[發(fā)明專利]一種基于變鄰域NSGA-Ⅱ算法的多目標貨位優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN110991754B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 張劍;羅煥;鄧停銘;閆富強;付建林;江海凡
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/08;G06N3/12
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

本發(fā)明公開了一種基于變鄰域NSGA?Ⅱ算法的多目標貨位優(yōu)化方法，該方法首先在傳統(tǒng)的以出入庫效率、貨架穩(wěn)定性、同類貨物就近存放為中心的存儲分配策略的基礎上，考慮巷道堆垛機工作量均衡進行貨位分配創(chuàng)建多目標貨位優(yōu)化數(shù)學模型；其次為避免NSGA?Ⅱ算法求解時陷入局部最優(yōu)，提出一種基于變鄰域搜索的NSGA?Ⅱ算法，運用三種不同的鄰域結(jié)構(gòu)對遺傳操作后的部分個體進行鄰域操作，以增強其局部搜索能力；本發(fā)明所求得的貨位分配方案使得各條巷道堆垛機工作量更加均衡、貨物分布更加合理。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于自動化立體倉庫貨位優(yōu)化技術(shù)領域，特別涉及一種基于變鄰域NSGA-Ⅱ算法的多目標貨位優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟環(huán)境和相關(guān)政策的影響全球倉儲業(yè)的效率和管理水平得到迅速提高并穩(wěn)步發(fā)展。各倉儲企業(yè)不斷追求倉儲的自動化與無人化，以釋放勞動力、提高倉儲作業(yè)運轉(zhuǎn)效率等。自動化立體倉庫的貨位優(yōu)化是提高倉儲作業(yè)效率的關(guān)鍵之一。

自動化立體倉庫貨位優(yōu)化問題是指根據(jù)貨物屬性以及倉庫相關(guān)參數(shù)將貨物分配到指定的貨位位置，并且滿足相應的約束條件。目前，在貨位優(yōu)化問題模型建立中主要以出入庫效率、貨架整體重心、同類貨物就近存放測量為中心。在貨位優(yōu)化模型求解方面，已廣泛采用啟發(fā)式優(yōu)化算法。其中，NSGA-Ⅱ算法因其使用于多目標優(yōu)化求解而被廣泛應用于貨位優(yōu)化模型問題的求解。

盡管許多研究人員在貨位優(yōu)化問題方面進行了大量研究，但是多以出入庫效率為首選目標，并基于不同的問題進行目標和約束的擴展，往往忽略了各條巷道堆垛機工作量均衡問題以及同類貨物在倉庫的分布情況，所求解的最優(yōu)貨位分配方案可能會導致距離倉庫出口較近的貨架上貨物過于集中，最終導致倉庫作業(yè)過于集中和不平衡，容易造成通道堵塞。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)在解決貨位優(yōu)化問題存在的不足，本發(fā)明提供一種基于變鄰域NSGA-Ⅱ算法的多目標貨位優(yōu)化方法。

本發(fā)明的一種基于變鄰域NSGA-Ⅱ算法的多目標貨位優(yōu)化方法，包括：

步驟1：貨物和倉庫參數(shù)確定：設定倉庫貨物屬性，確定貨架、堆垛機和傳送帶參數(shù)；設出入庫口位置坐標為(0,0,0)；則(x,y,z)表示貨物放置在第x排y列z層的貨位上。

步驟2：建立貨位分配多目標優(yōu)化的數(shù)學模型：以出入庫效率、貨架整體重心、同類貨物間距離、巷道堆垛機工作量分別建立目標模型。

2.1出入庫效率模型

式中，x表示倉庫第x排貨架，x＝{1,2,3…X}；y表示倉庫第y列貨架，y＝{1,2,3…Y}；z表示倉庫第z層貨架，z＝{1,2,3…Z}；p_ji表示第i類貨物中第j個貨物的出入庫頻率；(x_ji,y_ji,z_ji)表示第i類貨物中第j個貨物的貨位坐標；t(x_ji,y_ji,z_ji)表示第i類貨物中第j個貨物從倉庫出口到貨位的時間，其計算公式如下：

式中，v_x表示傳送帶沿水平方向的平均速度；v_y表示堆垛機沿巷道方向的平均速度；v_z表示堆垛機沿豎直方向的平均速度；L₀代表巷道寬度；L代表貨位寬度。

2.2貨架整體重心模型

式中，m_ji代表第i類貨物中第j個貨物的重量。

2.3同類貨物間距離模型

用同類貨物到該類貨物位置中心的距離差之和作為同類貨物間的距離，其計算公式如下：