基于移动机器人的拣货系统研究进展

基于移动机器人的拣货系统(Robotic mobile fulfillment systems, RMFS)作为一种新型物至人的拣货系统,相比人工拣货系统和AS/RS拣货系统(下文统称传统拣货系统)具有更高的拣货效率、更好的系统可扩展性和柔性.为全面了解RMFS的运行模式及其优化方向,本文首先回顾了RMFS的工作流程及优化理论框架,然后对RMFS的货位指派、订单分批、任务分配、路径规划以及建模方法等问题进行了文献回顾和总结,并指出了RMFS与传统拣货系统在拣货过程方面的异同及当前研究的不足.最后,讨论了RMFS的几个重要研究方向,为RMFS的理论研究和应用实践提供参考.

基于运动学-反向可恢复A*算法的移动机器人拣货系统路径规划研究

在具有高度动态特性的移动机器人拣货系统中,路径规划算法的性能决定了机器人集群执行任务的实际效率。通过将系统中多个机器人的协同路径规划问题转化为多智能体路径规划问题MAPF,基于引入运动学特性的时间窗分层协作A*算法RRA*-WHCA*,提出了一种改进算法KRRA*-WHCA*。针对经典反向可恢复A*算法RRA*缺乏考虑机器人转弯时间等运动学特性的问题,引入辅助坐标系和标准计数对照表对最小转弯时间进行精准求解,通过加入最小转弯时间优化了预估代价的评价方式,使算法可以快速找到最优路径,提高了整体WHCA*算法的寻路效果。仿真结果表明,KRRA*-WHCA*算法相比RRA*-WHCA*算法,在机器人平均行驶距离相似的情况下,有效降低了最大完工时间和平均任务完成时间,显著提高了整个系统的作业效率。

考虑动态任务耗时与播种墙容量的移动机器人拣货系统任务分配优化

任务分配是影响移动机器人拣货系统效率的关键决策问题。针对具有差异化客户评级特征的业务场景,考虑系统的动态任务耗时特性和拣选站播种墙容量约束,提出了一种基于混合启发式算法的集中式任务分配方法。首先,在客户订单优先级约束下构建以最大完工时间最小为目标的任务分配优化模型。其次,考虑机器人在任务执行中因加减速、转弯、升降货架、排队等待导致的动态任务耗时以及播种墙容量限制,设计最大完工时间生成方案。随后,开发基于记忆精英种群的灾变自适应大邻域搜索算法(MEPCALNS)对模型进行求解,提高了传统自适应大邻域搜索算法的搜索深度和搜索效率。最后,通过数值实验证明了算法的有效性和稳定性。研究成果有利于提高移动机器人拣货系统的分拣效率。

基于实时补货情况下的制造型企业RMFS订单拣选系统储位分配问题

为提高制造型企业基于移动机器人的拣货系统(RMFS)的拣选效率,分析订单拣选过程中补货对拣选效率的影响,对其实时补货情况下的储位分配问题进行研究,以补货和拣货两阶段总搬运距离最短为目标,建立整数非线性规划模型,提出基于二分网络的储位分配算法和改进灰狼优化算法,利用前两个算法有效解决了基于实时补货情况下的RMFS订单拣选系统储位分配问题。实验表明,设计的储位分配算法和改进灰狼算法与遗传算法、传统灰狼算法、改进人工蜂群算法、引入Lévy飞行的改进灰狼算法相比,在求解精度和求解稳定性上有较明显的优势,在不同仓库规模和订单拣选规模下有效提高了RMFS的作业效率。

“货到人”拣选系统机器人任务分配的鲁棒双层规划模型

在电商“货到人”拣选系统中,如何调度系统中的机器人并对任务进行合理地分配决定着整个系统的运行效率与成本。分析“货到人”拣选系统作业流程,建立机器人数量配置、机器人调度与机器人任务分配的双层规划模型。上层模型以批量订单完成总成本最小为目标函数,以机器人调度为决策变量,构建整数规划模型;下层模型以机器人完成所有任务的平均空闲率最小为目标函数,以任务分配为决策变量,考虑机器人在完成任务过程中由于调度、避障、路径规划等导致的行走距离不确定因素,构建鲁棒优化模型。上层的调度结果制约了下层的最小平均空闲率,下层的任务分配结果影响上层的最小成本,上下层结果共同决定机器人配置决策。利用遗传算法求解模型,通过实例仿真验证了模型的有效性。

基于关联网络的机器人移动货架系统货位分配方法

作为一种新型智能订单拣选系统,机器人移动货架系统为解决大型网上超市面临的一单多品订单拣选难题提供了前所未有的机遇,而货位分配是关系该系统运行效率最为核心的关键环节之一。针对该系统一品多位货位分配问题带来的商品关联关系复杂、解空间巨大等难题,本文以提高货架商品间关联性为目标,基于缩减问题解空间的思想,提出“关联网络构建→关联网络分析→关联网络聚类”的三阶段货位分配方法,将聚类的商品网络映射成货架对应的货位摆放来快速高效生成货位分配方案。利用某网上超市的实际数据,将所提方法与国内外普遍应用的几种方法进行对比,结果验证了所提方法的高效性和实用性,可为网上超市等企业采用机器人移动货架系统解决订单履行难题提供理论指导和决策支持。

基于移动机器人的拣选系统货架动态储位分配研究

为了提高基于移动机器人的拣选系统拣货效率,更好地满足客户动态需求和订单时效要求,提出了考虑货架后续需求频次、需求紧迫程度以及拥堵因素的货架动态储位分配策略,构建了最小化货架搬运距离的动态储位分配模型,并设计了启发式算法进行模型求解.首先,基于货架需求紧迫程度,构造贪婪算法生成动态货架储位分配的初始解;然后,基于货架在后续批次订单的需求频次及通道间负载均衡,采用邻域搜索算法进行动态货架储位优化.最后,通过与其他静态和动态储位分配方法对比,验证文章提出的模型和算法的有效性.

考虑堵塞的多人拣货系统路径优化模型与算法

订单拣选是仓库作业的关键环节,多拣货员同时拣货引发的堵塞会大幅度增加拣选作业时间,在考虑堵塞的情况下,对人工拣货系统的多拣货员行走路径进行优化,对于提高拣货效率具有重要意义。因此,提出基于返回型路径策略的路径调整方法。在此基础上,将一维物理网络下的拣货路径优化问题转换为时间和空间结合的时空网络下的拣货路径优化问题,构建了基于时空网络的多人拣货系统路径优化模型,并设计了一个考虑系统堵塞的路径调整优化算法来求解该模型。数值分析验证了考虑堵塞的路径优化的有效性,所提出算法能在合理的求解时间范围内得到较好的解,特别适合对拣选密度高的中小型电商人工拣货系统进行优化。

考虑负载量均衡的自动拣货系统AGV任务分配优化

为提高AGV自动拣货系统作业效率、降低作业成本,在剖析造成系统拥堵的关键影响因素基础上,提出考虑负载量均衡的AGV任务分配双层规划模型,上层考虑总成本最小,下层通过构建多目标函数来最小化系统负载量标准差和AGV空闲率。针对传统GA求解任务分配问题效率低、易陷入局部最优等问题,提出了一种改进自适应遗传算法(SAGA),引入sigmoid函数用于适应度值的转换,并参与到自适应调整交叉变异算子的操作中,加入灾变策略防止算法出现早熟的情况。最后将该算法对不同规模算例进行仿真,结果证明,相比遗传算法、自适应遗传算法、自适应灾变遗传算法、蚁群算法,该改进算法在不同规模算例实验结果中均有明显优化,表明改进算法能更好地避免早熟、提升求解质量与收敛稳定性,有效地均衡了路网负载量,降低了作业总成本。

电子纸可视化拣货盘点系统设计与应用

为提升仓储管理效率、推动制造业高质量发展,基于电子纸技术、射频技术、组网技术,设计一套可视化拣货、盘点管理系统,该系统通过后台服务器、工业交互平板和拣货标签之间高效联动,实现工单显示、声光导引、信息反馈等功能,具备低功耗、高性能的技术优势。系统应用效果表明,该部署实施一方面提升了仓储拣货、货物盘点等各项任务的工作效率、降低了生产成本,另一方面对于实现双碳目标具有积极意义。

物流配送中心拣货系统分析

探讨了物流中心拣货系统的重要性,分析了拣货系统的EIQ法及拣货系统的信息系统,并就拣货系统对商品包装的要求进行了分析。

配送中心拣货系统订单处理仿真研究

以某大型IT分销商的配送中心为原型,建立了一个涵盖多种拣货单位、拣货方式、拣货分区、拣货设备等具有代表性的配送中心拣货系统,并采用VB6.0与MicrosoftAccess编制了配送中心从接受订单开始到产生拣货单和分类单的订单处理模拟程序,仿真运行达到预期效果。可以为配送中心拣货系统的规划决策、现有拣货系统的改善及订单处理软件的开发设计提供参考。

一种两类“货到人”订单拣选系统的适用性选择方法

提出一种能在两类'货到人'订单拣选系统(即自动存储及取货系统(Automated storage and retrieval system,AS/RS)和Carousel系统)之间依据不同订单类型进行系统适用性选择的系统优化方法。订单拣选系统最常用的两种作业策略分区策略和分批策略本质上都是对订单的聚类,因此订单可以被分为很多一维单元化网格;根据各系统的逻辑运动关系,得到单元化网格的拣选时间表达式;利用作业时间模型和空间填充线,对单元化网格进行聚类,得到二维系统的总订单拣选时间,采用遗传算法计算各系统的最优值;比较各系统的时间选择适用性,即选择总订单拣选时间更小的系统。通过对四类不同类型的订单进行试验研究,初步得出两类系统对四类订单的适用性分析和系统参数敏感性分析。

RMFS订单拣选系统动态货位再指派研究

针对动态需求背景下的基于移动机器人的拣货系统(RMFS)货架储位再指派问题,提出了考虑货架与储位匹配程度的动态储位再指派策略,并以货架需求频率与储位距离关联性为优化目标,构建了反映仓库布局连续动态变化关系的混合整数规划模型,设计了求解大规模动态货架储位再指派问题的单时刻交换模拟退火(SA-STE)算法。结果表明,SA-STE算法能在合理的时间内寻找到接近CPLEX的近优解,而且在求解大规模问题时具有明显的时间优势。与传统的随机和固定位置指派策略相比,提出的模型和算法可以实现库存存货单元存储结构与需求模式相匹配的优化效果,缩短了30%左右的拣货距离,大幅度提高了RMFS的拣货效率。

双拣货区自动分拣系统品项分配优化

提前拣选、压缩合流的分拣策略使双拣货区自动分拣系统的拣选效率明显高于单拣货区自动分拣系统,基于此提出该策略下品项分配优化问题。介绍压缩合流的工作原理,确定双拣货区的品项分配对订单的压缩程度及提前拣选时间的影响。以负的各订单提前拣选时间之和最小为目标函数建立数学模型,该模型可归结为0-1规划问题并应用最大最小蚂蚁系统算法求解。实例仿真与分析证明了该算法的有效性。

基于移动机器人的订单拣选系统货位优化模型和算法研究

为了提高基于移动机器人的订单拣选系统的拣选效率,文章提出了基于货品相关性和货架中货品总出库频次的货位优化方法.将货位优化分为货品存放到货架及货架布局到仓库中现有位置两个阶段,为避免拥堵采用分散存储策略建立了最小化货架搬运次数以及最小化机器人总拣选路程的数学模型,并设计两阶段启发式算法求解.结合A网上药店的历史订单数据进行了仿真实验,实验结果表明,文章提出的货位优化方法有效提高了订单拣选效率.

EIQ分析法在物流配送中心拣货系统设计中的应用

探讨了物流中心拣货系统的重要性,分析了拣货系统的EIQ法,并指出合理设计物流配送中心拣货系统,将有利于发挥物流配送中心的功能,提高物流配送中心的工作效率。

低层人至物拣货系统订单拣货路径问题研究

归纳总结了影响拣货路径的各种因素,并以低层固定货架仓库为例,重点研究了各种订单拣货路径策略及路径长度确定方法,在对实际应用较多的启发式方法进行比较分析基础上,根据路径策略的理论研究与应用概况,提出了进一步的研究方向。

货到人自动拣选系统研发及其工程应用

"货到人"系统的工作原理为:上位计算机WMS系统对存储物位的分配及管理优化,下达出库或入库指令,通过WCS系统下达出入库任务给主控PLC,PLC通过无线通讯指令控制协调穿梭车、换层提升机、载货提升机以及出入库输送机系统等按指令作业,实现出入库功能,从而实现高效大流量的出入库作业。计算机管理信息系统下达订单分拣任务后,出入库作业以及快速输送系统的高效率、大流量的作业,满足了"货到人"系统分拣补货的及时性,拣货人员在拣货台上根据计算机信息系统的提示即可完成订单的分拣。

配送中心拣货系统中的分区策略研究

对影响配送中心拣货作业效率的分区策略进行了介绍,并对拣货分区设计的某些策略进行了举例说明。