立體配方庫輸送系統的優化算法

付永民（河南中煙工業有限責任公司許昌卷煙廠，河南許昌 461000）

立體配方庫輸送系統的優化算法

付永民
（河南中煙工業有限責任公司許昌卷煙廠，河南許昌 461000）

在整個物流體系中，貨物的存取和分發是影響運送效能的關鍵瓶頸，隨著技術的發展，高架立體配方庫應運而生，應用日趨廣泛。在高架立體配方庫系統中，穿梭車輸送物料的效率直接影響高架立體配方庫的性能發揮。優化穿梭車輸送物料的路徑，在多站臺之間提高物料輸送速度，可以提升高架立體配方庫的性能發揮。

高架立體配方庫 穿梭車 站臺 優先級

目前，隨著高架立體配方庫的廣泛使用。具有動態移栽特點的穿梭車輸送系統，能使物料在不同工位之間傳送，使輸送線布局更加緊湊、簡捷，從而提高物料的輸送效率。因此，穿梭車在自動化物流系統中應用較為普遍。然而在多輸入、多輸出站臺系統中，穿梭車要依靠調度計算機的指令執行不同的存放任務，此時任務分發的算法優化就顯得尤為重要。

1　工作原理

近年來，自動化物流系統在煙草行業的應用日益廣泛，相關物流裝備趨于多元化，其技術性能和水平不斷提高。在自動化物流系統中，物料輸送主要采用鏈式、輥道輸送機等通用設備，一般均固定在地面上。每一列輸送機頭部形成一個輸入輸出工位，多個工位組成一個輸送路徑，這時需要移動穿梭車進行輸送。穿梭車具有動態移栽的特點，能使物料在不同工位之間的傳送及輸送線布局更加緊湊、簡捷，從而提高物料的輸送效率。因此，穿梭車在自動化物流系統中應用較為普遍。一般立體倉庫系統存在倉庫調度系統、輸送機電控系統、穿梭車調度系統，穿梭車調度系統的任務輸入主要由倉庫調度系統進行控制。因此，做好倉庫調度系統和穿梭車調度系統之間的算法優化就至關重要。

許昌卷煙廠采用環形穿梭車，能在同一軌道上運行多輛車體，可大大提高搬運能力，是穿梭車的發展趨勢。隨著近幾年制絲車間生產任務的不斷加大，配方庫物流系統在實際運行過程中，逐漸暴露出系統運行效能不高的問題：任務出入庫同時運行時互相影響，爭奪環穿小車的使用權，造成入庫任務不能及時完成；空托盤組無法及時出、入庫，堵塞出庫生產線，降低運行效率。由于立體倉庫的出入庫效率直接影響著整個物流系統的效率，故如何調度自動化立體倉庫的各個輸送子系統，使其性能達到最優，就成為提高制絲生產系統效能的一個重要目標和關鍵技術。

圖1

2　原因分析

環穿輸送系統控制架構是先申請先執行，實現方法是由物流調度系統timms-dcs向環穿調度系統RSV-MANAGER發送執行任務，環穿調度系統接收的任務存儲在環穿計算機自帶的VEHICLE數據庫（Access類型）的CARRY_TASK表中，根據接收的先后順序分配任務編碼，然后按照任務編碼的大小順序執行任務。 這種控制架構非常適合多入口、多出口系統。然而我車間高架庫系統是單入口、單出口。設備布局如下圖1所示。

任務路徑如下：

煙包入庫路徑是：2號站臺到8、10、12號站臺。

煙包出庫路徑是：7、9、11號站臺到5號站臺。

空托盤組入庫路徑是：4號站臺到8、10、12號站臺。

空托盤組出庫路徑是：7、9、11號站臺到1、3號站臺。

分析設備布局，當出入庫同時進行時，造成3條出庫任務和1條入庫任務同時爭奪環穿小車的使用權，4臺小車被占用后就無法執行入庫任務，導致入庫任務不能及時完成。

煙包出庫后，需要在雙工位工作臺進行煙包和托盤分離，托盤分離后在4號站臺回收入庫，然而由于申請時間落后于煙包出庫和進庫任務，造成空托盤組無法及時入庫，堵塞整個出庫生產流水線，導致雙工位工作臺不能進行煙包和托盤分離，最終形成4臺小車裝載4包煙包?？吭?號站臺等待出庫，整個小車環穿輸送系統停頓，進入工作死循環。

當有空托盤組出庫任務時，必須等待前面先申請的煙包出入庫任務執行完成后才能執行，不能為煙包入庫提供足夠的空托盤，導致煙包入庫需要等待空托盤組出庫到位后才能執行，降低入庫效率。

3　改進措施

分析我車間高架庫設備布局，和任務的分配情況以及任務的類型，對小車環穿輸送系統控制架構進行更改：加入優先級控制，在優先級相同的情況下采用先申請先執行的控制架構。

空托盤組入庫任務是整個系統良好運行的瓶頸，所以確定空托盤組入庫任務優先級最高?？胀斜P組出庫任務是為煙包入庫做準備，同時考慮到出庫任務會優先爭奪小車使用權，所以確定空托盤組出庫任務和煙包入庫任務優先級相同，高于煙包出庫任務。煙包出庫任務會優先爭奪小車使用權，所以確定煙包出庫任務優先級最低。

最終確定空托盤組入庫任務優先級是5；空托盤組出庫任務和煙包入庫任務優先級是1；煙包出庫任務優先級是0。

在物流調度系統中對任務進行判斷，并在物流和環穿調度系統數據接口中增加優先級字段，將判斷數據寫入數據接口的優先級字段。

············

1-12號站臺是環穿調度系統的設備編碼，在物流調度系統中對應的設備編碼是105，115， 124，310，305，301，212，210，208，206，204，202。在數據傳送字符串后添加一個優先級字段。

（1）判斷任務起始站臺是310，將字符串中優先級字段設為5；任務起始站臺是115或任務到達站臺是105和124，將字符串中優先級字段設為1；其它的任務優先級設為0。發送字符串成功，返回發送成功標記為0；連續10次發送字符串不成功，返回發送不成功標記為1。

（2）對環穿調度Acess數據庫CARRY_TASK任務表中增加優先級字段，接收物流系統傳送的優先級數據。

（3）環穿調度系統對接收的任務根據優先級高低進行判斷，優先執行優先級高的任務。

建立數集對象TaskGet_RecordSet；從CARRY_TASK表中建立視圖，查詢執行狀態為0和優先級是5、1、0的任務，并把數據記錄按優先級降序排列，優先級相同的按任務編號升序排列。（實現優先級控制，在優先級相同的情況下采用先申請先執行的控制架構。）

如果記錄集不為0（有任務），讀出第一條記錄，判斷這條任務不是正在分配和正在下發，就分配這條任務。然后更新數據庫，關閉視圖，結束函數。

4　結語

改進后，提升了高架庫整體運行效率：空托盤組入庫及時準確，消除了堵塞現象，在保障正常出煙的前提下，合理調配煙包出入庫任務分配，適當降低煙包出庫速度，提升煙包入庫速度。及時執行入煙任務和空托盤組出庫任務；減少小車空跑現象，在任務繁忙時小車運行一周可以執行兩個任務（一個入庫，一個出庫），提升單個小車的運行效率。經測算，高架庫整體運行效率提升20%左右，每天節約運行時間1個多小時。

［1］張建民.《機電一體化系統設計》.高等教育出版社，2007年7月.

［2］聞邦椿.《機械設計手冊》.機械工業出版社，2010年1月.

［3］徐正林，劉昌琪.自動化立體倉庫實用設計手冊》.中國物資出版社，2009年3月.

付永民（1978—），男，漢族，學士，工程師，主要方向：工業自動化。河南中煙工業有限責任公司許昌卷煙廠。