无人天车自动配货系统设计及应用

张申坤+姚永奎

摘要：为提升无人天车技术的全自动水平，结合科学库区管理、信息化技术，通过对对数据处理、最佳配货筛选、最短时间筛选、停車位置优化等核心技术的研究与突破，以时间片轮询法为架构，形成具有秒级配货能力的无人天车自动配货系统，实现高度自动化、高安全可靠性、高效率的稳定自动配货功能，满足现代库区管理与物流管理的各项生产要求。

关键词：无人天车；自动配货；时间片轮询法

中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）07-0178-01

1 引言

冷轧厂成品库发货作为整个物流管理的主要功能，其智能化和信息化直接影响天车无人化的全自动水平。在传统成品库发货过程中，一直沿用手工点盘库存、手工计算生成配货单、找卷、标识、装车这一传统工艺流程。此传统工艺流程需要大量人力协同工作，不仅耗时耗力，还对配货人员素质要求极高，而且生成的配货单也往往无法达到最优，只是简单满足基本的配货要求。针对此问题，利用无人天车系统平台，研发无人天车自动配货系统，积极实现真正意义上的天车无人化。

2 总体思路

以求解配货单最优解和天车自动装车时间最短为目的，充分利用现代计算机技术，设计无人天车自动配货系统。根据配货系统的功能需求，设计研发对数据处理、最佳配货筛选、最短时间筛选、停车位置优化等核心功能。作为天车无人化技术实现的重要基础，建立完善的通讯结构，保障自动配货系统与无人天车系统进行实时数据通讯，无人天车系统下发的出货单，接收无人天车系统实时更新的库图信息，生成有效发货数据库并反馈至上述系统中，为生产环节和物流环节提供数据支撑。

3 系统构架

系统采用.NET架构Visual Studio平台c#语言进行系统开发，处理的数据与系统参数存入oracle数据库。为了更好的提升系统扩展性能，实现高内聚、低耦合，合理分布功能结构，按功能需求以时间片轮询法贯通整个系统，进行模块化编程，系统构架如图1所示。考虑到系统不需要太高的运行频率，时间片设定为100ms，尽量使每一任务都能顺利完成。

4 自动配货功能实现

根据成品库汽运配货需求划分系统功能任务，依次分为：钢卷数据处理任务、最佳配货筛选任务、最短时间筛选任务、停车位置优化任务。

钢卷数据处理采用双向数据对流，无人天车系统作为数据供给侧，提供当前成品库库图信息，其中包括钢卷产品信息、钢卷位置信息、货运汽车车辆信息、货运汽车位置信息、产品订单信息等内容。自动配货系统作为数据反馈侧，循环接收信息并按实际配货情况对库图信息进行数据更新。此过程实时进行，既保障了无人天车系统稳定运行，也保证了自动配货结果正确可靠。

最佳配货筛选采用退火算法，退火算法本质上是一种贪心算法，以一定的概率来接受一个比当前解要差的解，因此有可能会跳出局部的最优解，达到全局的最优解。首先根据订货单由库图信息中提取满足产品规格的所有钢卷，在这个钢卷集合内，按照要求的钢卷数量随机选出几个钢卷，获得初始解集合，根据解集合计算出钢卷总重和汽车最大载重量的差值，移动解集合向差解的跳动概率会越来越低直至满足最终配货需求。

停车位置优化是指在最佳配货筛选的基础上进行的空间因素考量。在保障配货合理的基础上，充分考量需要发货的钢卷所在位置，以目标卷放置集中的库区位置为目标地，停放发货汽车，尽量减少天车取放卷过程中的行走路程，实现快速装车。

最短时间筛选是指在最佳配货筛选的基础上进行的时间因素考量。在保障配货合理的基础上，充分考量装车时间，以离汽车尽量近的钢卷为目标卷，尽量减少天车取放卷过程中的行走路程，实现快速装车。

5 结语

无人天车自动配货系统在国内开发并应用尚属首次。本系统充分利用计算机的强大运算能力，合理使用算法，节省了大量人力物力，极大降低了配货难度，显著提高了配货效率和配货合理性。本系统作为无人天车系统的基石，对于无人天车系统有强力的支撑作用，全面提升了无人天车系统的整体工作效率和智能化程度，是物流工艺智能化的重要保证。

参考文献

[1]王晓琳.无人天车三轴移动系统的开发与研究[J].自动化技术与应用，2017，36（1）：46-48.

[2]侯利.无人天车原料库操作系统解析[J].工程技术，2016，（12）：262-262.endprint