一種存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法
2023-10-07 17:37:49 1
專利名稱：一種存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法
技術領域：
本發明屬於自動化立體倉庫技術領域，更進一步涉及一種存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法。
背景技術：
隨著自動化技術和工業生產的不斷進步，自動化立體倉庫系統AS/RS (AutomatedStorage and Retrieval System)在20世紀90年代左右開始在生產製造企業中得到運用。倉庫調度系統中，需優化目標往往一般有多個，並且它們之間往往有一定的矛盾，在使其中的一個目標得到優化的同時，會導致另一個或另一些目標的削弱。這在一定程度上使自動化立體倉庫系統的功能不能得到有效的發揮。截止目前，學者考慮的工業生產倉庫調度問題仍局限在單目標優化問題上，比如Maria et al. (Variable neighborhood search for order batching in a warehouse,Journal of Operational Research, 2009)運用變鄰域搜索算法對出入倉庫的批處理順序進行優化求解，以使出入庫的總時間最短；Jian et al. (A correlated storage locationassignment problem in a si`ngle block mult1-aisles warehouse considering BOMinformation, International Journal of Production Research, 2010)米用分段啟發式算法對相關的產品進行存儲位置分配，以使揀選路徑最短。這種情況已經不能滿足企業現實生產的需要。本發明結合實際工業生產中的多目標優化問題進行了認真的分析研究，提出了一種自動化立體倉庫調度多目標優化方法。它兼顧多個目標進行優化，一方面使倉庫的利用率以及生產效率得到提高，另一方面也使產品的質量得到保證。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提出一種基於改進禁忌搜索算法的存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法，提高企業生產效率和產品質量。為了實現上述目的，本發明的構思是本發明以堆垛機載貨容量、入庫起點、出庫終點為約束條件，以出入庫路徑及與出入庫延時時間相關的產品質量品質為優化目標，把自動化立體倉庫調度優化抽象成帶約束的多目標優化問題。採用改進的禁忌搜索算法對該多目標優化問題進行求解。根據上述發明構思，本發明採用下述技術方案
一種基於改進禁忌搜索算法的自動化立體倉庫調度多目標優化方法(ImpiOvedMult1-objective Tabu Search Algorithm, IMTS),其特徵在於包括如下步驟
(1)對工業現場存在的一些約束及要優化的目標進行分析，並抽象成數學模型，該工業生產過程生產的產品對出入倉庫的時間有一定的要求，因而出入庫時間的延時程度將對產品質量產生一定的影響；
(2)令pareto解集Ρ= 0,禁忌表Γ￡=0 ；
(3)構建可行的初始解*%,並令當前解β￡ =S0 ,,
首先對要入庫和出庫的產品進行出入庫配對分組，以滿足現場的各種約束條件，從而構建出可行的初始解％;
(4)產生當前解K的可行鄰域#( )；
(5)遍歷任一由步驟(4)得到的鄰域解如果禁忌對象次*) 11；，則根據pareto解的定義更新P=PUM ,並把屬* )加入Ι ,並記錄廣治加入II的次數ρβκ φ};否則不更新P
(6)如果在搜索過程中，連續10代pareto解沒有得到更新，則啟用懲罰策略，使搜索跳出局部最優。(7)如果搜索沒有達到最大迭代次數，則從pareto未選擇過的解集P中隨機選擇一個解作為當前解 I，並返回步驟4 ;否則,停止搜索,並輸出pareto解。更進一步地，所述步驟(I)中建立的優化模型是基於以下考慮建立的3)出入庫延時對不同工藝的產品的影響程度不同基於節能降耗的目的對堆垛機出入庫路徑進行優化，因而得出優化的目標包括產品的質量以及產品出入庫路徑，其數學模型表示如下
權利要求
1.一種存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法，其特徵在於如下具體步驟 (1)對工業現場存在的約束及要優化的目標進行分析，並抽象為數學模型； (2)令pareto 解集 J = :0,禁忌表 Γ￡=0 ； (3)構建可行的初始解％,並令當前解K, P二； (4)產生當前解&的可行鄰域1( ； (5)遍歷任一eeJV(i|),如果禁忌對象廣，則根據pareto解的定義更新P = PUM,並把加入IX ;否則不更新P ； (6)如果在搜索過程中，連續10代pareto解沒有得到更新，則啟用懲罰策略，使搜索跳出局部最優； (7)如果搜索沒有達到最大迭代次數，則從選擇的pareto解隼P中隨機選擇一個解作為當前解eC，並返回步驟(4);否則,停止搜索,並輸出pareto解。
2.根據權利要求1所述的存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法，其特徵在於所述步驟(I)中所建立的數學模型是基於以下考慮建立的2出入庫延時對不同工藝的產品的影響程度不同基於節能降耗的目的對堆垛機出入庫路徑進行優化，因而得出優化的目標包括產品的質量以及產品出入庫路徑，其數學模型表示如下
3.根據權利要求1所述的存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法，其特徵在於所述步驟(3)構建可行的初始解《b :首先對要入庫和出庫位置相對靠近的任務進行出入庫配組，以滿足現場的各種約束條件，接著對路徑中距離相等的任務進行兩兩交換，形成初始解候選解集，從候選解中找出支配解集中的最小解，最終得出一個最優的出入庫隊列，從而構建出可行的初始解《%。
4.根據權利要求1所述的存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法，其特徵在於所述步驟(4)產生當前解&的非支配鄰域ΛΧ ￡):其產生是藉助矩陣實現的，即由某個解產生鄰域的過程中，只允許入庫的產品之間或出庫的產品之間以及同條路徑中的產品進行兩兩位置互換，其實現過程如下 (1)首先根據初始解或當前解定義一個產品編號與路徑編號相關聯的矩陣，定義如下
5.根據權利要求1所述的存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法，其特徵在於所述步驟(6)中的懲罰策略即對進入禁忌表中禁忌對象的次數進行記錄，其記錄次數的函數用表示，其原理是對任一進入禁忌表中的禁忌對象，其對應的初始值設為O，每當禁忌對象進入禁忌表時，令pmifyim) =+ 1 ,並以此對目標分量進行懲罰，當連續10代pareto解集沒有更新時，啟用懲罰策略，此時，目標分量2|(〃)的值將變為
全文摘要
本發明涉及一種存儲時間受限的自動化立體倉庫調度多目標優化方法。本方法考慮到工業現場的實際情況，依據要優化的目標建立了帶約束條件的多目標優化模型。由於多目標之間存在一定的矛盾，本發明結合pareto思想，採用禁忌搜索算法對該模型進行求解，並針對禁忌搜索算法自身的一些不足本發明對此進行了改進一方面為解空間構造可行的初始解，並對其鄰域結構進行了改進，另一方面採用懲罰策略使其在搜索過程中能夠跳出局部最優。最終求出兼顧多個目標的pareto優化解。本發明不僅改善了產品的質量，而且提高了生產效率，取得了多目標優化的良好效果，具有很高的推廣價值。
文檔編號G06Q10/04GK103049800SQ201210547460
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者鄧麗, 楊文強, 費敏銳, 陳息坤, 王朝夕, 瞿俊俊 申請人:上海大學