[发明专利]多层穿梭车自动仓储系统的任务调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及物流技术领域，尤其是涉及一种多层穿梭车自动仓储系统的出库作业任务调度方法。

背景技术

在传统的自动化立体仓库中，堆垛机行驶在二维垂直平面内，运动线路为两点间的欧式距离，其任务调度的关键在于如何在最短的行驶距离内遍历所有的出入库货位，因此传统自动化仓库的任务调度大多基于旅行商问题进行优化和求解。但是，在多层穿梭车自动仓储系统中，提升机和穿梭车的服务规则为“先到先服务”，由不同层上的穿梭车并行完成取货任务，再由提升机串行顺序将货物出库到I/O站台，传统自动化库旅行商问题的求解方法忽略了多层穿梭车自动仓储系统的并行取货的优势和特点，其成果并不适合于多层穿梭车自动仓储系统。因此有必要针对多层穿梭车自动仓储系统的出库任务调度进行深入研究和改进。

发明内容

本发明的目的之一在于解决上述不足，并提供一种适用于多层穿梭车结构的自动存储系统的任务调度方法，该方法提高了多层穿梭车自动仓储系统的作业效率，降低了作业成本，其技术方案包含如下所述方法：

一种应用于多层穿梭车自动仓储系统的出库任务调度方法，其特征在于所述的方法包括：

S1、由穿梭车并行取货、提升机串行作业的特点，建立起多层穿梭车出库作业时间模型；

S2、分别对提升机和穿梭车进行分析，建立起以最短多层穿梭车出库作业时间、提升机最小空闲时间和穿梭车最小等待时间为目标的任务调度模型；

S3、基于帕累托最优解的带精英策略的非支配排序遗传算法进行模型求解。

其中S1所述的建立多层穿梭车出库作业时间模型，其特征在于：

1)依据多层穿梭车自动仓储系统的出库作业流程，提取关键步骤；

2)出库作业可以分为穿梭车取货、穿梭车与提升机货物交接、提升机出库三个阶段；

3)由于每一个出库任务必然经过提升机，所有出库任务可以看成流水线作业模式，即从开始到第一个穿梭车申请提升机调度的时长与提升机完成所有出库任务的时长之和即为所有出库任务完成总时间；

4)从穿梭车完成水平阶段任务的角度分析，第i个出库任务水平阶段耗时为：

5)从提升机运行角度分析，第i个出库任务垂直阶段耗时为：

6)穿梭车完成水平运行申请提升机任务调度时，对提升机处于无任务待命时提升机立刻响应该申请，则若提升机正在执行上一个出库任务，则即

7)完成共计Q条出库任务时，提升机空闲时间t^u和穿梭车等待时间t^w为：

其中，δ_i为第i个任务出现提升机空闲状态，θ_i为第i个任务出现穿梭车等待状态：

8)提升机完成所有出库的任务所需时间t^l_sum为：

9)出库任务序列总完成时间t^total为：

其中：表示穿梭车单程水平运动时间；表示穿梭车从出库货位取货时间；表示穿梭车申请提升机调度并等待提升机响应的时长，最小值为0；表示提升机在响应穿梭车申请之前的空闲状态时间，最小值为0；表示出库任务时间周期中的提升机单程垂直运动时间；表示出库任务时间周期中的提升机与穿梭车交接货物时间；表示提升机到达I/O站台卸货时间；

T_i¹表示穿梭车开始接受任务时刻；T_i²表示穿梭车申请提升机调度任务的时刻；T_i³表示提升机响应穿梭车调度任务的时刻；T_i⁴表示穿梭车与提升机准备进行货物交接的时刻；T_i⁵表示穿梭车与提升机完成任务交接，再次处于待命状态时刻；T_i表示该出库任务最终完成时刻。

其中S2所述的建立以最短多层穿梭车出库作业时间、提升机最小空闲时间和穿梭车最小等待时间为目标的任务调度模型，其特征在于：

1)多层穿梭车自动仓储系统的任务通过迭代的思想转化成流水线并行作业模式；

2)仓储系统的任务调度可以看作对一个指定大小的时间窗口内所有出库任务，以总出库作业完成时长、提升机空闲时间和穿梭车等待时间最短为目标，重新对任务进行排序组合后再下发到设备执行层面完成；