基于实际生产的自动化立体库货位动态优化分配

许宇星

摘要：在实际生产中，立体仓库不停地进行出入库作业，同时还要求入库货物必须满足“上轻下重”原则，这对货位分配方案的实时性和可靠性以及动态优化提出较高要求。

关键词：立体仓库、货位分配、动态

自动化立体仓库以高层货架为主，此外还包括分拣设备、输送设备、堆垛设备等，集机械、电子、计算机、通信、网络、传感器和自动控制等多种技术于一体，从而实现物料的自动存取及物料信息的自动管理。

自动化立体仓库的效率主要取决于其货位的分配，使用适合的货位分配策略能够大大提高物料出入频率，降低立体仓库的运作成本。

理论界对立体仓库的货位优化分配方案进行了大量研究，但多数方案是建立在立体仓库货位初次分配和静态的基础上。但在实际生产中，立体仓库不停地进行出入库作业，货位不停地被占用和释放，与此同时，还要求入库货物必须满足“上轻下重”的原则，以保证货架的稳定性，这就对分配方案的实时性和可靠性提出了较高要求。笔者就实际生产中立体仓库货位动态分配的优化进行探讨，并提出相应的方案。

立体仓库货位分配的基本方案

设单位时间内物料出入库的作业时间为T，则立体仓库货位分配方案的最终目的是得到T的最小值，从而达到立体仓库最大的运作效率。在实际生产过程中，还需考虑不同物料的出入库频率。

按照数学极值理论，进行以下工作：

1获得货位出入库时间的数据链。只要立体仓库的布局和堆垛机的速度保持不变，这组编号数据链G(i)就保持不变，属于静态数据链。

2获得物料出入库的频次数据链。根据历史数据和生产计划，对今后一段时间内，不同物料的出入库频次进行由大到小的排序，这组编号数据链P(i)受生产计划的影响，每隔一段时间就要调整一次，属于动态数据链。

3将排序后的货位编号数据链G(i)同排序后的物料编号数据链P(i)一一对应起来所进行入库操作即为所求的最小出入库作业时间。

实际生产中货位分配的需要

在实际生产中，不能无条件采用上述基本货位分配方案，这是因为它受到几个实际问题的制约：

1实际生产中，入库操作不是单独进行的，在进行入库作业的同时，也在进行出库作业，因此空置的货位在动态变化。

2实际生产中，为了保证货架的稳定性，应遵循“重物在下，轻物在上”的原则，因此要保证自身较重的物料处于货架的底部，即使它们的出入库频次较低，这样会牺牲一部分效率。

为了解决这两个问题，对货位分配基本方案进行如下改进。

实际生产中货位动态优化分配方案

1假设某次入库作业数为x盘，立体仓库内现有的空余货位数为Y个，必须满足x≤Y，那么可从货位由小到大的出入库时间这一静态编号数据链G(i)中从头开始按顺序选出x个空余货位。

2将选出的x个空余货位按立体仓库的层数进行分组，同一组货位处于同一层，组内顺序保持不变，仍按货位出入库时间来排列。

3将入库的x个物料按重量大小降序排列，大的在前，小的在后，得到一组物料数列。

4将排序后的x个物料数列也按层分组。每组物料个数同每层选出的空位个数保持一致。

5分组后的物料在每一组中重新排序，组内顺序由出入库频次P来决定的，出入库频次较高的物料排在前面。

6将排序后的物料同排序后的货位一一对应起来进行入库操作。

7每完成一次入库作业后，寻找同上一次入库作业之间是否有出库作业存在，如果有，重新按上述步骤开始整理排序；没有出库作业则按原系列继续进行入库作业。

这种货位分配方案可以保证“重物在下，轻物在上”的原则。同时，每一层的出入频次较大的物料放入较小出入库时间的货位，从而能使总的出入库时间降低，提高运行效率，并保证了动态生产中不断释放出的空闲货位能够被纳入选择范围。

该方案能够获得本次入库作业的货位分配的最优解。如果要进行长时段多次入库作业，可以结合实际生产过程中，考虑时间因子，估算出未来生产中的货位余额和动态释放量，将多次入库作业视为一次，即可按照上述改进货位分配方案进行操作。此外，还可以依据“分区管理，区分重点”的原则和设立优先级的方式进行调整，进一步提高效率。