柔性制造论文

密级：
NANCHANG UNIVERSITY
期中考试论文
（2012 年）
题目柔性制造系统自动化立体仓库的管理
学院：机电工程学院系工业工程
专业班级：工业工程091班
学生姓名：贺宁学号：5400209123
任课教师：顾嘉
起讫日期：2012.4.9-2012.4.20
目录
摘要 (3)
关键字 (3)
正文 (3)
一.自动化立体仓库的构成 (3)
二.自动化立体仓库管理的最终目标 (4)
三.自动化仓库的管理 (5)
四.立体化仓库的调度 (5)
参考文献 (7)
柔性制造系统自动化立体仓库的管理
摘要：近年来，随着现代物流的高速发展，物流自动化程度逐步的提高，而自动化立体仓库是柔性制造系统的重要组成部分,研究和管理自动化立体仓库,对于推动柔性制造系统的发展和实用化进程具有重要意义.本文主要就是从自动化立体仓库结构进行分析，然后再从管理学的角度进行分析，最后再从生产调度问题上进行阐述，提出系列的柔性管理措施。

关键字：柔性制造系统，立体化仓库，结构，调度问题
正文：自动化立体仓库是自动存取的一种现代仓库，它主要通过计算机控制和相关设备进行作业，现在自动化立体仓库在国内外已经得到相应的应用。

一·自动化立体仓库的构成
自动化立体仓库主要由机械和控制两部分构成。

机械部分包括货架、输送部分和码垛部分等。

控制部分包括传感器、条码阅读器、计算机网络通讯、数据库等。

1，机械部分
（1）货架
货架有固定式货架、通廊式货架、悬臂式货架、垂直旋转式货架、水平旋转式货架、垂直重力式货架、水平重力式货架等许多种，它们有各自的储物特点，如悬臂式货架适合于存储长条形货物等。

（2）输送部分
输送部分是货物出入库的桥梁，直接关系到仓库的性能。

输送件有很多种t目前国内用得较多的是传送带、有轨小车、无轨小车、移动台车等。

按价位论，移动台车最廉价，但存在行程短、效率低等缺点。

输送部分的方案选择主要考虑仓库的出入库频率和仓库的运行安全性。

一般是在满足仓库出入库频率的前提下尽量选用价位低的输送方案。

仓库的运行安全性是指当一部分输送链出现故障时，仍能保证仓库的正常运转。

对此，主要措施有：(1)安装备用输送链或备用小车；(2)选用出入库两端在一端出现故
障的情况下，另一端能同时担负出入库作业的方案。

（3）码垛部分
码垛部分是指把货物放人货架或把货物从货架上取下的那一部分机械，主要有堆垛机、叉车、高位叉车等。

其中，堆垛机是无人操作的，效率比其它码垛机械要高，也无须培训专门的高水平的叉车司机，但价位很高。

2，控制部分
自动化立体仓库的控制形式有手动控制、随机自动控制、远距离自动控制和计算机自动控制四种形式。

不同的仓库有不同的控制系统，选择不同的货架形式也应有不同的控制系统。

二·自动化立体仓库管理的最终目标
自动化立体仓库管理的最终目标主要从四个方面来叙述，即主要从仓库管理成本，保管质量，市场响应能力，环境保护。

1·仓库管理成本：自动化仓库能够充分的利用仓库面积，节省大量的基础设施投资，能够用货箱装运汽车的配套件，降低企业的零配件管理，运输，包装，损耗等费用，能够加快仓储资金周转。

2·保管质量：自动化仓库实现了“先进先出”的物料管，能够有效的防止零件的超期库存以及老化变质。

最主要的是能够最大限度的让管理人员不直接的接触物料，防止零配件的破损等问题发生。

3·提高市场的响应能力：大家知道自动仓库管理有的功能，可以及时的准确的发布配件的各种信息。

还能够为生产计划完成提供保证。

4·环境保护：据不安全数据统计，采用自动化仓库管理每天可以减少3吨的工业垃圾。

综合上述分析，为了达到自动化仓库管理的最终目标，我们只有不断地去改善仓库管理，加强对柔性制造系统的管理，这样才会达成这样的目标，从上面的仓库构成部分中，我么可以加以适当的定性分析进行加以管理，作为一个好的自动化管理仓库，我们应该采用定性以及定量分析相互终合，也就是从管理和技术的方面都相互的结合。

三·自动化仓库的管理
首先，对于一个企业，并不是每一个立体自动化仓库都可以适用的，如果在选择时出现立体仓库过大，导致成本过大，公司周转资金不足，这样将会严重的影响企业的竞争能力。

所以从管理学的角度来看，就涉及到了管理中的决策问题，对于决策我们可以采用定性和定量分析相结合，对于定性分析就是把公司购买立体仓库的优点和缺点全部列出，这样在采用头脑风暴法最终确定一条决策，从定量的角度来分析的话，可以列出决策树，然后给定相应的概率，这样终合最终的期望值来进行分析。

其次，企业涉及到如何管理仓库，虽说立体仓库是自动化的，但是对于自动化信息还是建立在信息管理的基础上，而最终的信息管理信息还是要归结到仓库的管理计划，对于仓库的库存管理，在供应链管理的角度大多数采用经济订货批量原则即（EOQ模型），对于EOQ模型，主要考虑仓库管理成本和订货成本以及机会成本这三个之间的关系，最后决定企业的最终生产批量，或者决定企业如何生产或者企业如何选择自己企业的立体仓库。

最后，企业的仓库一般涉及到进库和出库的原则，一般的原则是先进先出，但是对于立体仓库来说，这里就会涉及到流程管理问题和流程优化问题。

这些问题最终可以归结到生产管理的调度问题。

四·立体化仓库的调度
立体化仓库最终管理还是有计算机信息管理，立体化仓库有很多的小仓库，如何采用最短路径得到货物呢？这里还要涉及到调度，对于企业生产的调度问题，主要在job-shop 和flow-shop应用的很广，但是对于立体仓库，其出库还是有一定的路径，如果在管理时管理不善，这样的话就会出现卡死，让费时间以及精力，给企业造成过多的成本，所以企业应该加强调度管理。

结合调度的算法的学习，针对立体仓库调度问题，以最短完成批量任务的时间为目标，主要运用运用遗传算法(GA)进行求解。

1·立体仓库调度原理
立体化仓库如下图所示，它主要组成部分有：
1.立体货架，用于存放货物单元（托盘）；
2.巷道堆垛机，穿梭于巷道口与货位之间，从巷道内的任何货位上自动存入或取
出货物；
3.出/入库平台，用于联结巷道口和货物输送及转运设备；
4.AGV或其他搬运货物的设备，用于搬运和装卸；
5.管理控制中心，包括整个仓库的信息、数据处理管理计算机、监控终端、传感
器、有关主要电气控制操作台和人机界面等。

针对立体化仓库以最短时间完成批量任务为目标，在调度问题上主要方法有俩种：从生产调度上来划分的话主要是，一类是基于规则的调度，另一类是基于生产模型的调度。

第一类的方法的原理是依据某些特定的规则或策略来决定下一步的操作，通过运用这些调度规则，能够为规则覆盖范围内的问题产生合理的解决方案。

第二类方法主要原理是先建立调度模型，然后基于该模型应用一定的调度算法进行求解。

2·调度模型的建立
上位机每次接收到一批任务时，一般会包含若干个入库和出库任务，当一个入库任务搭配一个出库任务一起执行时，这样就可以提高堆垛机的利用率。

对于立体仓库具体模型，具体设计是：仓库各货位位置用一个数组来描述，如第二层第三列货位表示为（3，2 ）。

由于（1，1 ）并不作为存储货位而是用于出入库，所以当出库任务与入库任务数量不一
致时，少的一组可以用若干个（1，1 ）来补齐任务个数，从而使出入库任务数量相同。

如下表为入库S2（4，3 ）与出库S3（2，6 ）的任务操作路线S1 →S2 →S3 →S1。

对于最短路径的最短时间的算法主要是：假设第k 对任务包含入库任务（i，j ）和出库任务（m，n ），堆垛机在x 方向和y 方向上独立运行且速度恒定，在x 和y 方向移动一个货位的时间分别为和。

则运行所需要的时间包含3部分：
入库口至入库货位所需时间：Tk1=MAX{(i-1)*Tx,(j-1)*Ty}
入库货位至出库货位所需时间：Tk2=MAX{|i-m|*Tx,|j-n|*Ty}
出库货位至出库口所需时间：TK3=MAX{(m-1)*Tx,(n-1)*Ty}
则总时间表示为：Tk= Tk1+ Tk2+ TK3
基于这些算法就可以得到最优的解决方案，所以调度在立体仓库的应用还是不可以小觑的，对于柔性制造，综合管理和技术就可以做的更好，甚至找到一些意想不到的解决方案。

调度管理一直在管理当中占有举足轻重的低位，综合这些方面，我们同时也会发现管理在立体仓库调度和计划方面有着重大的指导意义。

参考文献
1，柔性制造自动化概论
2，供应链管理原理与工具………机械工业出版社
3，调度原理以及算法
4，遗传算法在立体化仓库任务调度上。