第5章 货位优化

.,货位优化,吴加广.K电子公司物流仓储货位优化研究D.武汉：武汉理工大学，2012.,.,目录,优化目标约束条件假设条件目标函数,.,货位优化目标,便于货物在仓库中进行入库出库操作保证货架承载受力均匀提高公司仓库的空间利用效率提高公司仓储作业效率,.,仓库货位优化的约束条件,按照拣选货物的方式不同进而选择货物的存储区域按照物品的规格尺寸来选择货位根据货架的承载能力来存放物品,.,货位优化问题的基本假设条件,仓库内各种物品的需求均为已知且固定，并且物品之间无相关性。仓库内巷道堆躲机从货格中进行放货与取货的时间同巷道堆操机自身的运行速度及仓库货架的具体形状是没有关系的。并且，仓库内巷道堆操机能够在垂直方向与水平方向上同时移动，为简化起见本文中规定仓库内巷道堆圾机的运行速度恒为速度最大值。仓库内所有货架上的托盘尺寸规格均应相同。仓库货位与物品的存储尺寸相适应。仓库货架是矩形结构，仓库入出库站台在货架的一侧。货格中物品不会出现混放的情形。,.,货位优化问题数学模型的建立,.,问题模型的建立,针对K公司仓库的具体实际情况，该公司仓库总共配备货架X排，其中的每排又有y列z层，那么存储位置处于第r排第S列第t层的货位就可表示成r,s,t),(r=1，2，X;s=1,2,y；t=1,2,z),这里同时规定坐标为（0，0，0)的存储位置是表示仓库的出库台位置，而在X排y列z层的货架区域内离得巷道口最近的一排表示为第1离得出入库台最近的一列表示为第1列，距离地面最近的一层表示为第1层。与此同时设定公司仓库能够存储多种不同类型的物品，也就是说它们的规格尺寸与重量均有所不同，而且每个货位规定只能够存储一种类型的物品，即不会出现一个货位存储两种或更多种尺寸与重量不同的物品。,.,1、提高出库入库作业效率,传送带的平均运行速度V1，巷道堆操机在垂直方向上的运行速度v2，巷道堆垛机在水平方向上的移动速度V3,并且这三个速度之间存在1：1：3的比例关系。由此通过上述的展幵分析可以得出存储位置处于坐标的货位上的物品运送至出库口所花的时间可以具体表示成式3-2，即为：,.,2、保证仓库货架承载受力均勻,.,货位优化问题数学模型的约束条件,.,货位优化问题的数学模型具体表示,.,仿真算例：前提条件,.,仿真算例：结果,.,货位分配研究现状杨朋.多载具自动化存取系统货位分配与作业调度研究D.北京：清华大学，2011.,基于货物周转率货位分配的研究基于COI(cube-per-order)法则货位分配全周转率货位分配分区式货位分配基于货物相关性货位分配的研究产品结构或者BOM需求相关订单分析,.,基于货物周转率货位分配的研究,Heskett最早提出将货物的存储空间与货物周转率的比率值(cube-per-order,简称COI)作为货位分配的指标。低COI值的货物靠近I/Opoint存放，反之存放在离I/Opoint较远区域。Kallinaetal讨论COI原则在实际配送中心的应用。Malmborgetal的研究表明在man-on-boardAS/RS中，在固定存货水平，固定拣选人员与货物对应的平衡状态下应用COI策略，拣选的成本是最低。Malmborgetal证明双指令周期调度下，COI货位分配方法的最优性，同时也考虑COI仓库布局的非唯一性。但是Lee则指出COI方法不用应用到man-on-boardAS/RS中，因为订单往往包括两个以上处在不同货位的独立货物，并提出了优于COI方法的新的启发式方法。,.,货位分配和作业调度集成问题的研究现状,Lee,肖建等,Xiaoetal以man-on-boardAS/RS为背景，综合考虑了存货货位分配和拣选路径规划两个优化问题，其中拣选路径顺序则与作业调度的顺序一一对应。Chenetal首次将取货货位的选择也纳入到货位分配问题的范畴，并对共享货位存储策略下单载具自动化存取系统存取货位分配和作业调度的联合优化问题做了研究，但是由于多载具AS/RS的复杂性，上述基于man-on-boardAS/RS和单载具AS/RS特点获得的研究成果很难扩展应用到多载具AS/RS上。,.,多载具自动化存取系统概述,.,多载具自动化存取系统货位分配优化,多载具自动化存取系统按照作业周期（operationcycle）模式进行运作，根据入库队列和出库队列的长度，可组合划分为多个作业周期，假设堆垛机有n个载具(n1)，一个作业周期内最多可以完成n个货物单元的存货操作和n个货物单元的取货操作。根据系统存货队列和取货队列的情况，堆垛机可以进行复合式和单一任务式两种作业周期作业方式，其中复合式作业周期指堆垛机一次行程同时完成m1(0m1n）个货物单元存货操作和m2(0m2n）个货物单元取货操作，单一任务式作业周期指堆垛机一次行程时只完成m(0mn)个货物单元的存货或取货操作。作业周期是多载具自动化存取系统运作的最小单元，不失一般性，本章选择复合式作业周期为对象，以最小化单个作业周期内存取货物的时间距离为优化目标，以作业周期内存货货位和取货货位分配为决策变量，基于当前货位占用和空置的状态对多载具AS/RS货位分配进行优化。,.,基本假设,考虑单元货物式(unit-load)自动化存取系统，以托盘为存取单元，货架为矩形，货物从同一出口进出，进出货口(I/Opoint)位于货架左下方，每个货位只能存放一个托盘单一种类的货物，货架上货位具有相同尺寸，每个托盘都可以存放货架上任一货位；堆垛机有n个载具，堆垛机可以在水平方向上和垂直方向上同时运动，假设水平方向和垂直方向均做匀速运动，速度已知且为常数，不受堆垛机载物与否影响；不考虑堆垛机在货位处取货和存货(pickup/deposit)的时间；单位作业周期内存货队列和取货队列货物种类已知，且两个队列之间无相同种类货物，否则直接从存货队列将货物取走，不用进入存储区，存货队列和取货队列的指令均按照FCFS规则处理。,.,符号定义,.,多载具AS/RS货位分配优化问题的数学模型,.,多载具自动化存取系统作业调度优化,目标寻找最优的指令配对分组方案使得完成指令的总行程时间最短,.,.,研究假设,1)货物采用固定存储策略存放；2)给定时间段内的存取货指令已知，且对应的货位信息已知；3)多载具堆垛机可以同时在垂直和水平方向移动，速度是恒定值，两个货架货位间的时间距离采用切比雪夫距离，且满足三角不等式关系；4)货物装卸时间忽略不计。,.,数学模型,.,目标函数、约束条件,.,目标函数、约束条件,.,立体库的货位优化,佟芙慧.自动化立体仓库的货位优化与管理D.沈阳：沈阳大学，2013.,.,自动化立体仓库入库货位优化模型,关键研究对象巷道堆垛机、货品和货位问题的假设,.,问题的假设,.,问题的假设,.,问题的假设,.,模型的确定,.,.,.,.,.,自动化立体仓库出库货位优化模型,目标函数巷道堆垛机运行的最短路径,.,拣取作业所消耗的时间,主要分为四个方面。（1）形成拣货单的信息处理过程中所需时间；（2）准确找到货位并确认所拣选的货品及数量所需时间；（3）货品行走所需时间；（4）取货完毕，将货品集中分类所需时间。,.,立体仓库拣选作业的优化建模,假设（1）单巷道固定货架中，货架当前的存放状态（空或满）是确定的，在货架上存储的货品类型是已知的；（2）存取时，巷道堆垛机恒速运行，启动过程和制动过程忽略不计，且巷道堆垛机存取货品时能同时沿x轴（水平方向）和y轴（垂直方向）运行，即拣选作业可以看作是有水平方向的x轴运动及垂直方向的y轴运动组成；（3）巷道堆垛机对托盘的存取速度是恒定的，并且不会因存取顺序的改变而变化，在计算拣选作业时间中，忽略货品拣选时间。,.,.,.,货架上物品的重量与其所在层的乘积之和最小,.,配送中心分区拣选作业储位优化方法研究_张培培,.,配送中心拣选作业分区间储位设计,第一类研究给定最优的生产节拍下如何减少工作站的数量达到工作站总数最优;第二类研究是给定最优的工作站总数情况下如何加快生产使生产节拍最小;第三类研究是前两类问题都已经优化的情况下如何解决各个工作站间工作量平衡的问题,.