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原文传递面向Z企业密集仓储系统的四向穿梭车任务调度研究

论文题名：	面向Z企业密集仓储系统的四向穿梭车任务调度研究
关键词：	密集仓储系统;四向穿梭车;多任务调度;改进遗传算法
摘要：	由于我国经济的高质量迅猛发展，使我国物流行业近年来得到很大程度的转型升级，物流业规模持续扩大，多样化的物流仓储需求对物流行业提出了更高的要求。在此背景下，智能物流应运而生，在物流行业内得到蓬勃发展，面向密集仓储系统的四向穿梭车调度系统成为智能物流领域内的新型解决方案，它具有性能好、工作效率高、灵活度高、柔性强等优点，这使四向穿梭车系统在快递物流、电子商务、医药、汽车、烟草等诸多领域中，得到了广泛的应用和推广。　　Z企业是一家用于大批量存放及线上出售农作物种子的种子资源仓储物流企业，由于产品品规多，对作业效率限制较弱，故而配备了基于四向穿梭车的种子密集仓储系统。在该企业四向穿梭车系统中，每一品项的种子都以瓶为单位放在货位的周转箱中，周转箱作为种子订单的存储货位，订单的出入库任务均由四向穿梭车和提升机协同搭配完成出入库任务。四向穿梭车负责运载货物，提升机负责运输四向穿梭车做垂直运动。四向穿梭车是智能仓储系统中负责运输货箱的主要承载者，合理的四向穿梭车调度规划与优化是发挥整体系统最大效率的基础，也是保证Z企业物流仓储系统高效运转的前提。因此，本文对Z企业密集仓储系统的四向穿梭车任务调度进行优化研究，目标以减少出库任务的总作业时间，对提高系统整体的出库效率具有重要研究意义。　　本文将基于Z企业的种子密集仓储系统，结合其物流作业流程和业务实际需求特性，充分考虑四向穿梭车处理订单任务的出库作业调度问题，建立Z企业的四向穿梭车任务调度模型，并进行算法求解优化，来缩短完成订单任务总时间，解决Z企业作业效率不高的问题。主要研究内容有：　　（1）通过对国内外专家学者对穿梭车系统相关研究现状进行调研梳理述评，在对四向穿梭车系统构成、特点及本研究要用到的相关理论和方法进行概述的基础上，分析Z企业四向穿梭车系统出库流程及调度现状，发现其存在车辆路径易冲突、设备间等待时间长等问题，并剖析这些问题存在的主要原因。　　（2）对Z企业单任务出库作业问题简要描述，确定优化目标，通过考虑单一任务的车辆调度策略，根据四向穿梭车和提升机的运动状态，计算出完成一个订单任务出库所需要的最小总作业时间，并基于时间窗平移算法，计算避免冲突的平移时间，将有冲突的四向穿梭车根据任务优先级进行时间窗后移，来缩短订单出库总时间，以出库时间最短建立单任务调度模型。　　（3）对Z企业多任务出库作业问题简要描述，确定优化目标，考虑多订单之间的品项相似性，选择合适的相似度系数，计算订单相似度，根据订单分批策略，建立了考虑订单相似度的多任务订单分批模型，最终建立起一个批次内以出库时间最短为目标的多任务出库调度模型。　　（4）在传统遗传算法的基础上，引入模拟退火算法进行改进，形成一种混合算法，并引入Z企业的部分出库订单实例，对Z企业四向穿梭车的单任务调度模型和多任务调度模型进行求解和验证，比较遗传算法和改进算法的求解结果，对四向穿梭车的任务调度优化进行有效性分析，证明提出的调度模型和改进算法在收敛性能和优化结果等方面都较为优异。　　通过对Z企业种子密集仓储系统中四向穿梭车任务调度的分析、优化、建模、求解，单任务调度的出库作业时间减少了24.9%，多任务调度的出库作业时间减少了5.74%，为Z企业改进工作中的实际应用提供了解决方案。
作者：	尹芳
专业：	物流工程与管理
导师：	邹霞;沈长鹏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东财经大学
学位年度：	2023