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原文传递四向穿梭车系统任务调度优化研究

论文题名：	四向穿梭车系统任务调度优化研究
关键词：	四向穿梭车系统;复合作业;跨层作业;任务调度
摘要：	随着工业4.0和“中国制造2025”的不断深入，更多的物流企业加速推进向智能化转型，各类自动化仓储系统层出不穷。四向穿梭车系统作为一种新型自动化密集仓储系统，因良好的灵活性、柔性强、空间利用率高等优点,受到广泛关注与应用。本文以四向穿梭车系统为研究对象，针对同层作业与跨层作业两种不同作业模式下的四向穿梭车系统任务调度优化问题展开研究，具体研究内容如下: 　　（1）四向穿梭车系统同层与跨层作业流程分析　　对四向穿梭车系统作业模式进行分类，分析不同作业模式下的系统作业流程。通过研究四向穿梭车系统硬件设备和软件系统两部分组成以及特点,分别对同层作业与跨层作业两种作业模式下的入库作业、出库作业及复合作业流程进行分析研究。　　(2）同层作业任务调度模型建立与求解　　针对四向穿梭车系统同层作业任务调度优化问题，提出并建立单一作业和复合作业两种作业方式的任务调度模型。分析四向穿梭车与货物提升机的运动特性，考虑四向穿梭车在主巷道与储货巷道空、负载运行最大速度及加速度、换向时间以及装（卸）载货物时间等因素，以总出入库作业时间最小为目标，分别构建同层作业模式下的单一作业与复合作业任务调度模型;结合蚁群算法和粒子群算法的优点，设计蚁群-粒子群融合算法进行优化求解,所得任务调度方案可有效提高两种作业方式下的系统作业效率，其中单一作业效率可提高8.36％～13.49％,复合作业效率可提高13.33％～16.91％。同时，相较于蚁群算法与粒子群算法，本文提出的蚁群-粒子群融合算法平均优化效率更高，性能更稳定。　　（3）跨层作业任务调度模型建立与求解　　提出并建立跨层作业模式下的单一作业与复合作业任务调度模型。跨层作业模式下，四向穿梭车数量小于系统货架层数，在主巷道末端设置穿梭车提升机完成穿梭车的跨层动作。分析穿梭车跨层作业流程，将穿梭车和穿梭车提升机的运动过程分为三个阶段，考虑货物提升机和穿梭车提升机运行最大速度及加速度、四向穿梭车空、负载及换向前后速度不同等因素，将任务唯一性及连续性，以及四向穿梭车、货物提升机和穿梭车提升机协同作业等作为约束条件，依次建立以最小化出入库作业总时间为目标的单一与复合跨层作业任务调度模型;设计混合粒子群算法求解得到最优任务调度方案。与随机结果相比，采用混合粒子群算法所得优化结果能够有效实现单一作业与复合作业方式下的四向穿梭车跨层作业任务调度优化,其中单一作业效率可提高8.18％～9.56％,复合作业效率可提高15.00％～19.24％。　　本文在对四向穿梭车系统同层与跨层作业流程及设备运动特性分析的基础上，对两种作业模式下的任务调度优化问题进行研究，所得最优任务调度方案可提高不同作业模式下的系统作业效率，从而降低企业成本。具有为四向穿梭车系统提供任务调度建模的理论指导意义与最佳任务调度方案的实际意义。
作者：	马伟
专业：	机械工程
导师：	杨玮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	陕西科技大学
学位年度：	2023