人工智能在雙深式自動(dòng)化立體倉庫貨位分配中的應(yīng)用

笪良飛（安徽省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,合肥　230022）

人工智能在雙深式自動(dòng)化立體倉庫貨位分配中的應(yīng)用

笪良飛
（安徽省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,合肥230022）

摘要:文章探討了自動(dòng)化立體倉庫的庫區(qū)和貨位的分配策略，對(duì)于庫區(qū)的優(yōu)化以得出的分配策略作出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步的提出了貨位優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并將Pareto最優(yōu)解的概念與遺傳算法相結(jié)合，提出了一種改進(jìn)的解決多目標(biāo)優(yōu)化問題的Pareto遺傳算法解決貨位優(yōu)化問題。

關(guān)鍵詞:立體倉庫;貨位優(yōu)化;遺傳算法

物流控制系統(tǒng)中自動(dòng)化立體倉庫的出現(xiàn)，大大的改變了倉儲(chǔ)行業(yè)的現(xiàn)狀。因?yàn)檫^去很長一段時(shí)間內(nèi)的傳統(tǒng)倉儲(chǔ)行業(yè)不僅自動(dòng)化程度低，而且以人力為住進(jìn)行倉庫管理的效率也是十分低下，而自動(dòng)化立體倉庫的出現(xiàn)不僅提高了倉庫的自動(dòng)化水平，而且也豐富了倉庫功能，令倉庫不僅僅是具有保管功能而且也具備了綜合性的流通功用。具體的看自動(dòng)化立體化倉庫，它的工作效率與庫區(qū)和貨位分配的策略正相關(guān)，兩者策略使用得當(dāng)能夠很好提高其工作效率，包含入庫頻率、盤庫和移庫幾個(gè)方面。本文主要討論單元出/入庫作業(yè)方式的貨位優(yōu)化問題。

1　自動(dòng)化立體倉庫貨位分配控制策略

自動(dòng)化立體倉庫分配控制的策略有以下幾個(gè)方面：

（1）改進(jìn)的先進(jìn)先出。進(jìn)出貨的時(shí)候，不滿一個(gè)月忽略先進(jìn)先出原則，以就近原則進(jìn)行操作。若為十二個(gè)月按照先進(jìn)先出原則進(jìn)行操作。改進(jìn)后的先進(jìn)先出原則，能夠有效的提高工作效率。

（2）上輕下重。該策略主要針對(duì)是貨物入庫操作的細(xì)節(jié)，當(dāng)貨物入庫的時(shí)候輕重不同的貨物選擇放的位置不同，重物選擇放在下部貨架，輕的放在上面以保證貨架的平穩(wěn)。

（3）分巷道存放。貨物入庫之后當(dāng)庫內(nèi)存在多個(gè)巷道的時(shí)候，應(yīng)將貨物分散的放置于不同的巷道內(nèi)。

（4）貨物相關(guān)性。貨物出庫的時(shí)候，當(dāng)貨物關(guān)聯(lián)性較大的時(shí)候，應(yīng)盡量放在相鄰位置以方便出庫。

（5）貨位分區(qū)。貨位的分區(qū)可根據(jù)貨物進(jìn)出庫特點(diǎn)及頻率，針對(duì)性的劃分區(qū)段。

（6）最短路線。出入庫的操作應(yīng)遵守一個(gè)基本原則，那就是在進(jìn)行出入庫的時(shí)候，當(dāng)找到貨物所在位置后，應(yīng)按照最近貨位作為出入庫貨位。

2　庫區(qū)優(yōu)化分配問題

庫區(qū)分配優(yōu)化問題不僅是個(gè)指派問題，也是特殊線性規(guī)劃問題。根據(jù)這個(gè)問題的性質(zhì)，由此進(jìn)行貨位分區(qū)時(shí)候，可以針對(duì)性的作出假設(shè)，進(jìn)而構(gòu)建出相應(yīng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型。文章對(duì)此作出下述一些已知常量假設(shè)：每種貨物存取頻率、每種貨物單位時(shí)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)量、貨物存放種類。據(jù)此，控制策略如下：

步驟1:以出入庫頻率和質(zhì)量對(duì)貨物進(jìn)行分類，其數(shù)目和倉庫分區(qū)的數(shù)目相等。

步驟2:其中表一描述的是八列四層的貨架，按照扇形分區(qū)被劃成四個(gè)庫區(qū)的情況，其中分區(qū)是按照貨物的分類數(shù)所進(jìn)行的扇形分區(qū)。結(jié)合這些分區(qū)情況，以貨物的質(zhì)量和需求頻度為表示參數(shù)，出庫貨物在數(shù)學(xué)上便可以n種類型代替表示，其中是以p、p={0,1,2,…,n}來描述貨物質(zhì)量和需求頻度，兩者關(guān)系在表示在等式關(guān)系中，括號(hào)內(nèi)為需求頻度變化，依次變小。按由大到小進(jìn)行排序，進(jìn)行劃分形成優(yōu)先級(jí)不同的庫區(qū)。

步驟3:根據(jù)堆垛機(jī)取放某類貨物的工作量建立權(quán)值矩陣，在該矩陣中堆垛機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)取放的貨物工作量與貨物質(zhì)量、出入庫頻率以及存放位置有關(guān)系。根據(jù)這種關(guān)系，將貨物質(zhì)量、出入庫頻率、存放位置單位到貨物存放區(qū)域單位能量消耗因子幾個(gè)因素相乘后作為權(quán)值因子，即:，其中的K是比例因子，取值1-到1.5；fi中f表示出入頻率i為物品種類，所以fi就是i種貨物的出入庫頻率；Mi的含義同樣如此，表示i種貨物的質(zhì)量；hj為能量消耗因子，表示從遠(yuǎn)點(diǎn)到j(luò)區(qū)之間；g是中立加速度。經(jīng)過上述整理之后，數(shù)學(xué)模型由此可以建立：，其中或1；i,j=1,2,…,n，表示為j區(qū)放入i類貨物。

步驟4:經(jīng)過上述步驟的處理后，得到了數(shù)學(xué)模型，而這模型中分區(qū)可能由于部分區(qū)域的貨位數(shù)與實(shí)際需求不相符合，所以需要按照“就近取多補(bǔ)少”的原則對(duì)模型進(jìn)行修正。這種原則是假設(shè)某個(gè)區(qū)域貨物不夠，可以從距離最近位置進(jìn)行取貨彌補(bǔ)。

3　貨位分配優(yōu)化策略

按照上述的貨物分配策略建立如下的數(shù)學(xué)模型。假設(shè):某倉庫貨架共有p列q層，處于第i列j層的貨位記為(i,j)(i=1,…,p；j=1,…,q)，出庫臺(tái)的位置記為(0,1)。不失一般性，設(shè)各貨位的長度及貨箱的質(zhì)量相同，則固定貨架的貨位分配優(yōu)化問題可以描述為:

通過分析所得到的上面模型內(nèi)，不同的程式含義不同，總體合成起來表示貨物分配的過程中的一些因素，也就是數(shù)學(xué)上的模型。其中（1）顯示的是將貨物按照上輕下重的原則進(jìn)行分配，當(dāng)貨物入庫的時(shí)候，輕的貨物放到貨架上面，重的放到下面。而后（2）表示貨物分配的距離路線最短原則，當(dāng)貨物進(jìn)行出入庫操作的時(shí)候，當(dāng)?shù)搅怂谪浳锓謪^(qū)之后，將距離最近的貨位當(dāng)做出庫貨位。最后（3）表示的是，去除堆垛機(jī)啟動(dòng)及制動(dòng)的時(shí)間外，將i列j層貨物運(yùn)出庫臺(tái)消耗的時(shí)間。

4　結(jié)語

文章討論了立體倉庫庫區(qū)和貨位的分配優(yōu)化策略，最終取得兩方面成果，一是庫區(qū)的數(shù)學(xué)模型，二是貨位優(yōu)化模型。對(duì)于貨位優(yōu)化模型，文章采用了改進(jìn)遺傳算法ΡаretoGA進(jìn)行了一定的分析，最后的結(jié)果顯示通過這種方法下的優(yōu)化策略可以有效的解決自動(dòng)化立體倉庫貨物分配問題。

參考文獻(xiàn):

[1]商允偉，裘聿皇，劉長有.自動(dòng)化倉庫貨位分配優(yōu)化問題研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2004(26):16-18.