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    自動化倉庫物流分揀優化分析

      信息來源:   發布時間:2021-08-11  點擊數:

    0 引言

    物料倉儲管理中,對物料出庫順序的合理規劃和設計能夠有效減少物倉儲管理中巷道堆垛機的作業時間,促進物料的出庫調度效率提升,減少物料倉儲管理的成本,推動物料倉儲管理的不斷發展,具有十分積極的作用和意義。為此,文章將結合自動化立體倉庫中巷道堆垛機的物料揀貨作業流程及有關情況,通過進行相應的巷道堆垛機揀貨時間優化目標函數計算分析模型建立,并采用啟發式計算方法進行目標函數求解分析,以獲取最佳的自動化立體倉庫物料出庫操作順序,在此基礎上通過案例分析,對其在實際應用中的可行性進行研究,以供參考。

    1 自動化立體倉庫巷道堆垛機揀貨操作時間優化模型構建

    1.1 自動化立體倉庫的揀貨作業流程及情況分析

    結合自動化立體倉庫進行物料倉儲與調度管理的實際情況,其通過巷道堆垛機進行揀貨操作的具體作業流程一般表現如下:巷道堆垛機從起點出發至第一個揀貨點后,進行托盤取出后再向出入庫臺進行返回,返回后無論堆垛機的托盤內是否有貨物。此時由堆垛機將托盤放回到原來的貨位上后,再向下一個揀貨點出發進行揀貨操作。通過對上述揀貨操作流程的不斷重復,以完成自動化立體倉庫的物料揀貨操作任務,至所有貨物全部揀完后,再控制巷道堆垛機向起點返回,完成所有的揀貨操作[1]。

    根據上述對自動化立體倉庫的揀貨作業流程分析,對其作業流程可以概括總結為行走作業與搬運作業、揀貨作業三個不同的作業步驟。其中,結合自動化立體倉庫進行物料倉儲與管理的實際情況,其巷道堆垛機在進行揀貨操作中,對揀貨作業與搬運作業的操作實現,在當前的設備支持與人員配備等資源分配情況下,其作業開展的時間相對較固定,因此,通過對上述作業流程優化以促進自動化立體倉庫的物料倉儲與管理優化的效果并不十分顯著[2]。針對這一情況,本文在進行自動化立體倉庫的物料揀貨操作路徑優化,以促進其出庫調度效率提升中,主要針對巷道堆垛機揀貨操作的行走作業路線進行優化研究與設計分析,以巷道堆垛機進行揀貨行走作業的時間最優化作為本次研究中的優化分析目標,即進行巷道堆垛機揀貨操作中行走作業所需時間最短的目標方案設計和計算分析。

    1.2 模型構建

    結合上述對自動化立體倉庫中巷道堆垛機揀貨作業流程的分析,從揀貨操作過程中對行走作業的總時間變化進行觀察和分析可以看出,巷道堆垛機對物料進行揀貨操作時,其物料揀貨出庫順序變化對行走作業的總時間變化基本無影響,即不管巷道堆垛機進行物料揀貨操作的出庫順序變化如何,其承載作業時間均呈固定不變狀態。根據這一情況,在進行巷道堆垛機揀貨操作的行走作業時間優化時,只需要對巷道堆垛機的空載作業時間進行優化設置和計算分析。因此,可以建立如式(1)所示的巷道堆垛機揀貨時間優化目標函數模型,并且該模型在巷道堆垛機揀貨作業時間優化計算中的約束條件為Jc=1{,2,3,…,n},同時,在i至j存在運輸任務時,則有Xij=1;在i至j無運輸任務情況下,則有Xij=0。此外,該目標函數優化分析模型還滿足,其中,i∈Jc,且j∈Jc[2,3]。

     


    在上述目標函數優化計算模型中,T表示進行n個揀貨任務作業所需要的總時間量,而n表示揀貨作業的任務總數量,Vx表示巷道堆垛機在水平方向上的勻速行走速度,Vy表示巷道堆垛機在垂直方向的勻速行駛速度,Xi與Xj分別表示第i個和第j個揀貨作業任務點的水平坐標位置值,Yi與Y則表示第i個和第j個揀貨操作任務點的垂直坐標位置值,H表示貨位垂直高度,L為貨位的水平長度,Xij為決策變量,Jc表示揀貨作業點的集合。

    2 模型計算與求解分析

    根據上述所構建的自動化立體倉庫巷道堆垛機揀貨時間優化目標函數分析模型,在進行該目標函數分析模型計算時,可以通過鄰域搜索法進行現代的啟發式計算方法構建,以利用啟發式計算方法對上述模型進行計算和優化分析,其具體步驟如下:首先,對巷道堆垛機需要進行揀貨操作的所有揀貨點的坐標情況進行統計,并對其橫坐標X按照從小到大的順序進行排序設置;然后,根據巷道堆垛機需要進行揀貨操作的揀貨點橫坐標排列分布結果,對橫坐標X相同的揀貨點,對其縱坐標Y再按照從小到大的順序進行排列設置;根據上述步驟中對巷道堆垛機需要進行揀貨操作的揀貨點坐標情況與排列結果,進行相應的計算結果獲取后,將其作為初始解,在此基礎上依次進行相同橫坐標X的揀貨點縱坐標Y擾動分析,并對其結果進行計算,其間注意將每次擾動后計算獲取的結果和上一次的計算機結果進行對比,對計算結果更優的值進行保留,將其作為新的初始解進行多次重復計算;最后,將最終保留的結果作為輸出值,即為上述模型優化計算的最優值,實現對巷道堆垛機揀貨操作的時間最優化目標方案設計和獲取[3]。

    3 實例驗證

    結合上述所構建的目標函數模型及其對目標函數的優化計算方法,為對其在自動化立體倉庫巷道堆垛機揀貨時間優化設計中的應用可行性進行驗證,本文還專門選取了一個包含30個揀貨點信息的自動化立體倉庫物料揀貨出庫操作的隨機訂單案例,如表1所示。

    表1 某自動化立體倉庫物料揀貨出庫操作訂單的序列信息     下載原表

    表1 某自動化立體倉庫物料揀貨出庫操作訂單的序列信息

    根據該案例中的揀貨訂單任務數及其在倉庫中坐標位置信息,按照上述所構建的自動化立體倉庫巷道堆垛機揀貨時間優化函數模型以及計算分析方法,對其進行求解計算。具體過程如下:首先,在初始解計算和獲取中,根據其揀貨點信息,對所有揀貨點的橫坐標X按照從小到大的順序進行排列,并對橫坐標X相同的揀貨點的縱坐標Y也按照從小到大的順序進行排列,最終實現對初始解的計算獲??;其次,在獲得初始解后,對橫坐標X相同揀貨點的縱坐標Y依次進行擾動和排序分析,即揀貨點3和4在具有相同橫坐標的情況下,通過進行1、4、3揀貨順序下的巷道堆垛機空載行走時間計算,對其計算結果與上述作為初始解的1、3、4揀貨順序下的計算結果進行對比,如果其計算結果相同,則表示對橫坐標X相同揀貨點的縱坐標進行擾動計算,其獲取的計算結果不是更優解,這種情況下就需要對其原始計算獲取的初始解進行保留,按照上述思路進行不斷擾動和計算對比,即可實現最優輸出解下的自動化立體倉庫巷道堆垛機揀貨操作順序獲取,即為其揀貨操作的最優目標路徑,該路徑下的揀貨操作時間為最短[4]。圖1即為按照上述分析方法和步驟所計算獲取的最優解揀貨順序示意圖。

    圖1 某自動化立體倉庫物料揀貨出庫操作的最優解揀貨順序

    圖1 某自動化立體倉庫物料揀貨出庫操作的最優解揀貨順序   下載原圖


    4 結語

    總之,針對自動化立體倉庫進行物料倉儲管理應用所存在的問題,對其進行優化設計與計算分析,以促進自動化立體倉庫進行物料倉儲管理的作用和效果不斷提升,從而推動物料倉儲行業不斷發展進步。本文中,結合自動化立體倉庫的物料揀貨操作不合理導致出庫調度效率較為低下的問題,通過構建相應的自動化立體倉庫揀貨路徑優化模型,采用啟發式算法對其進行計算求解,并通過實例驗證,對其在實際操作中的應用可行性進行驗證,為有關實踐及研究提供了更加充分的參考和支持,具有十分積極的作用和意義。

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