人工智能在双深式自动化立体仓库货位分配中的应用

笪良飞（安徽省建筑设计研究院有限责任公司,合肥　230022）

人工智能在双深式自动化立体仓库货位分配中的应用

笪良飞
（安徽省建筑设计研究院有限责任公司,合肥230022）

摘要:文章探讨了自动化立体仓库的库区和货位的分配策略，对于库区的优化以得出的分配策略作出了相应的数学优化模型。在此基础上进一步的提出了货位优化数学模型，并将Pareto最优解的概念与遗传算法相结合，提出了一种改进的解决多目标优化问题的Pareto遗传算法解决货位优化问题。

关键词:立体仓库;货位优化;遗传算法

物流控制系统中自动化立体仓库的出现，大大的改变了仓储行业的现状。因为过去很长一段时间内的传统仓储行业不仅自动化程度低，而且以人力为住进行仓库管理的效率也是十分低下，而自动化立体仓库的出现不仅提高了仓库的自动化水平，而且也丰富了仓库功能，令仓库不仅仅是具有保管功能而且也具备了综合性的流通功用。具体的看自动化立体化仓库，它的工作效率与库区和货位分配的策略正相关，两者策略使用得当能够很好提高其工作效率，包含入库频率、盘库和移库几个方面。本文主要讨论单元出/入库作业方式的货位优化问题。

1　自动化立体仓库货位分配控制策略

自动化立体仓库分配控制的策略有以下几个方面：

（1）改进的先进先出。进出货的时候，不满一个月忽略先进先出原则，以就近原则进行操作。若为十二个月按照先进先出原则进行操作。改进后的先进先出原则，能够有效的提高工作效率。

（2）上轻下重。该策略主要针对是货物入库操作的细节，当货物入库的时候轻重不同的货物选择放的位置不同，重物选择放在下部货架，轻的放在上面以保证货架的平稳。

（3）分巷道存放。货物入库之后当库内存在多个巷道的时候，应将货物分散的放置于不同的巷道内。

（4）货物相关性。货物出库的时候，当货物关联性较大的时候，应尽量放在相邻位置以方便出库。

（5）货位分区。货位的分区可根据货物进出库特点及频率，针对性的划分区段。

（6）最短路线。出入库的操作应遵守一个基本原则，那就是在进行出入库的时候，当找到货物所在位置后，应按照最近货位作为出入库货位。

2　库区优化分配问题

库区分配优化问题不仅是个指派问题，也是特殊线性规划问题。根据这个问题的性质，由此进行货位分区时候，可以针对性的作出假设，进而构建出相应的数学优化模型。文章对此作出下述一些已知常量假设：每种货物存取频率、每种货物单位时间内对应的数量、货物存放种类。据此，控制策略如下：

步骤1:以出入库频率和质量对货物进行分类，其数目和仓库分区的数目相等。

步骤2:其中表一描述的是八列四层的货架，按照扇形分区被划成四个库区的情况，其中分区是按照货物的分类数所进行的扇形分区。结合这些分区情况，以货物的质量和需求频度为表示参数，出库货物在数学上便可以n种类型代替表示，其中是以p、p={0,1,2,…,n}来描述货物质量和需求频度，两者关系在表示在等式关系中，括号内为需求频度变化，依次变小。按由大到小进行排序，进行划分形成优先级不同的库区。

步骤3:根据堆垛机取放某类货物的工作量建立权值矩阵，在该矩阵中堆垛机在单位时间内取放的货物工作量与货物质量、出入库频率以及存放位置有关系。根据这种关系，将货物质量、出入库频率、存放位置单位到货物存放区域单位能量消耗因子几个因素相乘后作为权值因子，即:，其中的K是比例因子，取值1-到1.5；fi中f表示出入频率i为物品种类，所以fi就是i种货物的出入库频率；Mi的含义同样如此，表示i种货物的质量；hj为能量消耗因子，表示从远点到j区之间；g是中立加速度。经过上述整理之后，数学模型由此可以建立：，其中或1；i,j=1,2,…,n，表示为j区放入i类货物。

步骤4:经过上述步骤的处理后，得到了数学模型，而这模型中分区可能由于部分区域的货位数与实际需求不相符合，所以需要按照“就近取多补少”的原则对模型进行修正。这种原则是假设某个区域货物不够，可以从距离最近位置进行取货弥补。

3　货位分配优化策略

按照上述的货物分配策略建立如下的数学模型。假设:某仓库货架共有p列q层，处于第i列j层的货位记为(i,j)(i=1,…,p；j=1,…,q)，出库台的位置记为(0,1)。不失一般性，设各货位的长度及货箱的质量相同，则固定货架的货位分配优化问题可以描述为:

通过分析所得到的上面模型内，不同的程式含义不同，总体合成起来表示货物分配的过程中的一些因素，也就是数学上的模型。其中（1）显示的是将货物按照上轻下重的原则进行分配，当货物入库的时候，轻的货物放到货架上面，重的放到下面。而后（2）表示货物分配的距离路线最短原则，当货物进行出入库操作的时候，当到了所在货物分区之后，将距离最近的货位当做出库货位。最后（3）表示的是，去除堆垛机启动及制动的时间外，将i列j层货物运出库台消耗的时间。

4　结语

文章讨论了立体仓库库区和货位的分配优化策略，最终取得两方面成果，一是库区的数学模型，二是货位优化模型。对于货位优化模型，文章采用了改进遗传算法ΡаretoGA进行了一定的分析，最后的结果显示通过这种方法下的优化策略可以有效的解决自动化立体仓库货物分配问题。

参考文献:

[1]商允伟，裘聿皇，刘长有.自动化仓库货位分配优化问题研究[J].计算机工程与应用,2004(26):16-18.