自动化立体仓库系统课程设计

交通运输学院课程设计I目录引言.....................................................................01自动化立体仓库..........................................................21.1概述..............................................................22货位优化................................................................32.1设计条件..........................................................32.2计算系数矩阵......................................................32.2.1符号假设......................................................32.2.2已知条件......................................................42.2.3公式计算过程..................................................42.3运用匈牙利算法求解................................................62.4总结.............................................................133堆垛机路径优化.........................................................153.1设计条件........................................................153.2设计要求.........................................................163.3设计方法.........................................................163.4求解过程.........................................................163.4.1最近邻点法求堆垛机运行路径...................................193.4.2最近插入法求堆垛机运行路径...................................263.5总结.............................................................34参考文献................................................................36交通运输学院课程设计1引言自动化立体仓库产生和发展是生产力高度发展和城市化进程不断发展结果。计算机的出现和应用，自动化仓库的产生。仓库空间向立体化方向发展个，货位向空间延伸，高层货架和与之配套的新型装卸搬运机械与周边设备出现，立体仓库产生。自动化立体仓库是指在高层货架用货箱或托盘储存货物，用电子计算机管理和控制巷道式堆垛机及其它机械，不需要人工作业而实现收发作业的仓库。自动化立体仓库是一种集信息、储存、管理于一体的高技术密集型机电化产品，堆垛机和高层货架是其关键设备。随着电子技术与控制理论的发展，各种控制方法被引入堆垛机的控制。货位优化和巷道式堆垛机的路径优化成为自动化立体仓库的必要工作，因此本次课程设计针对这两点做出了详细的介绍。货位优化是用来确定每一品规的恰当储存方式，在恰当的储存方式下的空间储位分配。货位优化追求不同设备和货架类型特征、货品分组、货位规划、人工成本内置等因素以实现最佳的货位布局，能有效掌握商品变化，将成本节约最大化。货位优化为正在营运的仓库挖掘效率和成本，并为一个建设中的配送中心或仓库提供营运前的关键管理作准备。交通运输学院课程设计21自动化立体仓库1.1概述自动化立体仓库作为现代化物流系统中的重要组成部分,是一种多层存放货物的高架仓库系统,主要由高层货架、巷道堆垛机、出入库输送设备、自动控制与管理系统所组成。出入库辅助设备及巷道堆垛机能够在计算机管理下，完成货物的出入库作业、实施综合库房管理并与上级管理系统联网，可以实现管理现代化、存取自动化，能按指令自动完成货物的存取作业,并能对库存的货物进行自动化管理,是企业实现现代化管理的重要手段。自动立体仓库在工厂自动化，弹性制造系统及电脑整合制造系统的物流中占非常重要的位置。其目的不仅是为了储存物料、零件、半成品、成品的仓储，更是密切配合制造工厂的产销计划与物料需求计划，妥善安排生产所需合理数量的物料、零件，并尽量缩短其库存时间及避免了发生缺料、滞料，籍高架搬运车、输送机、无人搬运车等，然后保管成品而依销售预定准进正确出货，提升服务水平，事合了计划、库存、生产、出入物流的功能与管理，降低了生产成本。其组成部分：（1）货架:用于存储货物的钢结构。主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式。（2）托盘（货箱）：用于承载货物的器具，亦称工位器具。（3）巷道堆垛机:用于自动存取货物的设备。按结构形式分为单立柱和双立柱两种基本形式；按服务方式分为直道、弯道和转移车三种基本形式。（4）输送机系统:立体库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。输送机种类非常多，常见的有辊道输送机，链条输送机，升降台，分配车，提升机，皮带机等。（5）AGV系统:即自动导向小车。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。（6）自动控制系统:驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统。以采用现场总线方式为控制模式为主。（7）储存信息管理系统:亦称中央计算机管理系统。是全自动化立体库系统的核心。典型的自动化立体库系统均采用大型的数据库系统（如ORACLE，SYBASE等）构筑典型的客户机/服务器体系，可以与其他系统（如ERP系统等）联网或集成。交通运输学院课程设计32.货位优化2.1设计条件某自动化立体仓库采用2行3列的单元货格式货架存放货物，一共有6个货格，每个货格存放一个托盘货物。货格以按列编码的形式进行编号，如图2.1所示。已知其它参数假定如下：假设堆垛机在水平方向的行驶速度Vx=3.0m/s，在垂直方向的行驶速度Vy=2m/s；货格大小为L（长）×W（宽）×H（高）=1m×1m×0.8m；堆垛机初始状态在原点0处；货格j的横坐标jx和纵坐标jy就是其所在的列和行，如货格6的坐标为（3，2）。现有6个托盘货物需要存放到货架上，货物的出入库频率如表2.1所示。246135图2.1原始货格图表2.1托盘货物出入库频率表货物频率货物频率货物频率A9C18E7B39D14F25根据以上条件，利用匈牙利算法合理安排各托盘货物的存放位置。2.2计算系数矩阵2.2.1符号假设1.fi为第i种货物的出入库频率（次数），i=A，B，C，D，E，F；2．xj，yj分别为货格j的横坐标和纵坐标，即货格j所在的列和行（距离巷道口最近的列记为第1列，最底层记为第1层），j=1，2，3，4，5，6；3．vx为水平方向的行驶速度；0VxVy交通运输学院课程设计44.vy为垂直方向的行驶速度；5.L为货格的长；6.W为货格的宽；7.H为货格的高；8.tj为堆垛机运行之货格j所用时间，该时间是堆垛机行进过程中水平方向和垂直方向所用时间的最大值，j=1，2，3，4，5，6；9.cij为堆垛机将货物i向货格j存取时所花费的时间。10.公式为tj=maxvyvxyjxjHL1,（2.1）11.计算系数矩阵中的系数：cij=tfji（2.2）2.2.2已知条件fA=9，fB=39，fC=18，fD=14，fE=7，fF=25；vx=3.0m/s,vy=2.0m/s；L×W×H=1m×1m×0.8m；货格1的坐标为（x1，y1）=(1,1)；货格2的货格为（x2，y2）=（1，2）；货格3的坐标为（x3，y3）=（2，1）；货格4的坐标为（x4，y4）=（2，2）；货格5的坐标为（x5，y5）=（3，1）；货格6的坐标为（x6，y6）=（3，2）。2.2.3公式计算过程1.计算：t1=maxvyvxyxHL1,11=max28.011,311=1/3t2=maxvyvxyxHL1,22=max28.012,311=2/5交通运输学院课程设计5t3=maxvyvxyxHL1,33=max28.011,312=2/3t4=maxvyvxyxHL1,44=max28.012,312=2/3t5=maxvyvxyxHL1,55=max28.011,313=1t6=maxvyvxyxHL1,66=max28.011,313=12.计算系数矩阵中的系数：cA1=tfA1=9×1/3=3,cB1=tfB1=39×1/3=13,cC1=tfC1=18×1/3=6,cD1=tfD1=14×1/3=14/3,cE1=tfE1=7×1/3=7/3，cF1=tfF1=25×1/3=25/3；cA2=tfA2=9×2/5=18/5，cB2=tfB2=39×2/5=78/5，cC2=tfC2=18×2/5=36/5，cD2=tfD2=14×2/5=28/5，cE2=tfE2=7×2/5=14/5，cF2=tfF2=25×2/5=10；cA3=tfA3=9×2/3=6，cB3=tfB3=39×2/3=26，cC3=tfC3=18×2/3=12，cD3=tfD3=14×2/3=28/3，cE3=tfE3=7×2/3=14/3，cF3=tfF3=25×2/3=50/3；cA4=tfA4=9×2/3=6，cB4=tfB4=39×2/3=26，cC4=tfC4=18×2/3=12，cD4=tfD4=14×2/3=28/3，cE4=tfE4=7×2/3=14/3，cF4=tfF4=25×2/3=50/3；cA5=tfB5=9×1=9，cB5=tfB5=39×1=39，交通运输学院课程设计6cC5=tfC5=18×1=18，cD5=tfD5=14×1=14，cE5=tfE5=7×1=7，cF5=tfF5=25×1=25；cA6=tfA6=9×1=9，cB6=tfB6=39×1=39，cC6=tfC6=18×1=18，cD6=tfD6=14×1=14，cE6=tfE6=7×1=7，cF6=tfF6=25×1=25；得到系数矩阵表：表2.2系数矩阵表ABCDEF1313614/37/325/3218/578/536/528/514/51036261228/314/350/346261228/314/350/359391814725693918147252.3运用匈牙利算法求解1.匈牙利算法的步骤第一步：建等效矩阵。（1）从系数矩阵的每行元素中减去该行的最小元素。（2）再从所得系数矩阵的每列元素中减去该列的最小元素。第二步：找独立0元素，进行试指派。（1）从只有一个0元素的行（或列）开始，给这个0元素加括号（0），表示这行所代表的货格已有一种货物分配。然后划去（0）所在列（或行）的其它0元素，记作“”，表示这列所代表的货物已指派。（2）对只有一个0元