人工智能在雙深式自動化立體倉庫貨位分配中的應用

笪良飛（安徽省建筑設計研究院有限責任公司,合肥　230022）

人工智能在雙深式自動化立體倉庫貨位分配中的應用

笪良飛
（安徽省建筑設計研究院有限責任公司,合肥230022）

摘要:文章探討了自動化立體倉庫的庫區和貨位的分配策略，對于庫區的優化以得出的分配策略作出了相應的數學優化模型。在此基礎上進一步的提出了貨位優化數學模型，并將Pareto最優解的概念與遺傳算法相結合，提出了一種改進的解決多目標優化問題的Pareto遺傳算法解決貨位優化問題。

關鍵詞:立體倉庫;貨位優化;遺傳算法

物流控制系統中自動化立體倉庫的出現，大大的改變了倉儲行業的現狀。因為過去很長一段時間內的傳統倉儲行業不僅自動化程度低，而且以人力為住進行倉庫管理的效率也是十分低下，而自動化立體倉庫的出現不僅提高了倉庫的自動化水平，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。具體的看自動化立體化倉庫，它的工作效率與庫區和貨位分配的策略正相關，兩者策略使用得當能夠很好提高其工作效率，包含入庫頻率、盤庫和移庫幾個方面。本文主要討論單元出/入庫作業方式的貨位優化問題。

1　自動化立體倉庫貨位分配控制策略

自動化立體倉庫分配控制的策略有以下幾個方面：

（1）改進的先進先出。進出貨的時候，不滿一個月忽略先進先出原則，以就近原則進行操作。若為十二個月按照先進先出原則進行操作。改進后的先進先出原則，能夠有效的提高工作效率。

（2）上輕下重。該策略主要針對是貨物入庫操作的細節，當貨物入庫的時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。

（3）分巷道存放。貨物入庫之后當庫內存在多個巷道的時候，應將貨物分散的放置于不同的巷道內。

（4）貨物相關性。貨物出庫的時候，當貨物關聯性較大的時候，應盡量放在相鄰位置以方便出庫。

（5）貨位分區。貨位的分區可根據貨物進出庫特點及頻率，針對性的劃分區段。

（6）最短路線。出入庫的操作應遵守一個基本原則，那就是在進行出入庫的時候，當找到貨物所在位置后，應按照最近貨位作為出入庫貨位。

2　庫區優化分配問題

庫區分配優化問題不僅是個指派問題，也是特殊線性規劃問題。根據這個問題的性質，由此進行貨位分區時候，可以針對性的作出假設，進而構建出相應的數學優化模型。文章對此作出下述一些已知常量假設：每種貨物存取頻率、每種貨物單位時間內對應的數量、貨物存放種類。據此，控制策略如下：

步驟1:以出入庫頻率和質量對貨物進行分類，其數目和倉庫分區的數目相等。

步驟2:其中表一描述的是八列四層的貨架，按照扇形分區被劃成四個庫區的情況，其中分區是按照貨物的分類數所進行的扇形分區。結合這些分區情況，以貨物的質量和需求頻度為表示參數，出庫貨物在數學上便可以n種類型代替表示，其中是以p、p={0,1,2,…,n}來描述貨物質量和需求頻度，兩者關系在表示在等式關系中，括號內為需求頻度變化，依次變小。按由大到小進行排序，進行劃分形成優先級不同的庫區。

步驟3:根據堆垛機取放某類貨物的工作量建立權值矩陣，在該矩陣中堆垛機在單位時間內取放的貨物工作量與貨物質量、出入庫頻率以及存放位置有關系。根據這種關系，將貨物質量、出入庫頻率、存放位置單位到貨物存放區域單位能量消耗因子幾個因素相乘后作為權值因子，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種貨物的質量；hj為能量消耗因子，表示從遠點到j區之間；g是中立加速度。經過上述整理之后，數學模型由此可以建立：，其中或1；i,j=1,2,…,n，表示為j區放入i類貨物。

步驟4:經過上述步驟的處理后，得到了數學模型，而這模型中分區可能由于部分區域的貨位數與實際需求不相符合，所以需要按照“就近取多補少”的原則對模型進行修正。這種原則是假設某個區域貨物不夠，可以從距離最近位置進行取貨彌補。

3　貨位分配優化策略

按照上述的貨物分配策略建立如下的數學模型。假設: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)，出庫臺的位置記為(0,1)。不失一般性，設各貨位的長度及貨箱的質量相同，則固定貨架的貨位分配優化問題可以描述為:

通過分析所得到的上面模型內，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，也就是數學上的模型。其中（1）顯示的是將貨物按照上輕下重的原則進行分配，當貨物入庫的時候，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，當貨物進行出入庫操作的時候，當到了所在貨物分區之后，將距離最近的貨位當做出庫貨位。最后（3）表示的是，去除堆垛機啟動及制動的時間外，將i列j層貨物運出庫臺消耗的時間。

4　結語

文章討論了立體倉庫庫區和貨位的分配優化策略，最終取得兩方面成果，一是庫區的數學模型，二是貨位優化模型。對于貨位優化模型，文章采用了改進遺傳算法ΡаretoGA進行了一定的分析，最后的結果顯示通過這種方法下的優化策略可以有效的解決自動化立體倉庫貨物分配問題。

參考文獻:

[1]商允偉，裘聿皇，劉長有.自動化倉庫貨位分配優化問題研究[J].計算機工程與應用,2004(26):16-18.