[发明专利]一种基于多层穿梭车系统的能效优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多层穿梭车系统的能效优化方法及系统，所述方法包括以下步骤：针对当前多层穿梭车系统，计算所述多层穿梭车系统的最大吞吐量；接收吞吐量要求，根据预先确立的穿梭车、转载车和提升机的速度配置、旅行时间、吞吐量和能耗之间的相关关系，确定所需吞吐量要求下具有最小能耗的速度配置。本发明通过建立双指令多层穿梭车系统(SBS/RS)的能效模型，能够获取在额定吞吐量要求下最为节能的速度和加速度配置参数，以指导SBS/RS实际的拣货作业。

技术领域

本发明属于自动化仓库系统技术领域，尤其涉及一种基于多层穿梭车系统的能效优化方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

自动化仓库设计不仅需要考虑系统的运行性能指标和经济性能指标，还应考虑系统的能耗性能指标，以满足自动化仓库响应速度和绿色发展的要求。传统的物流仓储与拣选系统主要以人工拣选为主，由于电商的飞速发展，客户的在线订单结构逐渐呈现“小批量、多频次”的特点。与传统仓库相比，自动化仓库可以节省更多的空间，提高拣选作业效率，多层穿梭车系统(SBS/RS)因其较高的灵活性和鲁棒性逐渐投入使用。

系统的拣选任务分为两个阶段：料箱出库和料箱返库。当客户出库订单到达工作站台时，系统自动识别相应的料箱。穿梭车将该料箱运输至转载车，转载车再将其运输至提升机，最终提升机将料箱运输到工作站台，操作顺序在图1中以虚线表示。返库的料箱依次经传送带、提升机、转载车和穿梭车返回原始储位。穿梭车、转载车和提升机沿着固定的路径移动，并且重复执行加速、恒速和减速过程或重复执行加速和减速过程。

不跨层SBS/RS在自动化仓库领域相对较新，相关研究较少。它与自动化存取系统(AVS/RS)有一些相似之处，因此本文也对AVS/RS的相关文献进行了综述。

Marchet等人(2011)在分析排队网络理论的基础上，研究了不跨层单指令AVS/RS的旅行时间和等待时间。随之，Marchet等人(2013)建立了仿真模型，用于估计设计变量对不跨层AVS/RS的投入成本和性能指标的影响，该研究发现巷道数和层数是影响系统性能的关键。Zou等人(2016)使用 Fork-Join排队网络对不跨层AVS/RS进行建模，并比较了并行和串行作业策略下AVS/RS的响应时间，得出在给定层数的情况下，并行作业优于串行作业策略的结论。上述模型均进行了系统性能评估，但是他们只考虑了单指令作业，即只考虑了取货作业，而真实拣选作业通常是双指令的，即存取作业同时进行的。

Lerher等人(2015)提出了用于评估不跨层SBS/RS吞吐量的数学模型，并表明SBS/RS的吞吐能力与提升机的吞吐性能乘以巷道数有很大关系。Roy 等人(2015)研究了单层AVS/RS设备停留点政策，并得出转载车停靠在巷道末端、穿梭车停靠在装卸点是最优的策略。Eder和Kartn ig(2016a)提出了基于提升机和穿梭车速度配置、货架几何比例和到达率的SBS/RS吞吐量评估模型，以确定SBS/RS的最佳货架几何比例。Lerher(2016a)提出了双伸位SBS/RS吞吐量性能评估模型。Wang等人(2016)讨论了多层穿梭车仓储系统的取货流程，构建了二级开放式排队网络，并根据开放排队网络求得了穿梭车的等待时间和提升机的空闲时间。Kriehn等人(2017)提出了一种考虑不同存储策略和存取任务排序的SBS/RS吞吐量评估模型。D‘Antonio等人(2018)指出在AVS/RS未来的研究中应当考虑能量因素的影响。综上所述，上述模型虽然同时考虑了单指令和双指令作业，也为系统设计、主要系统性能评估提供了工具。但是，上述文献主要考虑了系统的运行性能指标和经济性能指标，忽视了能耗性能指标。