技術(shù)特征：

1.一種同軌雙車運(yùn)行模式下堆垛機(jī)調(diào)度路徑模型的建立方法，其特征在于，該方法將任務(wù)合理地分配給自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)兩端式布局的兩臺(tái)堆垛機(jī)，完善現(xiàn)有堆垛機(jī)SC/DC作業(yè)模式，具體按下列步驟進(jìn)行：

在同軌雙車運(yùn)行模式下，一批出/入庫(kù)任務(wù)輸入后，通過統(tǒng)籌分配原則合理地將任務(wù)分配給兩臺(tái)堆垛機(jī)；

這批任務(wù)完成的時(shí)間取決于兩堆垛機(jī)完成各自任務(wù)運(yùn)行時(shí)間的最大值；

T＝max(T_L,T_R) (1)

其中：T_L，T_R分別為同一巷道上兩臺(tái)堆垛機(jī)完成各自任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間；

兩堆垛機(jī)在同一巷道上同時(shí)工作，它們各自的水平位移和垂直位移互不干涉，故其中一臺(tái)堆垛機(jī)完成一次存/取任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間為水平、垂直作業(yè)所需時(shí)間的最大值；

設(shè)一個(gè)貨架的長(zhǎng)度為l、高度為h，堆垛機(jī)水平位移速度為V_x、垂直位移速度為V_y，則其中一臺(tái)堆垛機(jī)以位置[x_a,y_a]為起點(diǎn)，以位置[x_b,y_b]為終點(diǎn)，所花費(fèi)的時(shí)間為：

t＝max(|x_a-x_b|l/V_x,|y_a-y_b|h/V_y) (2)

在同軌雙車運(yùn)行模式下，決定倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)效率的要素有兩點(diǎn)：

(1)出/入庫(kù)任務(wù)的分配情況，即貨位到兩端出/入庫(kù)臺(tái)的距離和每臺(tái)堆垛機(jī)獲得的任務(wù)數(shù)量；

(2)SC/DC任務(wù)的組合方式，即堆垛機(jī)執(zhí)行DC任務(wù)時(shí)，入庫(kù)貨位和出庫(kù)貨位的距離；

基于上述決定倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)效率的兩點(diǎn)要素，同軌雙車運(yùn)行模式下任務(wù)的分配原則及雙堆垛機(jī)執(zhí)行SC/DC任務(wù)的調(diào)度模型如下：

1)任務(wù)分配原則：

一批任務(wù)輸入后，基于統(tǒng)籌分配原則將這批任務(wù)分配給兩臺(tái)堆垛機(jī)，其對(duì)應(yīng)貨位的橫坐標(biāo)構(gòu)成集合L＝{x₁,x₂,...,x_l}和R＝{x₁,x₂,...,x_r}，集合L中元素對(duì)應(yīng)任務(wù)由橫坐標(biāo)小的出/入庫(kù)臺(tái)執(zhí)行出/入庫(kù)作業(yè)，集合R中元素對(duì)應(yīng)任務(wù)由橫坐標(biāo)大的出/入庫(kù)臺(tái)執(zhí)行出/入庫(kù)作業(yè)；

統(tǒng)籌分配原則的目標(biāo)是在一組出/入庫(kù)任務(wù)分配完成后，兩堆垛機(jī)完成各自任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間最短；兩堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)間差的絕對(duì)值最小，數(shù)學(xué)模型表達(dá)如下：

$\left\{\begin{array}{c}{g}_L\left(T\right)=min\left(T_L\right)\\ g_R\left(T\right)=min\left(T_R\right)\\ g_{\mathrm{\Δ}}\left(T\right)=min\left(\mathrm{\Δ}T\right)\end{array}\right.---\left(3\right)$

約束條件：

x_i＜x_j (4)

ΔT≤t_min (5)

其中，ΔT＝|T_L-T_R|

x_i∈L,i＝1,2,...,l

x_j∈R,j＝1,2,...,r

t_min＝min(t_j,t_j+1,...,t_end)

式(3)中，T_L和T_R分別為同一巷道上兩臺(tái)堆垛機(jī)完成各自任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間；ΔT為兩堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)間差的絕對(duì)值；

式(4)含義為集合L中元素均小于集合R中元素，以保證堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)間短，避免碰撞發(fā)生；

式(5)中，t_min為先完成任務(wù)的堆垛機(jī)執(zhí)行另一臺(tái)堆垛機(jī)各未完成任務(wù)所需時(shí)間的最小值，該式確保在一臺(tái)堆垛機(jī)完成任務(wù)，處于“空閑”狀態(tài)時(shí)，立體倉(cāng)庫(kù)的總存儲(chǔ)效率最優(yōu)；

其中，t_j,t_j+1,...,t_end分別為先完成任務(wù)的堆垛機(jī)執(zhí)行另一臺(tái)堆垛機(jī)各未完成任務(wù)所需時(shí)間；

2)SC任務(wù)調(diào)度模型：

同軌雙車模式下堆垛機(jī)執(zhí)行SC任務(wù)的作業(yè)方式為：兩臺(tái)堆垛機(jī)從出/入庫(kù)臺(tái)出發(fā)，抵達(dá)各自任務(wù)貨位卸載/裝載貨物，返回出/入庫(kù)臺(tái)；

針對(duì)其中一臺(tái)堆垛機(jī)執(zhí)行SC任務(wù)的作業(yè)方式進(jìn)行分析，當(dāng)有n條SC任務(wù)由該堆垛機(jī)執(zhí)行時(shí)，其所花費(fèi)的總時(shí)間為：

$T_{{\mathrm{SC}}_L}=2\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{T}_{P_i}+{\mathrm{nt}}_{pike}+{\mathrm{nt}}_{put}---\left(6\right)$

其中：

為這臺(tái)堆垛機(jī)執(zhí)行n條SC任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間；

為堆垛機(jī)從出/入庫(kù)臺(tái)運(yùn)行到第i個(gè)任務(wù)貨位的運(yùn)行時(shí)間；

t_pike和t_put分別為取貨操作和存貨操作所需時(shí)間；

由此，兩臺(tái)堆垛機(jī)同時(shí)工作，完成一批SC任務(wù)所需時(shí)間為：

$T_{SC}=max(T_{{\mathrm{SC}}_L},T_{{\mathrm{SC}}_R})---\left(7\right)$

其中：

分別為同一巷道上兩臺(tái)堆垛機(jī)完成各自SC任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間；

3)DC任務(wù)調(diào)度模型：

同軌雙車模式下堆垛機(jī)執(zhí)行DC任務(wù)的作業(yè)方式為：兩臺(tái)堆垛機(jī)從出/入庫(kù)臺(tái)運(yùn)載貨物到各自入庫(kù)任務(wù)貨位，卸載貨物后直接運(yùn)行到各自出庫(kù)任務(wù)貨位裝載貨物，再將貨物運(yùn)至出/入庫(kù)臺(tái)；

針對(duì)其中一臺(tái)堆垛機(jī)執(zhí)行DC任務(wù)的作業(yè)方式進(jìn)行分析，當(dāng)有n條DC任務(wù)由該堆垛機(jī)執(zhí)行時(shí)，所花費(fèi)的總時(shí)間為：

$T_{{\mathrm{DC}}_L}=\underset{i=1}{\overset{2n}{\Σ}}{T}_{P_i}+\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{T}_{P_{2i-1}{P}_{2i}}+2{\mathrm{nt}}_{pike}+2{\mathrm{nt}}_{put}---\left(8\right)$

其中：

為這臺(tái)堆垛機(jī)執(zhí)行n條DC任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間；

2n為包括出庫(kù)任務(wù)和入庫(kù)任務(wù)的任務(wù)總數(shù)；

為堆垛機(jī)從出/入庫(kù)臺(tái)運(yùn)行到第i個(gè)任務(wù)貨位的運(yùn)行時(shí)間；

為同一條DC任務(wù)中，堆垛機(jī)從入庫(kù)貨位運(yùn)行到出庫(kù)貨位的運(yùn)行時(shí)間；

t_pike和t_put分別為取貨操作和存貨操作所需時(shí)間；

由此，兩臺(tái)堆垛機(jī)同時(shí)工作，完成一批DC任務(wù)所需時(shí)間為：

$T_{DC}=max(T_{{\mathrm{DC}}_L},T_{{\mathrm{DC}}_R})---\left(9\right)$

其中：

分別為同一巷道上兩臺(tái)堆垛機(jī)完成各自DC任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間；

綜上，兩端式自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)布局中基于同軌雙車運(yùn)行模式下的堆垛機(jī)調(diào)度路徑模型如下：

T＝min(T_L,T_R)+ΔT (10)

約束條件：

x_i＜x_j

ΔT≤t_min

其中：

$T_L=\underset{i=1}{\overset{2Q_{L2}}{\Σ}}{T}_{P_i}+\underset{i=1}{\overset{Q_{L2}}{\Σ}}{T}_{P_{2i-1}{P}_{2i}}+2\underset{i=1}{\overset{Q_{L1}-Q_{L2}}{\Σ}}{T}_{P_i}+(Q_{L1}+Q_{L2})t_{pike}+(Q_{L1}+Q_{L2})t_{put}$

$T_R=\underset{i=1}{\overset{2Q_{R2}}{\Σ}}{T}_{P_i}+\underset{i=1}{\overset{Q_{R2}}{\Σ}}{T}_{P_{2i-1}{P}_{2i}}+2\underset{i=1}{\overset{Q_{R1}-Q_{R2}}{\Σ}}{T}_{P_i}+(Q_{R1}+Q_{R2})t_{pike}+(Q_{R1}+Q_{R2})t_{put}$

$\left\{\begin{array}{c}{Q}_{L1}=max(n_L,m_L)\\ Q_{L2}=min(n_L,m_L)\\ Q_{R1}=max(n_R,m_R)\\ Q_{R2}=min(n_R,m_R)\end{array}\right.$

ΔT＝|T_L-T_R|

x_i∈L,i＝1,2,...,l

x_j∈R,j＝1,2,...,r

t_min＝min(t_j,t_j+1,...,t_end)

n_L、n_R、m_L、m_R分別為兩堆垛機(jī)獲得的入庫(kù)作業(yè)數(shù)量和出庫(kù)作業(yè)數(shù)量；

約束條件與式(4)、式(5)處含義相同；

在實(shí)際工況中，堆垛機(jī)所接到的任務(wù)數(shù)量大，任務(wù)分配原則與任務(wù)排序方式又相互影響，因此在式(10)中，堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)因任務(wù)分配方式和任務(wù)排序的不同而存在較大差異，給出一種智能優(yōu)化算法，用于求得該模型的最優(yōu)解：

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)優(yōu)化(CRO)全局搜索能力強(qiáng)的特點(diǎn)，采用任務(wù)序號(hào)映射貨位坐標(biāo)的間接整數(shù)編碼的方式，將任務(wù)分配原則嵌入CRO的每一次迭代中，對(duì)式(10)進(jìn)行最優(yōu)解的計(jì)算，得到最優(yōu)任務(wù)分配方案和堆垛機(jī)最優(yōu)調(diào)度路徑；

為了方便問題的求解，采用基于任務(wù)編號(hào)排序的間接整數(shù)編碼法將出庫(kù)任務(wù)和入庫(kù)任務(wù)分別寫成兩段編碼；

一個(gè)分子由兩段自然數(shù)組成，自然數(shù)的先后順序代表這個(gè)分子的結(jié)構(gòu)；

自然數(shù)為每條任務(wù)的序號(hào)，通過映射得到該條任務(wù)對(duì)應(yīng)的出/入庫(kù)位點(diǎn)坐標(biāo)；

第一段自然數(shù)為出庫(kù)任務(wù)序號(hào)，第二段自然數(shù)為入庫(kù)任務(wù)序號(hào)，自首位開始，對(duì)應(yīng)位次的出/入庫(kù)任務(wù)組成DC任務(wù)，剩余的出庫(kù)或入庫(kù)任務(wù)為SC任務(wù)；

在調(diào)度模型的優(yōu)化過程中，采用統(tǒng)籌分配原則不能保證一次分配的結(jié)果為最優(yōu)，通過先進(jìn)行一次任務(wù)分配獲得初始分子，再于每次迭代結(jié)束后調(diào)整分配結(jié)果的方式，可逐步尋得任務(wù)分配的最優(yōu)解；

運(yùn)用CRO，采用基于任務(wù)編號(hào)排序的間接編碼法，將統(tǒng)籌分配原則融入到算法的每一次迭代中，即求得式(10)的最優(yōu)解。