無人天車自動配貨系統(tǒng)設計及應用

張申坤+姚永奎

摘要：為提升無人天車技術(shù)的全自動水平，結(jié)合科學庫區(qū)管理、信息化技術(shù)，通過對對數(shù)據(jù)處理、最佳配貨篩選、最短時間篩選、停車位置優(yōu)化等核心技術(shù)的研究與突破，以時間片輪詢法為架構(gòu)，形成具有秒級配貨能力的無人天車自動配貨系統(tǒng)，實現(xiàn)高度自動化、高安全可靠性、高效率的穩(wěn)定自動配貨功能，滿足現(xiàn)代庫區(qū)管理與物流管理的各項生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：無人天車；自動配貨；時間片輪詢法

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）07-0178-01

1 引言

冷軋廠成品庫發(fā)貨作為整個物流管理的主要功能，其智能化和信息化直接影響天車無人化的全自動水平。在傳統(tǒng)成品庫發(fā)貨過程中，一直沿用手工點盤庫存、手工計算生成配貨單、找卷、標識、裝車這一傳統(tǒng)工藝流程。此傳統(tǒng)工藝流程需要大量人力協(xié)同工作，不僅耗時耗力，還對配貨人員素質(zhì)要求極高，而且生成的配貨單也往往無法達到最優(yōu)，只是簡單滿足基本的配貨要求。針對此問題，利用無人天車系統(tǒng)平臺，研發(fā)無人天車自動配貨系統(tǒng)，積極實現(xiàn)真正意義上的天車無人化。

2 總體思路

以求解配貨單最優(yōu)解和天車自動裝車時間最短為目的，充分利用現(xiàn)代計算機技術(shù)，設計無人天車自動配貨系統(tǒng)。根據(jù)配貨系統(tǒng)的功能需求，設計研發(fā)對數(shù)據(jù)處理、最佳配貨篩選、最短時間篩選、停車位置優(yōu)化等核心功能。作為天車無人化技術(shù)實現(xiàn)的重要基礎，建立完善的通訊結(jié)構(gòu)，保障自動配貨系統(tǒng)與無人天車系統(tǒng)進行實時數(shù)據(jù)通訊，無人天車系統(tǒng)下發(fā)的出貨單，接收無人天車系統(tǒng)實時更新的庫圖信息，生成有效發(fā)貨數(shù)據(jù)庫并反饋至上述系統(tǒng)中，為生產(chǎn)環(huán)節(jié)和物流環(huán)節(jié)提供數(shù)據(jù)支撐。

3 系統(tǒng)構(gòu)架

系統(tǒng)采用.NET架構(gòu)Visual Studio平臺c#語言進行系統(tǒng)開發(fā)，處理的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)參數(shù)存入oracle數(shù)據(jù)庫。為了更好的提升系統(tǒng)擴展性能，實現(xiàn)高內(nèi)聚、低耦合，合理分布功能結(jié)構(gòu)，按功能需求以時間片輪詢法貫通整個系統(tǒng)，進行模塊化編程，系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示?？紤]到系統(tǒng)不需要太高的運行頻率，時間片設定為100ms，盡量使每一任務都能順利完成。

4 自動配貨功能實現(xiàn)

根據(jù)成品庫汽運配貨需求劃分系統(tǒng)功能任務，依次分為：鋼卷數(shù)據(jù)處理任務、最佳配貨篩選任務、最短時間篩選任務、停車位置優(yōu)化任務。

鋼卷數(shù)據(jù)處理采用雙向數(shù)據(jù)對流，無人天車系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)供給側(cè)，提供當前成品庫庫圖信息，其中包括鋼卷產(chǎn)品信息、鋼卷位置信息、貨運汽車車輛信息、貨運汽車位置信息、產(chǎn)品訂單信息等內(nèi)容。自動配貨系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)反饋側(cè)，循環(huán)接收信息并按實際配貨情況對庫圖信息進行數(shù)據(jù)更新。此過程實時進行，既保障了無人天車系統(tǒng)穩(wěn)定運行，也保證了自動配貨結(jié)果正確可靠。

最佳配貨篩選采用退火算法，退火算法本質(zhì)上是一種貪心算法，以一定的概率來接受一個比當前解要差的解，因此有可能會跳出局部的最優(yōu)解，達到全局的最優(yōu)解。首先根據(jù)訂貨單由庫圖信息中提取滿足產(chǎn)品規(guī)格的所有鋼卷，在這個鋼卷集合內(nèi)，按照要求的鋼卷數(shù)量隨機選出幾個鋼卷，獲得初始解集合，根據(jù)解集合計算出鋼卷總重和汽車最大載重量的差值，移動解集合向差解的跳動概率會越來越低直至滿足最終配貨需求。

停車位置優(yōu)化是指在最佳配貨篩選的基礎上進行的空間因素考量。在保障配貨合理的基礎上，充分考量需要發(fā)貨的鋼卷所在位置，以目標卷放置集中的庫區(qū)位置為目標地，停放發(fā)貨汽車，盡量減少天車取放卷過程中的行走路程，實現(xiàn)快速裝車。

最短時間篩選是指在最佳配貨篩選的基礎上進行的時間因素考量。在保障配貨合理的基礎上，充分考量裝車時間，以離汽車盡量近的鋼卷為目標卷，盡量減少天車取放卷過程中的行走路程，實現(xiàn)快速裝車。

5 結(jié)語

無人天車自動配貨系統(tǒng)在國內(nèi)開發(fā)并應用尚屬首次。本系統(tǒng)充分利用計算機的強大運算能力，合理使用算法，節(jié)省了大量人力物力，極大降低了配貨難度，顯著提高了配貨效率和配貨合理性。本系統(tǒng)作為無人天車系統(tǒng)的基石，對于無人天車系統(tǒng)有強力的支撐作用，全面提升了無人天車系統(tǒng)的整體工作效率和智能化程度，是物流工藝智能化的重要保證。

參考文獻

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