【摘要】：物料搬運是企業(yè)內部物流過程中出現(xiàn)頻率最高的物流活動,它需要占用很多的時間和消耗很多的勞動。以自動導引車系統(tǒng)、穿梭車系統(tǒng)等為代表的柔性搬運系統(tǒng)FHS (Flexible handling System)因為具有自動化程度高、性能優(yōu)越等優(yōu)點使其在煙草、電子、制造、倉儲、服務等企業(yè)的物料搬運中得到了越來越廣泛的應用。作業(yè)調度是影響FHS性能的關鍵因素之一,對FHS的作業(yè)調度問題進行研究具有重要的理論意義和實用價值。本文在對相關研究現(xiàn)狀進行分析的基礎上,對文獻中的FHS作業(yè)調度方法進行了分析和梳理并進行了深入研究,指出了目前存在的問題及需要進一步研究的內容。研究內容主要包括基于指派規(guī)則的FHS作業(yè)調度方法、基于滾動優(yōu)化策略的FHS作業(yè)調度方法和基于多智能體系統(tǒng)的FHS分布式作業(yè)調度方法等。在仿真研究的基礎上,通過實驗對本文提出的部分作業(yè)調度方法進行了驗證。本文的具體研究工作如下：(1)基于指派規(guī)則的FHS作業(yè)調度方法研究。指派規(guī)則是高度動態(tài)隨機的FHS常見的調度方法,針對文獻中現(xiàn)有指派規(guī)則沒有考慮同一小車前后任務聯(lián)系性的問題,提出了改進的帶時間閥值最近小車優(yōu)先、改進的基于距離和任務等待時間的指派規(guī)則,它們能在一定程度上減少小車空跑,從而改進FHS性能；為了做到系統(tǒng)效率與服務質量的兼顧,提出了一種混合指派規(guī)則,該指派規(guī)則中,當任務比較密集時采用簡單的最近小車優(yōu)先指派規(guī)則；當任務到達率不高時,采用自適應的多屬性指派規(guī)則,通過神經網絡周期性的預測各屬性權值來達到調度方法與FHS動態(tài)性相適應的目的。自適應多屬性指派規(guī)則的成本函數同時考慮了小車空跑距離、任務等待時間和站點緩沖區(qū)狀態(tài)等幾個影響FHS性能的因素,利用任務小車比、任務等待時間均衡系數和站點緩沖區(qū)狀態(tài)均衡系數等作為神經網絡的輸入,成本函數中各屬性的權重作為神經網絡的輸出,最后利用匈牙利算法根據成本函數值矩陣完成作業(yè)調度。實例仿真表明,本文提出的混合指派規(guī)則能有效的改進FHS性能,在各種參數設置環(huán)境下具有較好的魯棒性。(2)基于滾動優(yōu)化策略的FHS作業(yè)調度方法研究。指派規(guī)則非常符合FHS動態(tài)隨機性的特點且容易執(zhí)行,但指派規(guī)則屬于即時調度,缺乏長遠規(guī)劃,不能有效的利用提前任務信息來為作業(yè)調度服務。針對這個問題,本文提出了基于啟發(fā)式算法的滾動優(yōu)化作業(yè)調度方法,建立了以最小化平均任務等待時間為優(yōu)化目標的FHS作業(yè)調度問題的數學模型,提出了混合遺傳退火算法來的求解方法,利用混合遺傳退火算法結合滾動優(yōu)化的策略來完成FHS的作業(yè)調度。仿真結果表明,基于啟發(fā)式算法的滾動優(yōu)化策略相比指派規(guī)則能更有效的利用提前任務信息,同時兩種啟發(fā)式算法下的滾動優(yōu)化動態(tài)作業(yè)調度方法比較表明,混合遺傳退火算法相比基本遺傳算法具有更好的性能。(3)基于多智能體系統(tǒng)的FHS分布式作業(yè)調度方法研究。指派規(guī)則、滾動優(yōu)化等集中式作業(yè)調度方法雖然有結構比較簡單、便于總體協(xié)調等優(yōu)點,但也存在系統(tǒng)可靠性差、信息傳輸效率低和難以應用于大規(guī)模系統(tǒng)的缺點。針對這個問題,本文提出了一種基于多智能體系統(tǒng)的FHS分布式作業(yè)調度方法,詳細設計了FHS作業(yè)調度問題多智能體系統(tǒng)模型的體系結構、各智能體的行為、協(xié)商機制、競拍值計算、特殊情況的處理機制等多智能體系統(tǒng)的相關要素,設計了允許小車智能體間交換任務和任務智能體有條件重新拍賣的方式來優(yōu)化調度方案。通過仿真對所提出的方法進行了驗證,仿真結果表明,相比傳統(tǒng)的集中式作業(yè)調度法,在系統(tǒng)參數變化時,基于多智能體系統(tǒng)的作業(yè)調度方法具有較好的環(huán)境適應性、更穩(wěn)定的綜合性能。(4)實驗測試。介紹了某煙草企業(yè)濾棒生產線智能穿梭車系統(tǒng)及某公司穿梭車控制系統(tǒng),在該控制系統(tǒng)環(huán)境下進行了調度系統(tǒng)的設計與調度方法的實現(xiàn),通過某煙草企業(yè)濾棒生產線智能穿梭車系統(tǒng)對本文提出的混合指派規(guī)則及兩種傳統(tǒng)指派規(guī)則進行實驗測試。測試結果表明,本文提出的混合指派規(guī)則相比傳統(tǒng)指派規(guī)則能較有效的改進FHS性能。本項研究是仿真技術、運籌學、人工智能和控制技術的交叉與滲透,對求解不同應用環(huán)境下的FHS作業(yè)調度問題進行了有益的探索,其研究成果可以為企業(yè)內部物流系統(tǒng)提供決策支持,對降低企業(yè)物料搬運成本具有重要的理論價值和工程應用價值。
【圖文】：

安全性好等優(yōu)點。在現(xiàn)代物流系統(tǒng)中，ＦＨＳ具有相當的科技含量，能幫助企業(yè)實逡逑現(xiàn)靈活、經濟、高效的無人化生產和提供自動高效的服務。ＦＨＳ有不同的類型，逡逑常見的有ＡＧＶ系統(tǒng)、ＲＳＶ系統(tǒng)和ＤＣＶ系統(tǒng)等（如圖１．２）。逡逑ＰＰW逡逑W幽、．－，，a懰濁砂崆煞掊危攏齲祝停常攏牛齲懾義希粒牽窒低沖危遙櫻窒低沖危模茫窒低沖義賢跡保膊煌嘈偷模疲齲渝義希疲椋紓澹保插澹模椋媯媯澹潁澹睿翦澹簦穡澹簀澹錚駑寤邋澹疲齲渝義希疲齲櫻閿晌锪魃銜幌低場⒖刂葡低場⑼ㄑ斷低場⒊淶縵低臣笆坎壞鵲鬧清義夏馨嵩順檔裙鉤�，典型结构壤_跡保乘盡＃疲齲擁目刂剖峭ü锪魃銜幌低場⒌劐義廈嬋刂葡低臣俺翟乜刂葡低常日咧淶南嗷バ魍瓿傻�。物流摄暬系统产生搬运辶x先撾�，地脣蓉制系统负赠嚀腭航y(tǒng)盜鏡牡鞫齲盜狙≡窈鮮實穆肪恫⑷繁＝煌ㄥ義賢ǔ�，而车载控制系统负赠P嚀迦撾竦鬧蔥�。很多智能搬皂樀薁孔蓄稻p匚﹀義系模鋇緦坎蛔閌�，向地脣蓉制系统发除Z淶縝肭�，得到允谐岓，前往硿Z繒境溴義系紓淶縉詡�，错槺I靜徊斡敕峙淙撾瘛ｅ義細咝�、灵活簷E悄蓯牽疲齲蛹際蹺蠢吹姆⒄狗較頡Ｏ嘈旁誆瘓玫慕�，智能辶x匣模疲齲詠嶂鴆醬媧車奈锪習嵩松璞

本文編號：2688619