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自动化立体仓库的控制方法【1】

BJ0806(04)曹靖斯

摘要

本文的目的是自动化立体仓库系统管理控制算法的研究。想往常一样，控制

算法的实现需要三个基本步骤：开发一个可靠的模型；设计一系列的优化标准程

序；验证这些控制程序。至于建模，在新的层次上执行实时优化，从而简化了低

级别的控制结构，即优化系统，提高整体的性能。在此背景下，讨论整个仓库的

详细建模，和这种模型所使用的着色和网格框架。以此对照，我们提出了两种控

制算法，推导简化货架连续位置的假设，堆垛机（仓库通道内的移动的优化操作）

和货叉在货架间提取或储存的一个直线操作。为了评估所提出的控制性能和算

法，我们定义了三种不同的考核指数。相对于执行一个测试动作，考虑通信延迟

并进一步验证算法计算用时。最后，所提出的结构和控制算法应用到真正的工厂

中。

１.介绍

在过去的十五年间，在寻找最佳的规划与仓库管理系统上有了巨大的成就。

这些问题变得越来越具有挑战性，随着现代计算机技术的发展，可以实现复杂动

作的全自动化控制。规划包括了高级的决策，比如分配货物的存储位置（随机，

分类，聚集相关产品的方法）（VandenBerg,1999）或者设计仓库系统本体。控

制的最优化和调度储存以及检测请求组成了所谓的调度配送控制。

我们知道通常一个仓库包含多个通道，它们每一个都由堆垛机、货叉、提取

/存储位置和输入输出缓冲区域来服务运行的。（参见图1的例子是一个真正的

布局）。

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每一侧各有一个货架通道，包括横向和纵向。此外，每一个通道由一个堆垛

机服务并可以竖直和水平同时控制执行以下操作：1.提取存储在输入缓冲区走道

上的库存单元；2.该单元被指定存储到某个货架位置；3.该货架位置被申请称为

R；4.将货物送达R点并存储；5.堆垛机回到输入输出点。这些动作被称为存储系

统的内容，一个多命令的机器循环。(Graves,Hausman,Shieh,1977;Bozer

White,1984;Han,McGinnis,Shieh,White,1987;Lee,deSouza,Ong,1996).

作为堆垛机，它沿着一个单维的路径在正交的轨道上运行，并进行提取(从

主要的输入缓冲区，输出位置通道和选取存储的输出位置)和存储动作（进入的

主要输出缓冲区，输入位置信道，选取/存储输入位置）。

这个提取存储区域提供了一个工作场所和仓库之间的接口，一个提取存储机

构（被称为“baypr图”1）由一个提取位置，一个存储位置和一个工作区接口位置

连接通过传送带使货物（带上一个托盘）到一个空的我们想要到达的一个工作区，

然后带动托盘回到同一通道的货架位置。

输入输出缓冲区表现为车间和仓库的接口。

本文是一个控制仓库的系统的介绍。

本文的第一要点是发展出一个新层次的水平控制结构。(Basile,Carbone,

Chiacchio,2003)事实上在以前的应用中，只有长期优化得到体现：它通常有一天

或者一周的时间，它是基于简化的仓库系统模型和系统性能的统计。相反，我们

引入更进一步的水平构成一个实时优化的系统，它的核心是调度单元，其目的是

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执行短期的优化，通常它可以在最小化的时间里进行小数量的提取或储存任务在

当前状态的系统里。这样的水平模型设计同样被研究讨论。其主要有点有：

1.短期的优化引导一个多性能表现。

2.设计，实施和测试这个低水平的程序被大大的简化，因为所谓的优化问题

都被调度员控制。

3.因为依赖于必威体育精装版型的系统（它是实时的）它同时也可以管理故障和系统退

化。

4.大致来说，这个调度输出是从一个低级别的序列开始控制处理的，因此，

它很容易适应不同的场合。

本文的第二个要点是提出一个正式的详细的可靠的自动化仓库模型，如图1

所示，这个不连续的系统，建模是控制设计和性能评估的根本。这个模型的获得

是基于着色时间网格（CTPN）(Jensen,1995;Hsieh,HWang,Chou,1998).本文在

的关键要点被概