物联网环境下面向货道型成品仓库的两级动态规划方法研究

摘要

我国制造企业，特别是珠三角地区制造业集中且土地使用费用高居不下，使用平面仓库的仓储方式作为制造企业的成品仓库较为普遍。成品仓库作为生产型仓库的一种，为了提高出入库效率，往往采用货道的形式进行货品托盘存放。在竞争日益激烈的现在，越来越多的制造企业采用按订单生产的方式运作。而按单生产的制造企业的货道型成品仓库有以下特点:1）货道并不是按照产品类型或种类存放而是按照订单存放;2）每个货道除其物理位置和容量不同外并无差别，即货道并不限定指定的订单存放;3）每个货道可以存放多张订单的产品托盘;4）货道的容量有一定的弹性（货道容量与托盘的摆放整齐度有关）。以上特点就造成在对一批订单分配货道时，可能有非常多种组合，在订单和货道等的约束下，采用哪一种组合能够实现仓库的出入库速度最快，就是本文重点研究的货道规划问题。
　　传统的平面型成品仓库的货道安排仍在依靠人工经验进行，既浪费了大量的人力，又很难保证货道规划结果能够实现出入库效率最高，特别是在订单较多的情况下。而车间每天生产的订单具有一定的不确定性或随机性，并且车间的实际生产不可能严格按照生产计划进行，这种入库订单的不确定性对货道规划提出了巨大的挑战，大大增加了人工安排货道的难度。因此，通过物联网技术和信息化技术实现计算机智能货道规划，具有广泛的理论意义和实际意义。
　　本文以制造企业的“生产-物流”运作为背景，针对广东X涂料制造企业的平面型成品仓库的货道规划问题进行分析和解决。
　　首先，分析该涂料制造企业的生产下线和成品仓库的出入库操作流程以及多种物联网实时信息采集设备的优劣势，确定生产和仓库的实时信息采集设备的选择及使用方式，并搭建基于物联网的透明化仓储环境及信息架构。
　　其次，针对成品仓库根据车间生产计划规划货道，以及实际生产中可能出现的计划变动造成货道规划结果无法执行的问题，提出了基于“生产-仓储”实时联动的两级货道规划机制，并分析了该机制面临的难点问题是确定性入库订单序列的货道优化问题。
　　再次，对确定性入库订单序列的货道优化问题进行研究。具体内容包括阐述了确定性入库订单序列的货道规划问题中的约束和规划原则，对其建立了数学模型，并对该模型使用遗传算法进行求解。重点介绍了遗传算法的设计，包括编码方式、初始化种群、适应度函数、选择策略、交叉和变异运算以及终止条件进行了详细的说明。
　　最后，开发了基于物联网的透明化仓储环境的信息架构中的智能仓储规划模块。该模块采用B/S架构，并将基于“生产-仓储”实时联动的两级货道规划机制应用于该模块的核心功能——自动货道规划中，实现了“生产-仓储”实时联动的动态货道规划。智能仓储规划模块在该涂料制造企业的实际使用过程中，货道规划的效果得到了验证。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究的意义

1．1．3 存在的问题

1．2 研究现状

1．2．1 平面型成品仓库研究现状

1．2．2 物联网技术在生产、物流和仓储的应用

1．3 课题的来源及研究目的

1．3．1 课题来源

1．3．2 研究目的

1．4 研究内容和章节安排

1．4．1 研究内容

1．4．2 章节安排

1．5 本章小结

第二章 基于物联网的透明化仓储环境及信息架构

2．1 X涂料制造企业的“生产-物流”运作模式

2．2 基于物联网的成品物流管理系统及流程

2．3 硬件部署及信息架构

2．4 基于物联网的平面型成品仓库的仓储作业

2．4．1 入库作业

2．4．2 出库作业

2．5 本章小结

第三章 问题描述

3．1 问题的背景及范围

3．2 问题的目标

3．3 问题描述

3．3．1 货道规划问题所涉及的数据

3．3．2 问题描述和假设

3．4 本章小结

第四章 面向“生产-仓储”实时联动的两级货道规划机制

4．1 第一级货道规划——预规划

4．2 第二级货道规划——修正规划

4．3 两级货道规划机制的难点分析

4．4 本章小结

第五章 面向确定性入库订单序列的货道规划方法

5．1 货道规划问题

5．1．1 货道存储的约束

5．1．2 货道规划的原则

5．2 数学模型

5．2．1 模型建立的假设条件和参数定义

5．2．2 模型的约束和目标函数

5．2．3 货道规划模型的建立

5．3 遗传算法设计

5．3．1 确定编码方式

5．3．2 初始化种群

5．3．3 适应度函数确定

5．3．4 选择策略

5．3．5 交叉运算

5．3．6 变异运算

5．3．7 控制参数和算法的终止条件

5．4 实例求解

5．5 本章小结

第六章 智能仓储规划模块设计与实现

6．1 需求分析

6．2 开发环境及系统架构

6．3 系统流程

6．4 智能仓储规划模块设计与实现

6．5 动态货道规划案例

6．6 本章小结

结论及展望

研究结论

研究展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢