【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动化立体仓库仓储，具体涉及一种基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法。
技术介绍
1、在经济环境和相关政策的影响下，全球仓储的效率和管理水平正在迅速增长并稳步发展。由于土地空间减少、劳动成本增加以及对仓库效率的物流需求增加，需要提高空间利用率、降低劳动成本、增强快速响应能力并提高操作精度。仓库布局、货物位置分配和仓库调度是仓库运营和仓库管理的重要组成部分，已引起全球学者的关注。
2、自动化立体仓库是一种先进的仓储系统，通常采用自动化设备，如堆垛机、输送带等，以最大程度地提高仓库空间的利用率和货物处理效率。货位分配是立体仓库管理中的一个核心问题，涉及到如何将不同类型、大小和重量的货物合理地存储在仓库的各个货位中。入库货位分配问题解决的是如何将货物以其需要实现的目标在入库时放置到合适的货位上。货位分配考虑的原则有很多，如考虑货架承重的上轻下重原则，提高出入库效率的先入先出原则，提高整体运作效率的分巷道存放原则等等。
3、货位的分配优化是多目标的优化问题，而求解多目标优化问题就需要使用到智能算法。在多种智能算法中，遗传算法具备鲁棒性好、全局搜索能力强、容错性较高等特点，是解决多目标优化问题强有力的工具。遗传算法是一种模拟自然进化过程以寻找最优解的方法，并已取得了许多研究成果。此外，遗传算法已广泛应用于立体仓库中的货物位置分配和优化。与传统的优化方法(如线性、整数和动态规划)相比，遗传算法具有出色的全局搜索能力、良好的收敛性和高鲁棒性。然而，遗传算法也存在早熟、局部搜索能力差、后期搜索
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，以得到当前物资的最优货位配置方案，从而效优化入库物资的货位分布。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，包括：
4、对仓库及其中的货架进行三维数字化建模；以托盘出库口为三维坐标系原点，以物资托盘的中心表示物资托盘在三维坐标系中的位置，对各物资托盘的三维坐标进行初始化；
5、以物资稳定性原则构建目标函数，用于计算货架稳定性指标；
6、以物资最快出库原则建立目标函数，用于计算物资最快出库指标；
7、以物资聚合性原则建立目标函数，用于计算物资聚合性指标；
8、以物资相关度原则建立目标函数，用于计算物资相关度指标；
9、基于所述货架局部稳定性指标、物资最快出库指标、物资聚合性指标以及物资相关度指标，构建多目标货位优化函数，并将多目标货位优化函数转化为单目标优化问题；
10、利用自适应遗传算法求解所述单目标优化问题，得到最优的货位分配方案。
11、进一步地，设定仓库的货架共有a排，每排货架有b列c层；仓库设置有出入库台，出入库台上有一个托盘出库口以及多个托盘库口，物资均装配在物资托盘上；坐标(0,0,0)表示托盘出库口所在位置；第i个物资托盘的中心在仓库的货位的三维坐标为(xi,yi,zi)，xi＝1,2,...,a；yi＝1,2,...,b；zi＝1,2,...,c；所有物资托盘在入库之前首先会被随机分配一个初始存储位，对待入库托盘的初始存储位三维坐标进行数字初始化。
12、进一步地，所述以物资稳定性原则构建目标函数，用于计算货架稳定性指标，包括：
13、货架局部稳定性建模如下：
14、
15、
16、其中，hlocal表示货架局部稳定性指标，ntray表示待入库的物资托盘数量；x表示物资托盘的货位排坐标数值集合，lz为货架单元格在层方向上的长度；xi和zi分别表示第i个物资托盘的排坐标和层坐标；ti表示第i个物资托盘的上的物资的类型；为第ti类物资的单位质量；
17、货架全局稳定性建模如下：
18、
19、其中，hglobal表示货架全局稳定性指标；
20、综合货架的局部稳定性和全局稳定性，货架稳定性指标表示如下：
21、f1＝wlocal·hlocal+wglobal·hglobal
22、
23、其中，f1表示货架稳定性指标，wlocal和wglobal分别表示货架局部稳定性和全局稳定性的权重系数。
24、进一步地，所述以物资最快出库原则建立目标函数，用于计算物资最快出库指标，包括：
25、设货架离仓库出入库台最近的排记为第1排、离仓库出入库台最近的列记为第1列、最底层记为第1层，则物资最快出库原则的具体建模过程如下：
26、
27、其中，f2为物资最快出库指标，表示入库物资中ti类物资的物资托盘数量；为待入库的第ti类物资的周转率；sji和jli分别表示第i个物资托盘最快出库原则的时间和距离因子，计算方式如下：
28、
29、其中，lx和ly分别表示货架单元格在排和列方向上的长度；l0为两排相邻货架之间的间距；yi表示第i托物资的列坐标；vx、vy、vz分别表示托盘运输装置运输物资托盘时，在货架排、列、层方向的运行速度。
30、进一步地，所述以物资聚合性原则建立目标函数，用于计算物资聚合性指标，包括：
31、物资内聚性建模如下：
32、
33、其中，nj表示物资内聚性指标，ntype表示待入库物资的类型数量，e表示自然常数，k为物资类型索引，nk表示入库物资中第k类物资的物资托盘数量；xk、yk和zk分别表示第k类物资的物资托盘的排、列和层坐标；
34、物资耦合性建模如下：
35、
36、其中，oh表示物资耦合性指标，和分别表示第ti类物资的物资托盘的排、列和层坐标；
37、综合物资内聚性和耦合性对物资聚合性原则建模如下：
38、f3＝wnj·nj+woh·oh
39、
40、其中，f3为物资聚合性指标，wnj和woh分别表示物资内聚性和耦合性的权重系数。
41、进一步地，所述以物资相关度原则建立目标函数，用于计算物资相关度指标，包括：
42、以物资相关度原则建立目标函数的具体过程如下：
43、
44、其中，f4表示物资相关度指标，k和l为物资类型索引；ckl和dkl分别表示物资相关度矩阵和物资存放区域中心距离矩阵：
45、
46、其中，ckl表示第k类物资和第l类物资的物资相关度，ck为第k类物资与其他所有类型物资的物资相关度之和，k,l＝1,2,...,ntype；
47、
48、其中，dkl表示第k类物资和第l类物资的物资托盘之间的距离，dk为第k类物资与其他所有类型物资的物资托盘之间的距离之和。
49、进一步地，所述基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，设定仓库的货架共有a排，每排货架有b列c层；仓库设置有出入库台，出入库台上有一个托盘出库口以及多个托盘库口，物资均装配在物资托盘上；坐标(0,0,0)表示托盘出库口所在位置；第i个物资托盘的中心在仓库的货位的三维坐标为(xi,yi,zi)，xi＝1,2,...,a；yi＝1,2,...,b；zi＝1,2,...,c；所有物资托盘在入库之前首先会被随机分配一个初始存储位，对待入库托盘的初始存储位三维坐标进行数字初始化。
3.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述以物资稳定性原则构建目标函数，用于计算货架稳定性指标，包括：
4.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述以物资最快出库原则建立目标函数，用于计算物资最快出库指标，包括：
5.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的
6.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述以物资相关度原则建立目标函数，用于计算物资相关度指标，包括：
7.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述基于所述货架局部稳定性指标、物资最快出库指标、物资聚合性指标以及物资相关度指标，构建多目标货位优化函数，并将多目标货位优化函数转化为单目标优化问题，包括：
8.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述利用自适应遗传算法求解所述单目标优化问题，得到最优的货位分配方案，包括：
9.根据权利要求8所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述交叉运算时，交叉概率pc的自适应调整方式如下：
10.根据权利要求8所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述变异运算时，变异概率pm的自适应调整方式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，设定仓库的货架共有a排，每排货架有b列c层；仓库设置有出入库台，出入库台上有一个托盘出库口以及多个托盘库口，物资均装配在物资托盘上；坐标(0,0,0)表示托盘出库口所在位置；第i个物资托盘的中心在仓库的货位的三维坐标为(xi,yi,zi)，xi＝1,2,...,a；yi＝1,2,...,b；zi＝1,2,...,c；所有物资托盘在入库之前首先会被随机分配一个初始存储位，对待入库托盘的初始存储位三维坐标进行数字初始化。
3.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述以物资稳定性原则构建目标函数，用于计算货架稳定性指标，包括：
4.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓库货位分配优化方法，其特征在于，所述以物资最快出库原则建立目标函数，用于计算物资最快出库指标，包括：
5.根据权利要求1所述的基于自适应遗传算法的多目标立体仓...
【专利技术属性】
技术研发人员：何亮亮，梁晶，徐鹏，李晨光，王琨，张鹏，边月奎，耿修堂，周小莹，
申请(专利权)人：西北机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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