本文關(guān)鍵詞：自動揀選系統(tǒng)揀選策略及布局優(yōu)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：訂單揀選作業(yè)是配送中心所有作業(yè)中成本最高、耗時最多的作業(yè)流程,直接決定了配送中心服務(wù)的效率和水平。傳統(tǒng)意義上,配送中心揀選作業(yè)多采用人工揀選或者電子標(biāo)簽、語音等輔助揀選方式。隨著揀選產(chǎn)品種類的極大豐富,市場需求的不斷細化,客戶的訂貨量和訂貨頻率大幅增加,原有揀選方式已經(jīng)不能滿足配送中心揀選需求,在此背景下,高效低耗的自動化揀選系統(tǒng)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。自動揀選系統(tǒng)有多種類型,主要可分為基于倉儲、基于輸送和基于揀選機三類,本文以面向多品種、小批量、高頻率的快速消費品揀選的基于揀選機的自動揀選系統(tǒng)(以下非特別指出,所提及自動揀選系統(tǒng)均指此類)為研究對象開展研究。當(dāng)前,如何提高自動揀選系統(tǒng)精確性和效率成為配送中心業(yè)務(wù)能力提升面臨的重要問題。在訂單需求特點確定前提下,自動揀選系統(tǒng)的效率主要受其工作參數(shù)、結(jié)構(gòu)要素和揀選策略的影響。一段時間以來,通過提升揀選機的單機作業(yè)效率來提升自動揀選系統(tǒng)總體效率成為研究熱點,但揀選機單機作業(yè)效率的提升受制造能力和成本影響較大,特別是單機效率到達一定水平后,再向上提升非常困難�；诖�,通過優(yōu)化自動揀選系統(tǒng)布局要素、揀選策略以及參數(shù)匹配等來提升系統(tǒng)效率成為新的研究熱點。國外文獻對自動揀選系統(tǒng)優(yōu)化的研究主要集中于對自動化立體倉庫(AS/RS)系統(tǒng)方面,對基于揀選機的自動揀選系統(tǒng)優(yōu)化研究幾乎空白。國內(nèi)近年來針對基于揀選機的自動揀選系統(tǒng)優(yōu)化研究較多,除針對揀選機設(shè)備改造等制造技術(shù)層面外,多集中在基于分區(qū)、并聯(lián)、預(yù)分揀等宏觀布局結(jié)構(gòu)的優(yōu)化研究；對于品項分配、揀選機配置等方面的優(yōu)化研究一般是基于成本目標(biāo),基于效率目標(biāo)的研究較少�；诖�,本文以提升自動揀選系統(tǒng)效率為目標(biāo),以自動揀選系統(tǒng)的共性模型----基本型自動揀選系統(tǒng)為主要研究對象,運用數(shù)學(xué)建模、遺傳算法、聚類分析、正交試驗等方法,圍繞影響系統(tǒng)作業(yè)效率的揀選策略、結(jié)構(gòu)要素和運行參數(shù)三方面因素深入開展效率優(yōu)化問題研究；分析運行參數(shù)和揀選策略之間的影響關(guān)系,設(shè)計新型高效揀選策略,優(yōu)化系統(tǒng)品項揀選位分配問題；在此基礎(chǔ)上,研究由基本型拓展而來的復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)品項分配優(yōu)化問題�；拘妥詣訏x系統(tǒng)效率優(yōu)化問題的研究,為復(fù)雜的組合式自動揀選系統(tǒng)的組成以及效率優(yōu)化等問題提供了研究基礎(chǔ),為配送中心自動揀選系統(tǒng)設(shè)計提供了理論依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新性成果如下：1.構(gòu)建基本型自動揀選系統(tǒng)模型,在常用串行揀選策略基礎(chǔ)上設(shè)計了串并行混合揀選策略,并構(gòu)建作業(yè)時間模型。本文分析不同類型自動揀選系統(tǒng)特點,根據(jù)自動揀選系統(tǒng)共性要素構(gòu)建基本型自動揀選系統(tǒng),當(dāng)前常用的自動揀選系統(tǒng)均可通過此基本型組合或變化得到,以此基本型作為優(yōu)化分析的研究對象,其分析結(jié)果可直接應(yīng)用于其它自動揀選系統(tǒng)的選型、設(shè)計和優(yōu)化。在對常用串行揀選策略建立作業(yè)時間數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,獨具創(chuàng)新性地提出適用于一般自動揀選系統(tǒng)的串并行混合揀選策略并構(gòu)建了作業(yè)時間模型,該策略可減少常用串行揀選策略揀選等待時間的問題,提升系統(tǒng)作業(yè)效率。串并行混合揀選策略是在傳統(tǒng)串行揀選策略基礎(chǔ)上加入并行揀選環(huán)節(jié),即在開始揀選時首先找出可以進行并行揀選的品項進行并行揀選,而后選取適當(dāng)?shù)奈磼x品項插空揀選至并行揀選后輸送系統(tǒng)上品項之間的間隙,最后將剩余品項進行串行揀選。經(jīng)仿真驗證,同等條件下串并行混合揀選策略較串行揀選策略縮短揀選時間25%。該揀選策略方法已申請國家發(fā)明專利。2.分析了不同揀選策略下,不同系統(tǒng)運行參數(shù)對系統(tǒng)總揀選時間的影響關(guān)系,為系統(tǒng)選型和參數(shù)設(shè)計提供了依據(jù)。為了了解系統(tǒng)運行參數(shù)對不同揀選策略下揀選系統(tǒng)效率的影響,便于在日常揀選系統(tǒng)選型設(shè)計時設(shè)定參數(shù),本文采用正交試驗的方法分別對以上三種揀選策略作業(yè)時間模型進行優(yōu)化試驗,確定揀選機單件揀選時間、輸送系統(tǒng)速度和相鄰揀選機間距對揀選效率的影響,分析三個參數(shù)影響的主次關(guān)系,確定主次影響因素；分析各參數(shù)因素水平高低對揀選效率的影響規(guī)律,利用級差分析法定量確定各參數(shù)水平的影響；在各參數(shù)及各參數(shù)水平的不同搭配設(shè)計中,找出優(yōu)化的組合方案。在此基礎(chǔ)上,采用指數(shù)回歸方法構(gòu)建三種揀選策略下運行參數(shù)相對總揀選時間的經(jīng)驗預(yù)報公式,基于此,分析三種揀選策略下不同系統(tǒng)運行參數(shù)組合對總揀選作業(yè)時間的影響規(guī)律。該研究對于自動揀選系統(tǒng)設(shè)計、選型和優(yōu)化提供了理論依據(jù)。3.以總揀選時間最短為目標(biāo),建立品項揀選位分配優(yōu)化模型,設(shè)計改進的小生境遺傳優(yōu)化求解算法。經(jīng)證明該方法有效。品項揀選位分配是自動揀選系統(tǒng)布局中的重要結(jié)構(gòu)要素,不同揀選策略下對系統(tǒng)揀選效率的影響不同。針對對品項揀選位分配敏感的串并行混合揀選策略和自右向左順序串行揀選策略開展品項揀選位分配優(yōu)化研究,以縮短總揀選時間為目標(biāo)構(gòu)建優(yōu)化模型。分別設(shè)計了基本遺傳算法和改進的小生境遺傳算法來求解優(yōu)化模型,通過仿真分析,將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)按訂貨量升序的品項分配方法比較,兩種策略的優(yōu)化排序結(jié)果分別實現(xiàn)縮短總作業(yè)時間21.4%和30.6%。其中,揀選位優(yōu)化前后,串并行混合揀選策略總揀選時間均優(yōu)于串行揀選策略；兩種策略下,改進的小生境遺傳算法求解的效果和用時均優(yōu)于基本遺傳算法。4.建立復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)不同揀選機類型間品項分配優(yōu)化模型,設(shè)計了基于k-means聚類的改進小生境遺傳求解算法。經(jīng)實驗證明該方法有效。在基本型自動揀選系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上,建立基本的復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)模型并按自右向左順序串行揀選策略構(gòu)建作業(yè)時間模型,并以總揀選時間最小為目標(biāo)構(gòu)建不同揀選機類型的品項分配優(yōu)化模型。本文設(shè)計了改進的小生境遺傳算法求解優(yōu)化模型,為了提高算法收斂速度,采用k-means聚類方法對品項進行優(yōu)化聚類并將結(jié)果作為初始種群,通過限制某些位置品項分配固定時的染色體數(shù)量,改進小生境淘汰運算,維護群體多樣性。經(jīng)仿真分析,品項分配優(yōu)化后比傳統(tǒng)EIQ-ABC方法確定的分配結(jié)果實現(xiàn)總揀選時間降低7.5%。在品項分配優(yōu)化仿真實驗基礎(chǔ)上,設(shè)計了多貨品揀貨區(qū)品項配置及排序?qū)Ρ仍囼?再次證明了優(yōu)化方法的有效性,同時總結(jié)出了設(shè)定條件下的復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)品項配置經(jīng)驗方法：將品項訂貨量前10%的品項分配至多貨品揀選區(qū),其余品項分配至單貨品揀選區(qū),揀選區(qū)內(nèi)品項按受訂次數(shù)升序排列。
【關(guān)鍵詞】：自動揀選系統(tǒng) 揀選位分配 品項分配 揀選策略 正交實驗 遺傳算法 復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH692;F274
【目錄】：

• 摘要13-16
• ABSTRACT16-21
• 縮略詞注釋21-22
• 第一章：緒論22-34
• 1.1 課題背景與問題提出22-25
• 1.1.1 課題的背景22-23
• 1.1.2 揀選系統(tǒng)概述23-24
• 1.1.3 問題的提出24-25
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀25-33
• 1.2.1 自動揀選設(shè)備研究現(xiàn)狀25-27
• 1.2.2 自動分揀系統(tǒng)分揀策略研究現(xiàn)狀27-30
• 1.2.3 訂單品相分配研究現(xiàn)狀30-33
• 1.3 主要研究內(nèi)容33-34
• 第二章：基本型自動揀選系統(tǒng)揀選策略及作業(yè)時間模型設(shè)計34-48
• 2.1 廣義自動揀選(分揀)系統(tǒng)概述34-36
• 2.1.1 揀選與分揀34
• 2.1.2 基于倉儲的自動揀選系統(tǒng)34-35
• 2.1.3 基于輸送系統(tǒng)的自動分揀系統(tǒng)35
• 2.1.4 基于揀選機的自動揀選系統(tǒng)35-36
• 2.2 基本型自動揀選系統(tǒng)建模36-37
• 2.2.1 基本型自動揀選系統(tǒng)的組成36-37
• 2.2.2 基本型自動揀選系統(tǒng)基本假設(shè)37
• 2.3 串行揀選策略及作業(yè)時間模型37-43
• 2.3.1 自右向左順序串行揀選策略作業(yè)時間模型37-39
• 2.3.2 自左向右順序串行揀選策略作業(yè)時間模型39-43
• 2.4 串并行混合揀選策略及作業(yè)時間模型43-47
• 2.5 小結(jié)47-48
• 第三章：基于正交實驗設(shè)計的自動揀選系統(tǒng)運行參數(shù)分析48-74
• 3.1 不同揀選策略作業(yè)時間模型正交試驗設(shè)計48-51
• 3.1.1 自動揀選系統(tǒng)可度量運行參數(shù)48-49
• 3.1.2 正交試驗檔案設(shè)計49-51
• 3.1.3 仿真實驗數(shù)據(jù)來源51
• 3.2 自右向左順序串行揀選策略正交試驗分析51-59
• 3.2.1 正交試驗結(jié)果分析51-53
• 3.2.2 運行參數(shù)影響直觀圖分析53-55
• 3.2.3 總揀選時間經(jīng)驗預(yù)報模型55-57
• 3.2.4 經(jīng)驗預(yù)報公式的應(yīng)用分析57-59
• 3.3 自左向右順序串行揀選策略正交試驗分析59-64
• 3.3.1 正交試驗結(jié)果分析59-61
• 3.3.2 運行參數(shù)影響直觀圖分析61-62
• 3.3.3 總揀選時間經(jīng)驗預(yù)報模型62-63
• 3.3.4 經(jīng)驗預(yù)報模型公式的應(yīng)用分析63-64
• 3.4 串并行混合揀選策略正交試驗分析64-70
• 3.4.1 正交試驗結(jié)果分析64-66
• 3.4.2 運行參數(shù)影響直觀圖分析66-67
• 3.4.3 總揀選時間經(jīng)驗預(yù)報模型67-68
• 3.4.4 經(jīng)驗預(yù)報模型公式的應(yīng)用分析68-70
• 3.5 運行參數(shù)與揀選策略關(guān)系對比分析70-72
• 3.6 小結(jié)72-74
• 第四章：基本型自動揀選系統(tǒng)品項揀選位分配優(yōu)化74-84
• 4.1 品項揀選位分配優(yōu)化問題建模74-75
• 4.2 模型求解75-78
• 4.2.1 小生境遺傳算法概述75-76
• 4.2.2 模型求解步驟76-78
• 4.3 仿真分析78-83
• 4.3.1 兩種揀選策略運行效果比較79-80
• 4.3.2 改進的小生境遺傳算法優(yōu)化效果分析80-82
• 4.3.3 品項揀選位分配對揀選效率的影響82-83
• 4.4 小結(jié)83-84
• 第五章：基本型復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)品項分配優(yōu)化84-104
• 5.1 基本型復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)建模84-85
• 5.1.1 復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)基本型的組成84-85
• 5.1.2 系統(tǒng)基本假設(shè)85
• 5.2 訂單揀選作業(yè)時間模型85-90
• 5.2.1 基于自右向左順序串行揀選策略的訂單揀選作業(yè)時間建模85-88
• 5.2.2 模型分析88-90
• 5.3 品項配置優(yōu)化模型90-91
• 5.4 模型求解91-93
• 5.5 仿真實驗設(shè)計93-97
• 5.5.1 常用品項分配方法：基于EIQ-ABC分析方法的品項分配93-96
• 5.5.2 基于k-means聚類的小生境遺傳算法參數(shù)設(shè)置96
• 5.5.3 對比試驗設(shè)計96-97
• 5.6 仿真實驗結(jié)果分析97-102
• 5.6.1 仿真結(jié)果直觀分析97-98
• 5.6.2 優(yōu)化后多貨品揀選區(qū)品項特性分析98-99
• 5.6.3 優(yōu)化結(jié)果驗證99-102
• 5.7 小結(jié)102-104
• 第六章：總結(jié)與展望104-108
• 6.1 主要創(chuàng)新點104-105
• 6.2 下一步工作展望105-108
• 附錄108-126
• 附錄1：不同品項排序條件下不同多貨品揀貨品項分配數(shù)的總揀選時間仿真分析108-111
• 附錄2：串并行揀選策略揀選位分配優(yōu)化算法程序111-121
• 附錄3：復(fù)合式自動揀選系統(tǒng)品項分配優(yōu)化算法程序121-126
• 參考文獻126-132
• 致謝132-134
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄134-136
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況136

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  本文關(guān)鍵詞：自動揀選系統(tǒng)揀選策略及布局優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：423063