立体配方库输送系统的优化算法

付永民（河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂，河南许昌 461000）

立体配方库输送系统的优化算法

付永民
（河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂，河南许昌 461000）

在整个物流体系中，货物的存取和分发是影响运送效能的关键瓶颈，随着技术的发展，高架立体配方库应运而生，应用日趋广泛。在高架立体配方库系统中，穿梭车输送物料的效率直接影响高架立体配方库的性能发挥。优化穿梭车输送物料的路径，在多站台之间提高物料输送速度，可以提升高架立体配方库的性能发挥。

高架立体配方库 穿梭车 站台 优先级

目前，随着高架立体配方库的广泛使用。具有动态移栽特点的穿梭车输送系统，能使物料在不同工位之间传送，使输送线布局更加紧凑、简捷，从而提高物料的输送效率。因此，穿梭车在自动化物流系统中应用较为普遍。然而在多输入、多输出站台系统中，穿梭车要依靠调度计算机的指令执行不同的存放任务，此时任务分发的算法优化就显得尤为重要。

1　工作原理

近年来，自动化物流系统在烟草行业的应用日益广泛，相关物流装备趋于多元化，其技术性能和水平不断提高。在自动化物流系统中，物料输送主要采用链式、辊道输送机等通用设备，一般均固定在地面上。每一列输送机头部形成一个输入输出工位，多个工位组成一个输送路径，这时需要移动穿梭车进行输送。穿梭车具有动态移栽的特点，能使物料在不同工位之间的传送及输送线布局更加紧凑、简捷，从而提高物料的输送效率。因此，穿梭车在自动化物流系统中应用较为普遍。一般立体仓库系统存在仓库调度系统、输送机电控系统、穿梭车调度系统，穿梭车调度系统的任务输入主要由仓库调度系统进行控制。因此，做好仓库调度系统和穿梭车调度系统之间的算法优化就至关重要。

许昌卷烟厂采用环形穿梭车，能在同一轨道上运行多辆车体，可大大提高搬运能力，是穿梭车的发展趋势。随着近几年制丝车间生产任务的不断加大，配方库物流系统在实际运行过程中，逐渐暴露出系统运行效能不高的问题：任务出入库同时运行时互相影响，争夺环穿小车的使用权，造成入库任务不能及时完成；空托盘组无法及时出、入库，堵塞出库生产线，降低运行效率。由于立体仓库的出入库效率直接影响着整个物流系统的效率，故如何调度自动化立体仓库的各个输送子系统，使其性能达到最优，就成为提高制丝生产系统效能的一个重要目标和关键技术。

图1

2　原因分析

环穿输送系统控制架构是先申请先执行，实现方法是由物流调度系统timms-dcs向环穿调度系统RSV-MANAGER发送执行任务，环穿调度系统接收的任务存储在环穿计算机自带的VEHICLE数据库（Access类型）的CARRY_TASK表中，根据接收的先后顺序分配任务编码，然后按照任务编码的大小顺序执行任务。 这种控制架构非常适合多入口、多出口系统。然而我车间高架库系统是单入口、单出口。设备布局如下图1所示。

任务路径如下：

烟包入库路径是：2号站台到8、10、12号站台。

烟包出库路径是：7、9、11号站台到5号站台。

空托盘组入库路径是：4号站台到8、10、12号站台。

空托盘组出库路径是：7、9、11号站台到1、3号站台。

分析设备布局，当出入库同时进行时，造成3条出库任务和1条入库任务同时争夺环穿小车的使用权，4台小车被占用后就无法执行入库任务，导致入库任务不能及时完成。

烟包出库后，需要在双工位工作台进行烟包和托盘分离，托盘分离后在4号站台回收入库，然而由于申请时间落后于烟包出库和进库任务，造成空托盘组无法及时入库，堵塞整个出库生产流水线，导致双工位工作台不能进行烟包和托盘分离，最终形成4台小车装载4包烟包停靠在5号站台等待出库，整个小车环穿输送系统停顿，进入工作死循环。

当有空托盘组出库任务时，必须等待前面先申请的烟包出入库任务执行完成后才能执行，不能为烟包入库提供足够的空托盘，导致烟包入库需要等待空托盘组出库到位后才能执行，降低入库效率。

3　改进措施

分析我车间高架库设备布局，和任务的分配情况以及任务的类型，对小车环穿输送系统控制架构进行更改：加入优先级控制，在优先级相同的情况下采用先申请先执行的控制架构。

空托盘组入库任务是整个系统良好运行的瓶颈，所以确定空托盘组入库任务优先级最高。空托盘组出库任务是为烟包入库做准备，同时考虑到出库任务会优先争夺小车使用权，所以确定空托盘组出库任务和烟包入库任务优先级相同，高于烟包出库任务。烟包出库任务会优先争夺小车使用权，所以确定烟包出库任务优先级最低。

最终确定空托盘组入库任务优先级是5；空托盘组出库任务和烟包入库任务优先级是1；烟包出库任务优先级是0。

在物流调度系统中对任务进行判断，并在物流和环穿调度系统数据接口中增加优先级字段，将判断数据写入数据接口的优先级字段。

············

1-12号站台是环穿调度系统的设备编码，在物流调度系统中对应的设备编码是105，115， 124，310，305，301，212，210，208，206，204，202。在数据传送字符串后添加一个优先级字段。

（1）判断任务起始站台是310，将字符串中优先级字段设为5；任务起始站台是115或任务到达站台是105和124，将字符串中优先级字段设为1；其它的任务优先级设为0。发送字符串成功，返回发送成功标记为0；连续10次发送字符串不成功，返回发送不成功标记为1。

（2）对环穿调度Acess数据库CARRY_TASK任务表中增加优先级字段，接收物流系统传送的优先级数据。

（3）环穿调度系统对接收的任务根据优先级高低进行判断，优先执行优先级高的任务。

建立数集对象TaskGet_RecordSet；从CARRY_TASK表中建立视图，查询执行状态为0和优先级是5、1、0的任务，并把数据记录按优先级降序排列，优先级相同的按任务编号升序排列。（实现优先级控制，在优先级相同的情况下采用先申请先执行的控制架构。）

如果记录集不为0（有任务），读出第一条记录，判断这条任务不是正在分配和正在下发，就分配这条任务。然后更新数据库，关闭视图，结束函数。

4　结语

改进后，提升了高架库整体运行效率：空托盘组入库及时准确，消除了堵塞现象，在保障正常出烟的前提下，合理调配烟包出入库任务分配，适当降低烟包出库速度，提升烟包入库速度。及时执行入烟任务和空托盘组出库任务；减少小车空跑现象，在任务繁忙时小车运行一周可以执行两个任务（一个入库，一个出库），提升单个小车的运行效率。经测算，高架库整体运行效率提升20%左右，每天节约运行时间1个多小时。

［1］张建民.《机电一体化系统设计》.高等教育出版社，2007年7月.

［2］闻邦椿.《机械设计手册》.机械工业出版社，2010年1月.

［3］徐正林，刘昌琪.自动化立体仓库实用设计手册》.中国物资出版社，2009年3月.

付永民（1978—），男，汉族，学士，工程师，主要方向：工业自动化。河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂。