自动化立体仓库货位分配系统的分析与设计

论文摘要

随着现代工业的快速发展,传统的仓储方式日益不能满足生产和流通的需要,自动化立体仓库得到越来越多的应用。面对成千上万的货格,立体仓库的货位分配优化已成为提高存取效率、降低成本的关键。本文以某大型轴承经销公司的单元货格式自动化立体仓库为研究背景,在总结国内外立体仓库相关理论的基础上,对立体仓库的货位分配优化做了深入研究。本文的主要工作有:根据轴承经销公司立体仓库的类型和用途,引用基于耗能的货位编号方法;提出耗能等级分类函数对经营范围内的所有轴承产品进行分类,根据每类所占数量比例进行货架区域的划分。论文重点研究了单元货格式立体仓库的货位分配问题。为了解决在库轴承锈蚀严重的问题,本文研究了不同货位在湿度和温度方面的差异,结合不同规格轴承的精度和库存周期建立了入库货位分配的最小锈蚀度模型;为了解决轴承锈蚀后出库引起的出库质量下降和客户满意度降低的问题,建立了基于有效锈蚀度的货位分配模型,以轴承的锈蚀程度而非传统的入库时间作为优先选择出库轴承的决策因素。此模型还考虑了不同货位的相同规格轴承在下一个库存周期的锈蚀状况,使在下一个库存周期产生较少锈蚀和较少维护成本的轴承继续保持在库存储状态。根据仓库追求的较低作业成本的目标,引入最小耗能模型,与锈蚀度最小模型联合作为入库货位分配优化模型;保留仓库原来效率优先的货位分配模型,与基于有效锈蚀度的货位分配模型联合作为出库货位分配优化模型,并以有效锈蚀度作为约束来确保出库轴承的质量。最后,采用Pareto遗传算法求解本文的多目标货位分配模型。提出自适应惩罚函数处理模型约束,引入精英保留策略提高种群的质量和收敛速度,使用Pareto解集过滤器来保留运算过程中出现过的较好的解。实验结果表明,Pareto遗传算法有较快的收敛速度和寻优能力,可以用来求解出入库货位分配模型并得到多个Pareto最优解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外自动化立体仓库研究现状
• 1.3 本文研究的目的及现实意义
• 1.4 本文研究内容及章节安排
• 第2章 自动化立体仓库及其发展
• 2.1 自动化立体仓库的发展阶段和发展方向
• 2.1.1 自动化立体仓库的发展阶段及在我国的发展现状
• 2.1.2 自动化仓库的发展方向
• 2.2 自动化立体仓库的特点
• 2.3 自动化立体仓库的分类
• 2.4 自动化立体仓库的构成
• 2.5 自动化立体仓库的作业结构
• 2.6 自动化立体仓库基本作业流程
• 2.6.1 入库作业流程
• 2.6.2 出库作业流程
• 2.6.3 拣选作业流程
• 2.6.4 盘点
• 第3章 轴承立体仓库货架管理研究
• 3.1 轴承立体仓库管理现状分析
• 3.2 货位编号的意义
• 3.3 基本假设条件
• 3.4 立体仓库的常用货位编号方法
• 3.4.1 传统的货位编号方法
• 3.4.2 效率优先的货位编号方法
• 3.5 基于货位耗能的编号方法的应用
• 3.6 基于耗能等级的货架分区法
• 3.6.1 轴承物品分类
• 3.6.2 基于轴承耗能等级的货架分区
• 3.7 货位编号方法的耗能对比分析
• 第4章 轴承立体仓库货位优化模型的建立
• 4.1 现行货位分配方式及问题分析
• 4.2 出入库货位分配方法概述
• 4.3 入库货位分配模型的建立
• 4.3.1 最小耗能模型
• 4.3.2 最小锈蚀度模型
• 4.3.3 入库货位分配模型
• 4.4 出库货位分配模型的建立
• 4.4.1 效率优先的货位分配模型
• 4.4.2 基于有效锈蚀度的货位分配模型
• 4.4.3 出库货位分配模型
• 第5章 轴承立体仓库货位优化模型的求解
• 5.1 多目标优化的基本概念
• 5.2 多目标优化求解算法的分析选择
• 5.3 遗传算法简介
• 5.4 多目标优化遗传算法
• 5.5 约束处理
• 5.6 货位分配优化问题的Pareto 遗传算法设计
• 5.6.1 算法的预处理和主要技术
• 5.6.2 Pareto 遗传算法的具体实现
• 5.7 Pareto 遗传算法求解货位优化问题步骤
• 5.7.1 入库货位分配优化问题的求解步骤
• 5.7.2 出库货位分配优化问题的求解步骤
• 5.8 实验结果
• 5.8.1 实验环境与参数设置
• 5.9 实验结论
• 第6章 结论
• 致谢
• 参考文献