基于TransCAD的固定货架立体仓库拣选路径优化
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《装备制造技术》 2017 年第 11 期 软件应用
基于 TransCAD 的固定货架立体仓库拣选路径优化
广西 南宁 530003； （1.广西大学制造系统与先进制造技术重点实验室， 2.广西大学 机械工程学院， 广西 南宁 530003）
基于 TransCAD 的 路 径规 划 功能， 摘 要： 针 对 固 定式 货 架立体 仓库拣 选 路 径优 化 需求， 将 立体 仓库的 拣 选 路 径 优化 问 得到 题转化为 TransCAD 的路径规划问题来求解。通过坐标转化将立体仓库的三维货位位置转为 TransCAD 二维地图， 立体仓库地图， 并基于该地图实现立体仓库拣选 属 性 、 拣 选 优 化 问题 的 表 达 ， 从 而 可 以 利用 TransCAD 的 网络 规 划功能 实现了立体仓库拣选路径规划。 通过实例， 展示了具体用法和用途， 应用表 明， 基于 TransCAD 拣选优化方法简单、 直观 ， 能实现一次建模， 多次优化。 关键词： 立体仓库； 拣选路径优化； TransCAD； 坐标 转换 中图分类号： TH17； TP319 文献标识码： A 文章编号： 1672-545X （2017） 11-0147-06
2 2 2 2 2 李燕刚 1， ， 邓建新 1， ， 贺秋瑶 1， ， 冯岩捷 1， ， 王伟杰 1，
自 动 化 立体仓库 是 物 流 和 生 产 中 的 基 础 装备， 自 动 化 程 度 高等 优 点 ， 具 有 存储 量大 、 占 地空 间小 、 通常 由 高 层 货架 组 成，它 的 应 用在 一 定 程度 上 提 高 了仓库 （或仓 储 环 节） 的作 业 效 率和 水 平。自 动 化 立 体仓库 的 货架 有 固 定 式和 旋 转式两 种， 并以 前 者 居 多。但无论哪种货架， 为了从立体仓库的货架中取出 拣选 作 货物， 必须进 行 拣选。 尤 其是对 固 定 式货 架 ， 业更 是 对 应自 动 化 立体仓库 的 调度的 核 心。 固 定 式 货架 拣选 必须 设 定 拣选 路 径。 因此 拣选 路径 的 优 化 不但 影响 货物 存取 作业 效 率， 也决 定 了 拣选 环 节 堆 垛机 的 能 耗 。为 此 人 们越 来 越 重视 对 拣选路 径 调 度 及 基于 的优化。尤其是随着生产往即时化方向发展， 时间 的 竞 争趋势 下 ， 无论 是生 产和 服 务 的节 拍 都 不 断提 高， 这 对自 动 化 立体仓库 的拣货 速 度提出 了 更 高要求。比如电子商务行业的拣货速度决定了订单、 面 配送的履约 服 务 水平， 已 经 成为 重 要 的竞 争 手 段， 向生 产 流水线 的 立体仓库拣货 决定 了 对 生产 线节 拍 的支持水平。 立体仓库货 架 拣选货 物 的 路径 优 化 本 质 上 是 路 径规 划 问题 ，所 以 对 其拣选 过 程的 优 化 也通 常 将 其 转化 为路 径 优化 问题 来解 决 ， 如将 其 视 为旅 行 商问 统 立体仓库 优 化 拣选 的 混 合 智能方 法 。 以 这 种 思 题 来解 决 ， Sarker 等 提出 了 一种 基 于 控制 和 调和应 用 了 一系 列 优 化方 法 和 算 法。包括有分支定界法[2]、 遗传算法[3]、 粒子群 算 法 [4]、 模拟退火算法。由于各种算法求解复 禁忌搜索算法、 为 了 提高工程 实用 性 ， 杂度和耗费 时 间 有差 异 ， 围绕 求 解效 率 和 优化 程 度 ，不 同 学 者又 提出 了新 优 化 思 路 或进 行 了 一系 列 改 进和 算 法 优化。 如 方彦 军 等 采 用 最大 最小 蚁群 算 法 改进 基 本 蚁群 算 法 过早 陷 入 局 部 最优 的 缺 陷， 并 用于自 动 化 立体仓库拣选 作 业 优 田 国 会 等 采 用 了 一种结 合 化 问题 取 得 较 好 效 果 [5]； 该算法利用了遗传算 HoPfield 网络模型的遗传算法， 法的全局寻优特性和 Hopfield/Tank 神 经 网络 的 局 部 快速搜索能力， 获 得了全 局 优 化的 拣选 作业 路 径 [3]。 靳 萌 [6] 等 提出 了 一种结 合 动 态 规 划 方 法的 启 发 式 搜 索 算法 生 成 拣选 路 径 ；该 方 法 调和 了 动 态规 划 空 间 开 销大 与 启 发式 搜索 时间开 销 大的 矛盾 ，有 效 解 决 了 多穿 越 巷 道布 局 下 的拣选 路 径规 划 问题， 算 法 有 效节约了计算机空间资源。 越来越复杂， 这些 算 法 各 有 千 秋 ， 但随着改进， 需 要复 杂 的 编程 实现 才能 应 用，不 适 合 普通 工人 和 简单的实验仿真、 教学中 应用。 TransCAD 是 美 国 Caliper 公司 设计 研发 的一 款
基 于 GIS （Geographic Information System） 的 交通 规 划 软件， 目前它得到许多国家和地区广泛的应用。其简 单易学， 具 有 强 大 的 绘 图 功 能 和 编 辑 功 能 [7]。
路，国 内外 围绕 固 定 式货 架 立体仓库 的 拣选 问题 进
收稿日期： 2017-08-10 （2014GXNSFBA118281） （2017JGA126） 基金项目： 广西自然科学基金项目 ； 广西高等教育本科教学改革工程 项目 ； 2017 年 自 治 区 （201710593125） 级大学生创新创业训练计划立项项目 （1994-） 物 流 工程 ； 邓 建新 （1979-） 主 要 研究： 制造系统及 其 信 息 作者简介： 李燕刚 ， 男， 本科， 主要研究方向： ， 男， 博士 ， 副 教 授， 学， 物 流信息学。
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Equipment Manufacturing Technology No.11， 2017
基于 TransCAD 的固定货架立体仓库拣选路径优化
广西 南宁 530003； （1.广西大学制造系统与先进制造技术重点实验室， 2.广西大学 机械工程学院， 广西 南宁 530003）
基于 TransCAD 的 路 径规 划 功能， 摘 要： 针 对 固 定式 货 架立体 仓库拣 选 路 径优 化 需求， 将 立体 仓库的 拣 选 路 径 优化 问 得到 题转化为 TransCAD 的路径规划问题来求解。通过坐标转化将立体仓库的三维货位位置转为 TransCAD 二维地图， 立体仓库地图， 并基于该地图实现立体仓库拣选 属 性 、 拣 选 优 化 问题 的 表 达 ， 从 而 可 以 利用 TransCAD 的 网络 规 划功能 实现了立体仓库拣选路径规划。 通过实例， 展示了具体用法和用途， 应用表 明， 基于 TransCAD 拣选优化方法简单、 直观 ， 能实现一次建模， 多次优化。 关键词： 立体仓库； 拣选路径优化； TransCAD； 坐标 转换 中图分类号： TH17； TP319 文献标识码： A 文章编号： 1672-545X （2017） 11-0147-06
2 2 2 2 2 李燕刚 1， ， 邓建新 1， ， 贺秋瑶 1， ， 冯岩捷 1， ， 王伟杰 1，
自 动 化 立体仓库 是 物 流 和 生 产 中 的 基 础 装备， 自 动 化 程 度 高等 优 点 ， 具 有 存储 量大 、 占 地空 间小 、 通常 由 高 层 货架 组 成，它 的 应 用在 一 定 程度 上 提 高 了仓库 （或仓 储 环 节） 的作 业 效 率和 水 平。自 动 化 立 体仓库 的 货架 有 固 定 式和 旋 转式两 种， 并以 前 者 居 多。但无论哪种货架， 为了从立体仓库的货架中取出 拣选 作 货物， 必须进 行 拣选。 尤 其是对 固 定 式货 架 ， 业更 是 对 应自 动 化 立体仓库 的 调度的 核 心。 固 定 式 货架 拣选 必须 设 定 拣选 路 径。 因此 拣选 路径 的 优 化 不但 影响 货物 存取 作业 效 率， 也决 定 了 拣选 环 节 堆 垛机 的 能 耗 。为 此 人 们越 来 越 重视 对 拣选路 径 调 度 及 基于 的优化。尤其是随着生产往即时化方向发展， 时间 的 竞 争趋势 下 ， 无论 是生 产和 服 务 的节 拍 都 不 断提 高， 这 对自 动 化 立体仓库 的拣货 速 度提出 了 更 高要求。比如电子商务行业的拣货速度决定了订单、 面 配送的履约 服 务 水平， 已 经 成为 重 要 的竞 争 手 段， 向生 产 流水线 的 立体仓库拣货 决定 了 对 生产 线节 拍 的支持水平。 立体仓库货 架 拣选货 物 的 路径 优 化 本 质 上 是 路 径规 划 问题 ，所 以 对 其拣选 过 程的 优 化 也通 常 将 其 转化 为路 径 优化 问题 来解 决 ， 如将 其 视 为旅 行 商问 统 立体仓库 优 化 拣选 的 混 合 智能方 法 。 以 这 种 思 题 来解 决 ， Sarker 等 提出 了 一种 基 于 控制 和 调和应 用 了 一系 列 优 化方 法 和 算 法。包括有分支定界法[2]、 遗传算法[3]、 粒子群 算 法 [4]、 模拟退火算法。由于各种算法求解复 禁忌搜索算法、 为 了 提高工程 实用 性 ， 杂度和耗费 时 间 有差 异 ， 围绕 求 解效 率 和 优化 程 度 ，不 同 学 者又 提出 了新 优 化 思 路 或进 行 了 一系 列 改 进和 算 法 优化。 如 方彦 军 等 采 用 最大 最小 蚁群 算 法 改进 基 本 蚁群 算 法 过早 陷 入 局 部 最优 的 缺 陷， 并 用于自 动 化 立体仓库拣选 作 业 优 田 国 会 等 采 用 了 一种结 合 化 问题 取 得 较 好 效 果 [5]； 该算法利用了遗传算 HoPfield 网络模型的遗传算法， 法的全局寻优特性和 Hopfield/Tank 神 经 网络 的 局 部 快速搜索能力， 获 得了全 局 优 化的 拣选 作业 路 径 [3]。 靳 萌 [6] 等 提出 了 一种结 合 动 态 规 划 方 法的 启 发 式 搜 索 算法 生 成 拣选 路 径 ；该 方 法 调和 了 动 态规 划 空 间 开 销大 与 启 发式 搜索 时间开 销 大的 矛盾 ，有 效 解 决 了 多穿 越 巷 道布 局 下 的拣选 路 径规 划 问题， 算 法 有 效节约了计算机空间资源。 越来越复杂， 这些 算 法 各 有 千 秋 ， 但随着改进， 需 要复 杂 的 编程 实现 才能 应 用，不 适 合 普通 工人 和 简单的实验仿真、 教学中 应用。 TransCAD 是 美 国 Caliper 公司 设计 研发 的一 款
基 于 GIS （Geographic Information System） 的 交通 规 划 软件， 目前它得到许多国家和地区广泛的应用。其简 单易学， 具 有 强 大 的 绘 图 功 能 和 编 辑 功 能 [7]。
路，国 内外 围绕 固 定 式货 架 立体仓库 的 拣选 问题 进
收稿日期： 2017-08-10 （2014GXNSFBA118281） （2017JGA126） 基金项目： 广西自然科学基金项目 ； 广西高等教育本科教学改革工程 项目 ； 2017 年 自 治 区 （201710593125） 级大学生创新创业训练计划立项项目 （1994-） 物 流 工程 ； 邓 建新 （1979-） 主 要 研究： 制造系统及 其 信 息 作者简介： 李燕刚 ， 男， 本科， 主要研究方向： ， 男， 博士 ， 副 教 授， 学， 物 流信息学。
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Equipment Manufacturing Technology No.11， 2017