status2=F，Status1=E，M_ID=M_ID_IN，BatchNo=BatchNo_IN

此時選取的貨位遠端是有貨貨位，近端是空貨位，并且遠端和要堆垛機貨叉上入庫的貨物物料批次相同，此時貨物分配完美程度最好。

2）Status2=A，Status1=E

此時選取的貨位遠端為工作貨位，近端為空貨位。堆垛機的貨叉將貨物直接放入到貨位的近端。因為遠端是工作貨位，處理遠端貨位時，需要對入庫到近端的貨物在進行處理，因此貨叉分配完美程度比1）中較低些。

3）對選取的集合進行堆垛機運行最快的判定。

堆垛機左叉和右叉上貨物的貨位地址各自有一個集合，通過這兩個集合，對堆垛機運行快慢進行判斷，參數如表2所示。

表2 堆垛機運行參數表

根據參數，對選取的集合進行堆垛機運行快慢的判定。判定的標準一方面從分配給貨叉貨位的貨位地址與此時堆垛機的載貨臺位置來判斷，離堆垛機載貨臺位置越近，則堆垛機運行越快；另一個方面可以從堆垛機貨叉的伸叉，收叉的動作頻率來判斷。如果堆垛機一次伸叉，就把貨叉上的兩個貨物都放在貨架上，則此時堆垛機運行最快。如果堆垛機上貨叉上的貨物要在貨叉上左右倒換，則此時的堆垛機運行效率就非常低。

舉例說明：

當左右叉物料和批次相同情況下，左叉和右叉的貨位地址相同，并且都在遠端。即Row1，Row2為3排或4排。此時堆垛機一次伸叉就可將兩個貨物都放在貨架上。此時堆垛機運行效率高。

當左右叉物料和批次不相同的情況下。左叉為3排，右叉為3排。此時堆垛機的左叉放完貨物后，右叉如果也要入到貨架的3排，則貨物必須倒換，將貨物由右叉倒到左叉上。則此時堆垛機運行效率比①低。

4）對選取的集合進行篩選。

上面通過2），3）步，對貨叉上貨物分配的可能潛在解的貨位地址集合進行貨叉分配完美程度的判定和堆垛機運行最快的判定，根據這兩個因素對集合進行篩選，然后對潛在的解集合進行排序，排序的規則根據實際情況，設置貨叉分配完美程度的判定和堆垛機運行最快的判定的權重，若其中一個因素對實際情況的影響大，可將權重加大。

通過對結果集進行刪除和排序，從結果集中選取排序最優的解，此時的貨物地址分配達到了預想的需求。

3 算法的分析

從算法的實際應用效果來看，通過對結果集進行貨叉分配完美程度的判定和堆垛機運行最快的判定，最后進行篩選后產生的貨位地址：

1）基本上能將同種編碼和批次的物料分配到一起，對以后堆垛機物料的出庫非常有利，堆垛機能同時一次取兩個物料。

2）分配的貨位地址能有效地避免對其他出庫貨位的影響，如果將貨物和工作貨位分配到一側，堆垛機在處理工作貨位時，又要對此貨物再次進行處理，極大的降低了堆垛機的效率。

3）使得貨物分配的結果合理，不是盲目的占用一側兩個都是空貨位。同時使得堆垛機效率達到一個客戶滿意的標準。

4）此算法適用于單伸位堆垛機和雙伸位堆垛機的貨物入庫地址分配。

4 結論

此算法通過對貨物分配地址時的各種情況進行分析后選取了一些潛在的結果集，通過對結果集進行進行貨叉分配完美程度和堆垛機運行快慢兩個因素的判斷，最后通過這兩個因素的權重對結果集篩選，產生的解非常的合理，完全滿足客戶的需求。