考虑待命位策略平面作业模式仓储机器人调度问题研究

摘要

在互联网经济逐步发展，电子商务行业日益呈现出多品类、小批量、海量化、动态化特点的背景下，高效便捷的物流体系及其自动化程度水平、拣选作业的运作效率越来越成为备受关注的话题。本文所研究的仓储系统环境是平面作业模式仓储系统，此类系统中的仓储机器人作为实现拣选作业的关键自动化设备，与系统中的总控制台调度系统和拣选作业系统相结合，以实现“货到人”拣选作业环节的货物流通。在此类仓储系统背景下，想要在传统的仓储及拣选环节寻求效率等方面的突破，仓储机器人的控制运行策略变得十分重要。本文通过对某电商分拣仓储配送中心的周期订单情况及仓储机器人的运行状况的分析，结合通过预测所得出的SKU拣选任务概率，采取相应的待命位启发式策略，对考虑待命位策略的平面作业模式仓储机器人调度问题进行创新性研究，作为日后研究类似系统下的仓储机器人调度问题的依据。
　　首先，在深入分析了平面作业模式仓储系统的设施设备构成、仓库布局、“货到人”等作业流程的基础上，选取完成周期内批次订单所有拣选任务的行走路径距离作为衡量待命位选取及仓储机器人调度优化程度的标准。
　　其次，分别对单个和多个仓储机器人两种模式下的考虑待命位策略仓储机器人调度问题进行描述，建立相应的数学模型，得出待命位的合理选取可以有效优化系统反应时间、缩短拣选路径。并分别针对两种模式提出了待命位选取的启发式策略及求解仓储机器人调度问题的粒子群算法，描述了策略、算法的步骤及流程图。
　　最后，结合某电商分拣仓储配送中心的真实订单数据对考虑待命位策略的仓储机器人调度问题进行仿真，并对结果进行分析比较，得出单个仓储机器人完成周期内批次订单所有拣选任务行走路径距离依次减弱的排序:最大拣选概率位置为参考的待命位启发式策略、最大拣选概率区域为参考的待命位启发式策略、停留在仓库下方中点处的待命位选取策略、停留在出入库口位置的待命位选取策略、随机位置为待命位的待命位选取策略;多个仓储机器人模式下最大拣选概率位置为参考的待命位启发式策略优于随机位置为待命位的待命位选取策略。建议在每天同一忙闲时段内，选取前多个周期的历史订单预测未来SKU拣选任务的概率，确定待命位位置，并在此基础上对仓储机器人在同一时段接下来周期批次中的任务执行序列或行走路径进行合理调度优化，从而指导同一时段的实际拣选作业，以更好地适应此类企业的订单结构和仓库实际运营特点，起到在节约物流企业成本的同时提高系统效率的作用。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 平面作业模式仓储系统研究现状

1．2．2 待命位策略研究现状

1．3 本文研究内容与结构

1．4 本章小结

第2章 平面作业模式仓储系统概述

2．1 平面作业模式仓储系统构成

2．2 平面作业模式仓储系统布局

2．3 平面作业模式仓储系统作业流程

2．4 本章小结

第3章 考虑待命位策略的单个仓储机器人调度问题研究

3．1 问题描述

3．2 考虑待命位策略的单个仓储机器人调度问题建模

3．3 单个仓储机器人待命位启发式策略

3．3．1 单个仓储机器人传统待命位策略

3．3．2 最大拣选概率位置作为参考的待命位启发式策略

3．3．3 最大拣选概率区域作为参考的待命位启发式策略

3．4 求解单个仓储机器人调度问题的粒子群算法

3．5 本章小结

第4章 考虑待命位策略的多个仓储机器人调度问题研究

4．1 问题描述

4．2 考虑待命位策略的多个仓储机器人调度问题建模

4．3 多个仓储机器人待命位启发式策略

4．3．1 多个仓储机器人传统待命位策略

4．3．2 最大拣选概率区域作为参考的待命位启发式策略

4．4 求解多个仓储机器人调度问题的粒子群算法

4．5 本章小结

第5章 仿真实验及结果分析

5．1 考虑待命位策略的单个仓储机器人调度问题仿真结果分析

5．1．1 仿真结果说明

5．1．2 仿真结果分析

5．2 考虑待命位策略的多个仓储机器人调度问题仿真结果分析

5．2．1 仿真结果说明

5．2．2 仿真结果分析

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢