【正文】 設(shè)計(jì)的目的 通過本課程設(shè)計(jì)可以使學(xué)生深入了解什么是自動(dòng)化立體倉庫貨位規(guī)劃和堆 垛機(jī)徑路優(yōu)化問題，并掌握解決問題的基本方法，為今后走上工作崗位從事相關(guān)工作打下一定基礎(chǔ)，使理論和實(shí)踐有效結(jié)合。 三、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求 （包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、工作量要求等） 一、貨位規(guī)劃 設(shè)計(jì)條件 某自動(dòng)化立體倉庫采用 2 行 3 列的單元貨格式貨架存放貨物，一共有 6 個(gè)貨格，每個(gè)貨格存放一個(gè)托盤貨物。已知其它參數(shù)假定如下：假設(shè)堆垛機(jī)在水平方向的行駛速度 Vx=，在垂直方向的行駛速度 Vy=2m/s；貨 格大小為 L（長） W（寬） H（高） =1m 1m ；堆垛機(jī)初始狀態(tài)在原點(diǎn) 0處；貨格 j 的橫坐標(biāo) jx 和縱坐標(biāo) jy 就是其所在的列和行，如貨格 6 的坐標(biāo)為（ 3， 2）；叉車運(yùn)行至貨格 j 所用時(shí)間( 1 )t m a x jjjxyx L y Hvv??? ? ???? ????。 2 4 6 1 3 5 圖 1原始貨格圖 表 1 托盤貨物出入庫頻率表 貨物 頻率 貨物 頻率 貨物 頻率 A 8 C 17 E 6 B 32 D 11 F 22 設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)以上條件，利用匈牙利算法合理安排各托盤貨物的存放位置。 二、堆垛機(jī) 徑 路規(guī)劃 設(shè)計(jì)條件 隨機(jī)從圖 2中的 25 個(gè)貨格中抽出 11 個(gè)貨格的貨物，分別用節(jié)點(diǎn) v1， v2， v3， v4，v5， v6， v7， v8 ， v9， v10， v11 表示。 圖 2 最終的貨位規(guī)劃 圖 設(shè)計(jì)任務(wù) 分別用最近鄰點(diǎn)法和最近插入法找出堆垛機(jī)存取 11 個(gè)托盤貨物的合理路線。 （ 3）分析兩種方法的結(jié)果。 5 (O) 10 (U) 15 (W) 20 (X) 25 (Y) 4 (G) 9 (K) 14 (T) 19 (N) 24 (Q) 3 (D) 8 (J) 13 (H) 18 (E) 23 (S) 2 (B) 7 (F) 12 (I) 17 (V) 22 (R) 1 (A) 6 (C) 11 (M) 16 (P) 21 (L) 四、工作進(jìn)度安排 17周前期完成貨位規(guī)劃和堆垛機(jī) 徑 路規(guī)劃的設(shè)計(jì)任務(wù)； 17周后期完成貨位規(guī)劃和堆垛機(jī) 徑 路規(guī)劃的文檔整理任務(wù) 。貨格以按列編碼的形式進(jìn)行編號(hào)，如圖 1 所示?，F(xiàn)有 6個(gè)托盤貨物需要存放到貨架上，貨物的出入庫頻率如表 1 所示。 （ 1）根據(jù)已知條件，計(jì)算出系數(shù)矩陣（先列式詳細(xì)計(jì)算 16t t 的值）； （ 2）詳細(xì)地寫出匈牙 利算法的每一步驟及計(jì)算結(jié)果； （ 3）繪出最終的貨位規(guī)劃圖； （ 4）設(shè)計(jì)結(jié)束后，談?wù)勛约旱目捶?。 2(1,2)。 4(2,2)。 6(3,2)。然后劃去 (0)所在列 (或行 )的其他 0元素，記作“ 0”，表示該列所代表的貨物已指派。 （如果①、②兩步中，遇到每一行和每一列都有兩個(gè)或兩個(gè)以上 0 元素，可任選一個(gè)加括號(hào)，把其所在行或列的 0 元素劃掉。 ④加括號(hào)的 0 即為獨(dú)立 0 元素，若其個(gè)數(shù) m 等于矩陣階數(shù) n(本例中 n=6)， 則已得到問題的最優(yōu)解。 10 130 55 25 0 80 12 156 66 30 0 96 20 260 110 50 0 160 20 260 110 50 0 160 30 390 165 75 0 240 30 390 165 75 0 240 0 0 0 0 0 0 2 26 11 5 0 16 10 130 55 25 0 80 10 130 55 25 0 80 20 260 110 50 0 160 20 260 110 50 0 160 貨位 貨格 交通運(yùn)輸學(xué)院課程設(shè)計(jì) 4 其中獨(dú)立 0 元素 m 的個(gè)數(shù) 2 小于階數(shù) n=6，轉(zhuǎn)入第 (4)步。轉(zhuǎn)第 (5)步 增加 0 元素： 從沒有被直線覆蓋的元素中找出最小 元素。這樣，得到新系數(shù)矩陣，再轉(zhuǎn)第 (3)步，重新找獨(dú)立 0 元素。即得最優(yōu)解如表 示： 表 最優(yōu)解方案 1 70 (0) 25 55 20 0 56 10 20 44 74 (0) 0 50 (0) 0 10 0 0 50 0 (0) 10 0 0 170 45 15 (0) 70 (0) 170 45 15 0 70 表 所有最優(yōu)方案 貨物 A B C D E F 貨位 方案 1 6 1 3 4 5 2 方案 2 6 1 4 3 5 2 方案 3 5 1 3 4 6 2 方案 4 5 1 4 3 6 2 交通運(yùn)輸學(xué)院課程設(shè)計(jì) 7 圖 方案四貨位安排 通過這次設(shè)計(jì)我了解到一個(gè)自動(dòng)化立體倉庫效率的高低主要取決于庫區(qū)和貨位的分配策略，使用好的優(yōu)化策略能大大提高出入庫頻率，提高堆垛機(jī)的存取操作效率，減少時(shí)間及能耗。面對(duì)成千上萬的貨格，立體倉庫的貨位存儲(chǔ)優(yōu)化已成為提高存取效率、降低成本的關(guān)鍵。隨后，以堆垛機(jī)運(yùn)行參數(shù)為基礎(chǔ)，分別提出基于堆垛機(jī)運(yùn)行距離的距離參數(shù)算法和基于堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)間的最大時(shí)間算法。這樣就實(shí)現(xiàn)了通過距離和時(shí)間兩個(gè)數(shù)值參數(shù)大小來表示堆垛機(jī)運(yùn)行效率高低的方法。與廠級(jí)計(jì) 算機(jī) 管理信息系統(tǒng) 聯(lián)網(wǎng)以及與生產(chǎn)線緊密相連的自動(dòng)化立體倉庫更是當(dāng)今 CIMS( 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) )及 FMS( 柔性制造系統(tǒng) )必不可少的 關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用現(xiàn)場控制總線直接通訊的方式，真正做到計(jì)算機(jī)只監(jiān)不控，所有的決策、作業(yè)調(diào)度和現(xiàn)場信息等均由堆垛機(jī)、出入庫輸送機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備通過相互間的通訊來協(xié)調(diào)完成。這意味著操作人員和維護(hù)人員可以盡量不進(jìn)入巷道。它由機(jī)架（上橫梁 、下橫梁、立柱）、水平行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)、貨叉及 電氣控制系統(tǒng) 構(gòu)成。（ 3）采用托盤或貨箱儲(chǔ)存貨物，貨物的破損率顯著降低。 交通運(yùn)輸學(xué)院課程設(shè)計(jì) 9 二、堆垛機(jī)徑路規(guī)劃 隨機(jī)從圖 2 中的 25 個(gè)貨格中抽出 11 個(gè)貨格的貨物，分別用節(jié)點(diǎn) v1， v2，v3， v4， v5， v6， v7， v8 ， v9， v10， v11 表示。 圖 2 最終的貨位規(guī)劃圖 設(shè)計(jì)任務(wù) 分別用最近鄰點(diǎn)法和最近插入法找出堆垛機(jī)存取 11 個(gè)托盤貨物的合理路線。 （ 3） 分析兩種方法的結(jié)果。 5 (O) 10 (U) 15 (W) 20 (X) 25 (Y) 4 (G) 9 (K) 14 (T) 19 (N) 24 (Q) 3 (D) 8 (J) 13 (H) 18 (E) 23 (S) 2 (B) 7 (F) 12 (I) 17 (V) 22 (R) 1 (A) 6 (C) 11 (M) 16 (P) 21 (L) Vx o Vy 交通運(yùn)輸學(xué)院課程設(shè)計(jì) 10 選取貨格計(jì)算相對(duì)距離 隨機(jī)從圖 中的 25個(gè)貨格中抽出個(gè)貨格的貨物 A、 G、 J、 I、 W、 V、 E、 N、L、 R、 Y，分別用節(jié)點(diǎn) v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7,v8,v9,v10,v11 表示。 圖 貨格相對(duì)位置圖 圖 節(jié)點(diǎn)相對(duì)位置圖 現(xiàn)找出堆垛機(jī)存取 7個(gè)托盤貨物的合理路線。 d12=︱ x2x1︱ L+︱ y2y1︱ H=︱ 11︱ 1+︱ 41︱ = d13=︱ x3x1︱ L+︱ y3y1︱ H=︱ 21︱ 1+︱ 31︱ = d14=︱ x4x1︱ L+︱ y4y1︱ H=︱ 31︱ 1+︱ 21︱ = d15=︱ x5x1︱ L+︱ y5y1︱ H=︱ 31︱ 1+︱ 51︱ = d16=︱ x6x1︱ L+︱ y6y1︱ H=︱ 41︱ 1+︱ 21︱ = d17=︱ x7x1︱ L+︱ y7y1︱ H=︱ 41︱ 1+︱ 31︱ = d18=︱ x8x1︱ L+︱ y8y1︱ H=︱ 41︱ 1+︱ 41︱ = d19=︱ x9x1︱ L+︱ y9y1︱ H=︱ 51︱ 1+︱ 11︱ =4 d1 10=︱ x10x1︱ L+︱ y10y1︱ H=︱ 51︱ 1+︱ 21︱ = d1 11=︱ x11x1︱ L+︱ y11y1︱ H=︱ 51︱ 1+︱ 51︱ = d23=︱ x3x2︱ L+︱ y3y2︱ H=︱ 21︱ 1+︱ 34︱ = d24=︱ x4x2︱ L+︱ y4y2︱ H=︱ 31︱ 1+︱ 24︱ = d25=︱ x5x2︱ L+︱ y5y2︱ H=︱ 31︱ 1+︱ 54︱ = d26=︱ x6x2︱ L+︱ y6y2︱ H=︱ 41︱ 1+︱ 24︱ = d27=︱ x7x2︱ L+︱ y7y2︱ H=︱ 41︱ 1+︱ 34︱ = d28=︱ x8x2︱ L+︱ y8y2︱ H=︱ 21︱ 1+︱ 44︱ =3 d29=︱ x9x2︱ L+︱ y9y2︱ H=︱ 51︱ 1+︱ 14︱ = d2 10=︱ x10x2︱ L+︱ y10y2︱ H=︱ 51︱ 1+︱ 24︱ = d2 11=︱ x11x2︱ L+︱ y11y2︱ H=︱ 51︱ 1+︱ 54︱ = d34=︱ x4x3︱ L+︱ y4y3︱ H=︱ 32︱ 1+︱ 23︱ = d35=︱ x5x3︱ L+︱ y5y3︱ H=︱ 32︱ 1+︱ 23︱ = d36=︱ x6x3︱ L+︱ y6y3︱ H=︱ 42︱ 1+︱ 23︱ = d37=︱ x7x3︱ L+︱ y7y3︱ H=︱ 42︱ 1+︱ 33︱ =2 d38=︱ x8x3︱ L+︱ y8y3︱ H=︱ 42︱ 1+︱ 43︱ = d39=︱ x9x3︱ L+︱ y9y3︱ H=︱ 52︱ 1+︱ 13︱ = d3 10=︱ x10x3︱ L+︱ y10y3︱ H=︱ 52︱ 1+︱ 23︱ = d3 11=︱ x11x3︱ L+︱ y11y3︱ H=︱ 52︱ 1+︱ 53︱ = d45=︱ x5x4︱ L+︱ y5y4︱ H=︱ 33︱ 1+︱ 52︱ = d46=︱ x6x4︱ L+︱ y6y4︱ H=︱ 43︱ 1+︱ 22︱ =1 d47=︱ x7x4︱ L+︱ y7y4︱ H=︱ 43︱ 1+︱ 32︱ = d48=︱ x8x4︱ L+︱ y8y4︱ H=︱ 43︱ 1+︱ 42︱ = d49=︱ x9x4︱ L+︱ y9y4︱ H=︱ 53︱ 1+︱ 12︱ = d4 10=︱ x10x4︱ L+︱ y10y4︱ H=︱ 53︱ 1+︱ 22︱ =2 d4 11=︱ x11x4︱ L+︱ y11y4︱ H=︱ 53︱ 1+︱ 52︱ = d56=︱ x6x5︱ L+︱ y6y5︱ H=︱ 43︱ 1+︱ 25︱ = d57=︱ x7x5︱ L+︱ y7y5︱ H=︱ 43︱ 1+︱ 35︱ = d58=︱ x8x5︱ L+︱ y8y5︱ H=︱ 43︱ 1+︱ 45︱ = d59=︱ x9x5︱ L+︱ y9y5︱ H=︱ 53︱ 1+︱ 15︱ = d5 10=︱ x10x5︱ L+︱ y10y5︱ H=︱ 53︱ 1+︱ 25︱ = d5 11=︱ x11x5︱ L+︱ y11y5︱ H=︱ 53︱ 1+︱ 55︱ =2 d67=︱ x7x6︱ L+︱ y7y6︱ H=︱ 44︱ 1+︱ 32︱ = d68=︱ x8x6︱ L+︱ y8y6︱ H=︱ 44︱ 1+︱ 42︱ = d69=︱ x9x6︱ L+︱ y9y6︱ H=︱ 54︱ 1+︱ 12︱ = 交通運(yùn)輸學(xué)院課程設(shè)計(jì) 12 d6 10=︱ x10x6︱ L+︱ y10y6︱ H=︱ 54︱ 1+︱ 22︱ =1 d6 11=︱ x11x6︱ L+︱ y11y6︱ H=︱ 54︱ 1+︱ 52︱ = D78 =︱ x8x7︱ L+︱ y8y7︱ H=︱ 44︱ 1+︱ 43︱ = D79 =︱ x9x7︱ L+︱ y9y7︱