基于双伸位堆垛机分配货位地址的优化研究

高长勇，赵剑道，蔡 苗，周文坤，周春旭

（北京机械工业自动化研究所有限公司，北京 100120）

0 引言

堆垛机是自动化立体仓库的重要组成部分之一，主要功能对高层货架内货物的进行存取。堆垛机可以在所在的巷道内进行水平和垂直方向的移动，当移动到固定的位置点，通过货叉的收缩，实现对货架内单元货格中货物的存取。一般情况下，普通堆垛机只能对其左右两排货物的存取，而采用双伸位货叉的堆垛机，堆垛机左右两侧各有两排货架，堆垛机可以在一个位置可对四个单元货格的货物进行操作。而且本文中的双伸位堆垛机货叉一次作业可以同时存放和取出两个单元货物，提高了生产效率，加快存取货物的运转节奏。

1 货位地址的分配原则

1）货位分配的完美程度

本文中针对货物的编码和批次两个属性，对堆垛机货叉上的两个货物进行地址分配，使得相同编码，批次的物料尽量分配到一起。

2）堆垛机运行最快

堆垛机运行最快一方面是指给货物分配一个和堆垛机此时位置最近的货位；另一方面是堆垛机货叉上的物料放在货架上时，最好直接放在货架上，而不是把货物在货叉上进行左右倒换，再将货物放在货架上，影响堆垛机的效率。

3）设置两个因素的权重

对于货位分配的完美程度，和堆垛机运行最快这两个因素，用户可以设置不同的权重，根据需求自行的改变权重的大小。

2 货位地址的算法实现

1）选择一些可能的解组成一组候选解。

图1 堆垛机货架侧视图

如图1所示，是一个堆垛机货架的侧视图，由于是双叉堆垛机，所以货叉能在一个位置对四个货位进行取货和放货。一个货位地址由巷道-层-列-排进行确定。货架的排按照如图，从左到右，分为3，1，2，4。货架中一个货位的状态分别用E（空货位）、F（有货货位）、P（空托盘）、A（工作货位）、W（问题货位）、C（封闭货位） 表示，如图2所示。

图2 立体仓库货架货位地址状态

双叉堆垛机此时货叉上有两个货物，对货叉上的两个货物各自分配一个货位地址。给两个货物选择可能潜在的货位地址集合如下：

1）1排和3排的货位状态为E，选取数量：5。如图3所示。

图3

2）2排和4排的货位状态为E，选取数量：5。如图4所示。

图4

3）3排为F，1排为E，选取数量：10。 如图5所示。

图5

4）4排为F，2排为E，选取数量：10。 如图6所示。

宗教对文学的影响，属于比较文学的跨学科研究的范畴。在文学产生和发展的过程中，宗教曾经起过重要作用；宗教会对作家的世界观发生影响，进而影响到文学作品的思想内容，有些重要的宗教经典，如《圣经》，本身就是文学作品，或者取自文学作品。[1]274-275

图6

5）3排为P，C，W，A，1排为E，选取数量：5。如图7所示。

图7

6）4排为P，C，W，A，2排为E，选取数量：5。如图8所示。

图8

7）3排为F，1排为E，并且3排的物料编码批次和左叉相同，选取数量：5。如图9所示。

图9

8）4排为F，2排为E，并且4排的物料编码批次和左叉相同，选取数量：5。如图10所示。

图10

9）3排为F，1排为E，并且3排的物料编码批次和右叉相同，选取数量：5。如图11所示。

图11

10）4排为F，2排为E，并且4排的物料编码批次和右叉相同，选取数量：5。如图12所示。

图12

对以上选取的集合进行货叉分配完美程度的判定。

设置判定货叉分配完美程度的等级，设置的参数如表1所示。

表1 货叉分配参数

根据参数，可以评价出集合中每一个待选解的货叉分配完美程度。评价的标准一方面可以从是否把货叉上的物料和相同编码和批次的物料分配到一起，如果分配到一块，则该待选解的货叉分配完美程度越高；另一方面可以从货架的货位状态来判断，如果将货叉上的物料和工作货位分配到一起，那么在处理工作货位时有可能对货叉上刚入库的物料进行处理，影响了堆垛机的运行效率，则此时该待选解的货叉分配完美程度低。

举例说明：

1）Status2=F，Status1=E，M_ID=M_ID_IN，BatchNo=BatchNo_IN

此时选取的货位远端是有货货位，近端是空货位，并且远端和要堆垛机货叉上入库的货物物料批次相同，此时货物分配完美程度最好。

2）Status2=A，Status1=E

此时选取的货位远端为工作货位，近端为空货位。堆垛机的货叉将货物直接放入到货位的近端。因为远端是工作货位，处理远端货位时，需要对入库到近端的货物在进行处理，因此货叉分配完美程度比1）中较低些。

3）对选取的集合进行堆垛机运行最快的判定。

堆垛机左叉和右叉上货物的货位地址各自有一个集合，通过这两个集合，对堆垛机运行快慢进行判断，参数如表2所示。

表2 堆垛机运行参数表

根据参数，对选取的集合进行堆垛机运行快慢的判定。判定的标准一方面从分配给货叉货位的货位地址与此时堆垛机的载货台位置来判断，离堆垛机载货台位置越近，则堆垛机运行越快；另一个方面可以从堆垛机货叉的伸叉，收叉的动作频率来判断。如果堆垛机一次伸叉，就把货叉上的两个货物都放在货架上，则此时堆垛机运行最快。如果堆垛机上货叉上的货物要在货叉上左右倒换，则此时的堆垛机运行效率就非常低。

举例说明：

当左右叉物料和批次相同情况下，左叉和右叉的货位地址相同，并且都在远端。即Row1，Row2为3排或4排。此时堆垛机一次伸叉就可将两个货物都放在货架上。此时堆垛机运行效率高。

当左右叉物料和批次不相同的情况下。左叉为3排，右叉为3排。此时堆垛机的左叉放完货物后，右叉如果也要入到货架的3排，则货物必须倒换，将货物由右叉倒到左叉上。则此时堆垛机运行效率比①低。

4）对选取的集合进行筛选。

上面通过2），3）步，对货叉上货物分配的可能潜在解的货位地址集合进行货叉分配完美程度的判定和堆垛机运行最快的判定，根据这两个因素对集合进行筛选，然后对潜在的解集合进行排序，排序的规则根据实际情况，设置货叉分配完美程度的判定和堆垛机运行最快的判定的权重，若其中一个因素对实际情况的影响大，可将权重加大。

通过对结果集进行删除和排序，从结果集中选取排序最优的解，此时的货物地址分配达到了预想的需求。

3 算法的分析

从算法的实际应用效果来看，通过对结果集进行货叉分配完美程度的判定和堆垛机运行最快的判定，最后进行筛选后产生的货位地址：

1）基本上能将同种编码和批次的物料分配到一起，对以后堆垛机物料的出库非常有利，堆垛机能同时一次取两个物料。

2）分配的货位地址能有效地避免对其他出库货位的影响，如果将货物和工作货位分配到一侧，堆垛机在处理工作货位时，又要对此货物再次进行处理，极大的降低了堆垛机的效率。

3）使得货物分配的结果合理，不是盲目的占用一侧两个都是空货位。同时使得堆垛机效率达到一个客户满意的标准。

4）此算法适用于单伸位堆垛机和双伸位堆垛机的货物入库地址分配。

4 结论

此算法通过对货物分配地址时的各种情况进行分析后选取了一些潜在的结果集，通过对结果集进行进行货叉分配完美程度和堆垛机运行快慢两个因素的判断，最后通过这两个因素的权重对结果集筛选，产生的解非常的合理，完全满足客户的需求。