一汽国际物流仓储规划模型与算法PPT课件

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优化方法介绍
资源配置
设备数量 和类型规划是一 种较为常见的优 化问题，多种方 法都可以进行解 决，我们根据实 际情况选择了两 中常见的方法建 模来解决这个问 题，分别是整数 规划和多目标规 划。
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优化方法介绍
整数规划
mn
min z
cij xij
i1 j 1
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优化方法介绍
运费最小原则
假设仓库有P个进出口，可存放m种商品，仓库可容纳n个单位 的物品，对于物品i，需要Si 空间
设： 物品i从编号为K的进出口进出的频率是fik； 从k号进出口将单位物品i移动单位距离费用是cik 存储空间j-k号进出口的距离是dkj
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优化方法介绍
最小费用模型
p
m n Cik f ik d kj
冒泡算法
1、选择一个初始的种子 2、在限制条件允许下追加订单
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优化方法介绍
节约算法
节约算法的理论基础是分批拣货的时间节约，即分批拣货 所需要的时间与单张订单分别拣货所需要的时间之和相比较， 使总的时间节约最少的组合便是最优的分批方法。
克拉克&怀特算法 EQUAL算法 最大一最小算法
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优化方法介绍
多目标规划
一个完整的作业流程由Q项基本作业环节构成，完成每项基本作业环节需要 M类搬运设备，每类搬运设备有N种型号
QM N
Q
(3600 qcijk kijk Twijk ) X ijk
i1 j1 k 1
C Q
M
N
Q
Cdijk X Y ijk Y ijk ijk
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优化方法介绍
CRAFT（计算机设施相对定位法）
它通过对现有的平面布置方案中各作业单位两两互换 位置，并计算比较交换前后的搬运费用（物流量*距离*单位 距离成本），取搬运费用较小的布置为优化候选方案。
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优化方法介绍
CORELAP （计算机关联布置设计）
它是一种构建型算法，这种算法的出发点是部门之间 的关系图（输入），布置的目标是实现部门之间最大的密切 度。
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式中C为完成作业所需费用，Yijk表示第i项基本作业环节中第j类搬 运设备第k种型号设备完成作业所需时间。 Cdijk、Cprijk、Cmtijk和Cpfijk分别对应第i项基本作业环节中第j类 搬运设备第k种型号设备台时折旧费、台时大修理费、台时经常维 修费和台时燃料动力费。 根据以上分析，建立基于多目标优化的搬运设备优化配置模型，形 式如下： 决策变量:Xijk (1<=i<=Q, 1<=j<=M, 1<=k<=N)
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优化方法介绍
时间序列神经网络预测模型建立
(l)样本的预处理。 (2)输入样本（n期的物流量数据）分组。 (3)使用选定的神经网络训练算法，训练网络的连接强度。 (4)当网络训练完毕后，输入，此时网络的输出即为n+l期的 预测值。 (5)还原处理。由于神经网络预测时首先对样本进行预处理， 在运算得出结果后进行反归一化处理，才能得到有效的预测 值。
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优化方法介绍
约束条件:
(1) 决策变量非负，X ijk≥0。 (2) 表示第i项基本作业环节中第j类搬运设备第k种型号设备台数Xijk为整 数。
(3) 设备利用率合理，上限在保证完成高峰期任务的前提下避免工作强
度过大损害设备寿命，下限保证设备的利用率为一定水平。
X ijk Kgrijk x Kurijk≤X ijk Kgrijkx K urijk 式中Kgrijk一表示第i项基本作业环节中第j类搬运设备第k种型号设备的完 好率
M
N
Cmtijk X ijk Yijk
i1 j1 k 1
i1 j1 k 1
i1 j1 k 1
QM N
C pfijk X ijk Yijk
x1 j1 k 1
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式中qijk一第i项基本作业环节第j类搬运设备第k种型号设备台时产量， 单位为吨/台时。 qcijk一第i项基本作业环节第j类搬运设备第k种型号设备每叉叉取的额 定载荷，单位为吨/叉。 Kijk一第i项基本作业环节第j类搬运设备第k种型号设备的额定载荷利 用系数。 T wijk一每装卸一叉货物的周期。即一次叉取货物，经提升、位移 (纵、 横向)、卸下，并将搬运设备回复到下次叉取货物位历经的时间，单 位为秒/叉。
进
货
入
货
验
库
收
流
集
发
拣货
通 加
货 暂
货 检
工
存
验
库
存
盘
补
管
点
货
理
出 库
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内容介绍
仓库规划流程 库房业务流程 优化支撑结构 优化方法介绍 系统逻辑结构
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优化支撑结构
物流量预测
仓库规模确定
功能区布局
资源配置
神经网络 预测法
Askin与 Standridge提 出的简易算法
SLP及其相关 的计算机辅
完成相应吨位货物的作业需求。
约束3表示设备数量为整数。
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i一设备的类别，i=l，2，…，m; j一设备的型号或吨位，j=1，2，…，n; cij一i类设备的j型号的全寿命周期成本，该成本是按照经济寿命折算后的年 度值，由于不同型号的设备的经济寿命会有所差别，按年度折算之后的数 值会更有可比性。 xij一i类设备j型号的规划数量; Qeij一表示i类设备j型号的额定起重量(或载重量)(t); Qij一表示i类设备j型号的作业需求量; Vij一表示i类设备j型号的综合能力评价参数，Vij=()。
优化方法介绍
路径规划
路径规划的目标是通过对拣选路径优化，以达到提高 拣选效率，降低成本的目标。
对于为经过分批的拣选单进行路径规划可以看作是 VRP问题；对于经过分批的拣选单进行路径规划可以看作 是一个TSP问题。
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优化方法介绍
TSP模型及解法
设计一条路线通过所要求的节点，要求曲线闭合，且消耗最小
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优化方法介绍
仓储规模确定
决定因素：
物品数量 存储空间 货架的排数 货架的列数 货架的高度
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优化方法介绍
模型及说明 min x(a 1) y(b 1) 2 s.t. xyz n (x, y, z是整数)
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优化方法介绍
x n(b 1) , z(a 1)
y n(a 1) z(b 1)
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优化方法介绍
订单分批
在分批订单生成过程中，必须决定如何从已经到达中的订单中将 合适的订单选择出来组成新的订单，使得在这种组合下，拣货的时间 会最短。这就是分批算法所要完成的任务，通常情况下，可以使用以 下三种算法: 1、先到先服务的定量分批算法。 2、冒泡算法。 3、节约算法。
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优化方法介绍
性发展趋势系统的神经网
络预测模型，即先用一神
输入
输出
经网络去模拟函数，再用
神经网络预测代替函数预
测。
对于物流系统而言，由于系统的复杂性，各因素的关联性很难用一 个准确的数学解析式来描述，神经网络预测模型能较精确的描述因素之 间的映射关系而不需要确定的函数形式，因此，神经网络预测方法为物 流系统的预测提供了一个新的途径。
S.T
.
:
xij Qe V ij ij Qij
j 1
(xik QeikVik )
, 其中j 1
j 1
Qik , j
n, i 1m 1,2,, n 1
k j
k j
xij 0，且为整数
所求目标表示设备的全寿命周期成本最小;
约束1表示最大吨位的设备作业能力满足相应货物作业需求;
约束2表示相邻的大吨位的作业设备可以和小吨位的作业设备一起
助算法
整数规划或 多目标规划
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优化支撑结构
库位分配
拣选单分类 拣选单分批 货物拣选
随机分配法 和最小费用 模型
冒泡法或节 约里程法
TSP路径规划 最近插入法
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内容介绍
仓库规划流程 库房业务流程 优化支撑结构 优化方法介绍 系统逻辑结构
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优化方法介绍
优化方法选择原则
优化方法
预测方法
一汽国际物流仓储规划
优化系统方案介绍
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内容介绍
仓库规划流程 库房业务流程 优化支撑结构 优化方法介绍 系统逻辑结构
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仓库规划流程
物流量预测
仓库规模确定
功能区布局
资源配置
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内容介绍
仓库规划流程 库房业务流程 优化支撑结构 优化方法介绍 系统逻辑结构
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库房业务流程
订单 管理
进
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优化方法介绍
最近插入法
最近插入法包括4步： 1、找到距起始节点最近的节点，与起始节点形成一个回路。 2、在剩下的节点中，寻找一个离子回路中某一个节点最近的节点。 3、在子回路中找到一条弧，使得在这条弧上加入新节点后增加的消 耗最小。用两条新弧连接新节点与原弧两端的节点，并用新弧替代 原有的弧线，形成新的子回路。 4、重复步骤2、3直到所有的节点都加入到子回路中。
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优化方法介绍
功能区布局
常见方法： 1、SLP(系统布置设计)及其相关计算
机化布置方法 2、EIQ（Entry，Item，Quantity ）
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优化方法介绍
SLP方法介绍
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优化方法介绍
计算机化布置方法 1、 CRAFT（计算机设施相对定位法） 2、 CORELAP （计算机关联布置设计）
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系统逻辑结构
业务流程 业务流程1（创建型规划） 业务流程2（改善型规划） 业务流程n（ ·····）
优化模 型
优化模型 1
优化模型 2
优化模型. . .
优化模型 n
适 配 器
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谢谢
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min
k 1
i1 j1
Si
xij
s.t.
n
xij Si
j 1
i 1,2,, m
m
xij 1
i 1
xij 0或1
j 1,2,, n
j 1,2,, n ， i 1,2,, m
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优化方法介绍
订单分批
拣货策略的优劣是影响拣货效率的重要因素，在决定采取何 种拣货策略时，首先要考虑货物的特性、货物的储存和拣货单位、 储存方式、各种拣货方式的优缺点以及适应范围和拣货的设备等 等。最常用的两种拣货策略是单一订单拣货和订单分批拣货，另 外还有订单分割拣货、拣货员分区拣货等。
仓库规模确定方法
SLP、CRAFT、CORELAP
资源配置方法
库位分配
拣选单分批
路径规划
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优化方法选择原则
1、适用性原则 2、理解原则 3、易于实现原则 4、KISS原则
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优化方法
物流量预测
人工神经网络
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人工神经网络模型
解决预测问题提供了
新思路：用人工神经网络
方法构造一个适合于非线
Kurijk、K’ urijk一表示第i项基本作业环节中第j类搬运设备第k种型号设
备
的利用率上、下限。
(4)满足特殊货物对特定设备型号的需要，例如，有些货物只能用大吨位
叉车进行搬运 Q M N
qijk Yijk Qs
i1 j 1 k 1
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优化方法介绍
式中QS一决策期内特殊货物搬运量(吨)。 (5)各设备搬运量之和等于该时间段内货物的总吞吐量
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优化方法介绍
VRP问题及节约算法
VRP问题是对一系列顾客需求点设计适当的路线，使车辆有序 地通过它们，并满足一定的约束条件下，达到一定的优化目标。
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优化方法介绍
节约算法
1、形成初始解。 2、进行节约度计算。 3、进行回路合并。
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内容介绍
仓库规划流程 库房业务流程 优化支撑结构 优化方法介绍 系统逻辑结构
QM N
qijk Yijk E
i1 j 1 k 1
式中E一该时间段内设备总搬运量(吨)。
(6)满足最小工作效率在一定的水平
QM N
qijk Yijk Q
i1 j1 k 1
式中Q-为所有搬运设备的最小工作能力值。
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优化方法介绍
库位分配
货位指派就是以实现物料搬运最优化和提高空间利用率的目标，将 货物合理放入物流中心仓库货架的货位上。是提高仓储区作业效率，缩 短作业人员的行走距离的一个有效的途径。