铝型材自动化立体仓库优化调度算法的研究

摘要

自动化立体仓库出入库调度问题是近年来的研究热点，目前关于铝型材自动化立体仓库出入库调度问题的研究比较少。本文以南平铝业自动化立体仓库为背景，对立体仓库的出入库调度优化问题进行了较深入的研究，建立了该立体仓库的出入库数学模型，提出了最短路径优化算法以及最少倒垛优化算法，仿真结果验证了算法的有效性。
　　 论文对南平铝业自动化立体仓库的布局和结构进行了简单阐述，根据具体情况建立了出入库数学模型。针对立体仓库的货位分配问题提出了基于货品-货位耦合分配的分类均匀存储策略，实现了同种型材可以多台堆垛机作业，加快了型材的出入库速度。
　　 在货位分配已优化的基础上，出入库货位给定的情况下，提出了一种启发式遗传算法，解决了出入库调度的最短路径优化问题，采用最佳个体保存策略加快了算法的收敛速度，通过MATLAB仿真验证了算法的有效性，其优化效果强于传统遗传算法。
　　 将出入库可优化的时间与倒垛时间进行了比较，得出倒垛优化更有利于提高仓库作业效率，为此建立了倒垛数学模型。结合基于动态垛位的最优垛位选择，提出了一种求解最少倒垛次数的遗传算法。算法采用的最优垛位选择法是选择可交换型材组中倒垛次数最少的垛位，加快了算法的搜索收敛速度，提出了自适应交叉与变异策略，改善了群体结构的多样性，仿真实例证明了该遗传算法能很好地解决铝型材立体仓库的倒垛问题，对立体仓库实际调度系统开发具有指导性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 自动化立体仓库简介

1．2．1 自动化立体仓库结构与特点

1．2．2 自动化立体仓库的分类

1．3 自动化立体仓库的发展现状以及发展趋势

1．3．1 自动化立体仓库研究与应用现状

1．3．2 自动化立体仓库调度方法及研究现状

1．4 选题背景与意义

1．5 本文的研究内容与结构安排

第二章 铝型材立体仓库调度问题建模

2．1 铝型材立体仓库介绍

2．1．1 立体仓库布局

2．1．2 立体仓库操作流程

2．1．3 立体仓库控制系统的结构

2．1．4 立体仓库运行方式

2．2 铝型材立体仓库堆垛机出入库作业模型的建立

2．2．1 立体仓库出入库作业问题的描述

2．2．2 立体仓库入库作业问题的数学建模

2．2．3 立体仓库出库作业问题的数学建模

2．2．4 立体仓库出入库复合作业问题的数学建模

2．3 小结

第三章 铝型材立体仓库入库货位分配

3．1 立体仓库货物存储策略

3．2 铝型材立体仓存储策略的规划

3．2．1 铝型材行业的按需生产

3．2．2 自动化立体仓库货物出入库频率分析

3．2．3 铝型材立体仓库存储策略的确立

3．3 基于COI规则的货品-货位耦合分配

3．3．1 立体仓库垛位编号

3．3．2 立体仓库货品-货位耦合分配

3．4 小结

第四章 铝型材立体仓库出入库作业最短路径优化

4．1 出入库作业时间分析

4．1．1 影响出入库作业调度的因素说明

4．1．2 出入库作业时间分析

4．2 最佳路径求解方式分析

4．3 作业调度的启发式遗传算法

4．3．1 遗传算法简介

4．3．2 基于启发式的遗传编码与解码

4．3．3 初始种群的产生

4．3．4 个体适应度的评估与最优个体的保存

4．3．5 遗传算子的设计与优化过程

4．4 仿真实例分析

4．5 小结

第五章 铝型材立体仓库倒垛优化

5．1 铝型材立体仓库倒垛问题分析

5．1．1 铝型材料框垛位的结构分析

5．1．2 铝型材立体仓库倒垛问题描述

5．1．3 倒垛时间分析

5．2 倒垛作业的遗传算法

5．2．1 倒垛优化问题的数学模型与算法分析

5．2．2 染色体编码与初始种群

5．2．3 个体适应度的评估与最优个体的保存

5．2．4 遗传操作算子

5．2．5 倒垛问题的优化过程

5．3 仿真实例分析

5．4 小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间科研论文完成情况