基于局部最優(yōu)單親遺傳算法的倉庫路徑優(yōu)化調度問題-研究

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1、華中科技大學碩士學位論文1緒論1.1研究背景與課題來源在現(xiàn)代汽車制造行業(yè)中，沖壓、焊接、涂裝和總裝配是汽車生產(chǎn)的四大工藝。為做到四大工藝間的均衡生產(chǎn)，其中，焊接和涂裝之間的中間產(chǎn)品——白車身，必須有一定的儲存量。暫時存放白車身的功能區(qū)稱為緩存?zhèn)}庫，它是一個中小型倉庫。柳州柳新汽車沖壓件公司商用車的市場特征是多品種少批量，因此對緩存區(qū)的容量和分存導向要求比較高。進入緩存?zhèn)}庫的白車身目前是必須通過人員在空中管理，其工作內(nèi)容是：將新焊完的白車身入庫；根據(jù)后一工序——涂裝的實際需求挑選白車身并編排好供應的次序。這種落后的管

2、理方式非常不適應現(xiàn)代化生產(chǎn)需要。其最主要問題是：緩存?zhèn)}庫管理完全靠人，人為錯誤將直接影響到生產(chǎn)計劃的順利實施；管理層不能直觀了解緩存狀況，不便于進行生產(chǎn)計劃編制；根據(jù)經(jīng)驗編制出的計劃不可避免地會帶來過量生產(chǎn)的浪費。因此，針對焊接和涂裝兩個車間之間的功能緩沖倉庫，亟待一種高效、合理的白車身自動調度編排方案，以解決當前緩存?zhèn)}庫管理所存在的問題。1.2倉庫管理現(xiàn)狀及發(fā)展方向[1]物流(Logistic)是指物資或產(chǎn)品在空間位置的轉移，中間伴隨著時間的消耗，而倉儲過程是指物資或產(chǎn)品根據(jù)訂單和生產(chǎn)計劃而在生產(chǎn)、流通的過程中的

3、暫時性的存放和轉運，以實現(xiàn)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理銜接，保證生產(chǎn)順利進行，并取得最佳的[2]經(jīng)濟效益。在物流和倉儲系統(tǒng)中，倉庫是物品暫存場所，它起到存儲、分發(fā)、轉運、[3]管理、緩沖和保護等作用，是物流和倉儲系統(tǒng)的關鍵結點。倉庫管理系統(tǒng)是集倉庫[4]場地、搬運設備、勞動力等要素為一體的具有完整倉儲功能的有機整體。所以，倉庫管理在倉儲過程中占據(jù)著核心的主導地位。現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)過程可分解為若干個環(huán)節(jié)或工序。在實際生產(chǎn)過程中，每個環(huán)節(jié)或工序的需求量與預測量之間都可能存在一定程度的差異，因此，從整個生產(chǎn)1華中科技大學碩士學位論

4、文鏈來看，這種差異的累加效應將導致中間產(chǎn)品積壓或者嚴重缺貨，使得倉庫保管成[5]本和企業(yè)市場風險不斷上升。緩存?zhèn)}庫整合了上下游環(huán)節(jié)或工序的所有矛盾，現(xiàn)代化的倉庫管理技術正是解決這種生產(chǎn)不均衡性的手段。因此，倉庫管理的最終目的是以倉庫的有限的運輸能力、實際的出入庫需求等因素作為約束條件，尋求最優(yōu)庫存布局和最優(yōu)調度編排，使總成本最低，效益最高。目前倉庫系統(tǒng)按照應用領域可以劃分為兩類：第一類是各種物資配送中心；第[6]二類是制造業(yè)生產(chǎn)線之間的在線倉庫系統(tǒng)。依據(jù)倉庫管理系統(tǒng)的管理模式，可以把它分為以下幾個歷史階段：[7]第

5、一階段是人工倉庫管理階段：它是倉儲系統(tǒng)發(fā)展的最原始階段。在這一階段當中，倉庫物資的輸送、存儲、管理和控制都是靠人工實現(xiàn)，效率極其低下。[8]第二階段是機械化倉庫管理階段：這一階段的倉庫管理手段比第一階段有了很大的進步，它不是靠人工來實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)，而是通過傳送帶、吊車、堆垛機等機械設備來實現(xiàn)。雖然是通過人工方式來操作這些機械設備，但機械化倉庫系統(tǒng)滿足了當時社會化生產(chǎn)對倉庫系統(tǒng)的運行效率的要求。[9]第三階段是自動化立體倉庫管理階段：20世紀60年代到80年代，由于計算機技術、自動化技術、機電一體化技術、通信技術和現(xiàn)代

6、物流技術的迅猛發(fā)展與普遍應用，它促進了倉庫管理系統(tǒng)革命性的轉變。這些轉變表現(xiàn)在如下幾個方面：從倉庫存取設備上來看，自動導引小車AGV、自動分揀設備和巷道式堆垛機等機械設備都加入到倉庫系統(tǒng)中，逐步實現(xiàn)倉庫無人化運作；從倉庫存儲結構上來看，自動化立體倉庫采用高層立體存儲結構設計，這種設計特點是占地面積小、存儲量大、空間利用率高，可以大幅度降低倉庫的入庫、出庫、盤點和倒庫等基本操作的頻率；從信息收集手段上來看，條碼技術、射頻技術等數(shù)據(jù)采集方式和自動識別系統(tǒng)可以及時、高效地匯總信息，使得系統(tǒng)各個部分分工協(xié)作，實現(xiàn)了信息集成

7、化。自動化立體倉庫增強了倉庫的存儲、調度和管理功能，使之從保管型向流通型方向發(fā)展，已廣泛應用在港口碼頭、配送中心。[10]第四階段是人工智能倉庫管理階段：這一階段是倉庫管理更高級的一個階段。2華中科技大學碩士學位論文20世紀90年代后，人工智能技術發(fā)展起來后漸漸被應用在倉庫管理上，從而形成智能倉庫管理系統(tǒng)。智能倉庫系統(tǒng)集倉儲科學和智能技術為一體，它與集成自動化倉庫系統(tǒng)最大的區(qū)別在于，隨著現(xiàn)在計算機速度不斷提高，它結合人工智能技術和優(yōu)化算法，建立知識庫并模仿人類的思維方式，具有一定的系統(tǒng)決策的能力。這種智能化管理能更

8、大程度地降低企業(yè)成本，創(chuàng)造更多的利潤和提高企業(yè)競爭力。但由于人工智能技術發(fā)展并不完善，人工智能倉庫技術目前尚處于研究和起步階段。到目前為止，由于世界各地經(jīng)濟和行業(yè)發(fā)展并不均衡，人工倉庫管理系統(tǒng)、機械化倉庫管理系統(tǒng)、自動化立體倉庫管理系統(tǒng)和人工智能倉庫管理系統(tǒng)尚處于并存的狀態(tài)，但絕大數(shù)倉庫還是以機械化、自動化管理方式為主。盡管如此，未來的倉庫管理技術必定朝著信