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《兰州交通大学》 2011年
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大型仓储系统的调度算法研究

马永杰  
【摘要】:自动化仓储系统(AS/RS)是现代物流和CIMS中的重要环节,对现代企业的生产发挥着日益重要的作用。AS/RS是一个离散的、随机的、动态的、多因素、多目标的复杂系统,对AS/RS的智能化管理将导致复杂的系统优化问题。大型仓储系统作为自动化仓储系统的一个重要发展方向,具有控制更为复杂、优化效率要求更高等特点,而传统的优化方法求解过程不仅时间较长、成本较高,而且不易求得最优解。 本文将快速遗传算法的理论研究,与首都国际机场大型货运站仓储系统工程项目相结合,以进一步完善大型仓储系统的智能化管理、提高系统整体效率为目标,开展了大型仓储系统优化方法的研究。该项研究,对于提高大型仓储系统的智能化水平,提高仓库的运行效率,降低运行成本,提高物流运营企业和设计研发企业的竞争力等方面,都具有重要的工程意义;对于如何获得高效、稳定、可靠的快速遗传算法,遗传算法如何更好地模拟复杂系统的适应性过程和进化行为、在优化问题求解中如何才能具备全局攻敛性、搜索效率如何评价、如何与其他算法结合、如何更好地适应工程的需要等遗传算法的主要研究方向上,都具有重要的理论价值。 论文主要工作如下: (1)以首都国际机场大型货运站仓储系统为例,分析了AS/RS,特别是大型仓储系统的工作流程和特点,提出了智能控制的方向和内容,建立了大型仓储系统的优化模型,选择遗传算法作为主要的优化算法,提出了大型仓储系统优化的目标函数和约束条件。 (2)设计了一种快速单目标约束遗传算法。该算法提出一种既利用不可行解扩大搜索范围、又不引入惩罚因子的约束处理方法;设计了一种具有“记忆”能力的交叉算子,能够阻止个体的“返祖”现象,避免了重复搜索,提高了搜索效率;设计了搜索步长和方向可变的非均匀变异算子,可以保证算法在前期的快速搜索能力和后期的最优解的保持能力;采用“精英”保持策略,将父代的最优个体合并到子代,使算法具有较强的鲁棒性。.性能分析表明,该算法为1阶快速收敛的遗传算法,收敛速度优于其它3种对照的遗传算法,而且参数的选择对于算法的收敛速度没有本质的影响,一般能很快找到全局最优解或近似最优解。 (3)设计了一种快速多目标约束遗传算法。该算法提出一种能够从可行解空间和不可行解空间同时搜索(边界搜索)的交叉算子,将约束条件和目标结合在一起,引入一种新的偏序关系用于比较个体之间的优劣;提出一种新的Niche值计算方法作为维持群体均匀性的主要动力,并采用已搜索解集避免了算法的重复搜索。采用Markov链作为分析工具,证明了算法的收敛性。仿真结果表明,与同类进化算法相比,该算法能够快速收敛到Pareto前沿,并能很好地维持群体的多样性。 (4)采用遗传算法,进行自动化仓库的货位和拣选路径的优化。在AS/RS中,提出了基于随机存储策略的库区分配优化、货位分配优化、行驶时间优化的优化控制目标,采用罚函数法对堆垛机的容量和行驶速度、多任务作业周期中先存后取、由近及远存储、由远及近出库等约束条件进行处理。利用遗传算法,在已经存储一定数量的货物的大型自动化仓库中,求出了动态货位分配和拣选路径优化的Pareto最优解。实验表明,该方法能够很好地满足立体仓库优化控制的工程实际需要。 (5)进行AS/RS中堆垛机动态待命位的研究。由存储时间优先的出库策略确定了m个可能的访问点{Pi|i=1,...,m},由随机存储策略得到了这m个可能的访问点分别具有的流通率{Ii|i=1,...,m},证明了这m个可能的访问点属于格拉斯曼空间。利用多质点重心法,通过格拉斯曼空间到仿射空间的映射,求出了堆垛机动态待命位。计算结果表明,该方法总体性能优于已有的研究结果。 (6)在上述研究的基础上,分析了该大型仓储系统的性能。利用遗传算法确定了自动化仓库的动态拣选路径,采用多质点重心法获得了堆垛机的动态待命位,之后,利用堆垛机的加速和减速曲线,得到堆垛机在自动化仓库中的平均作业时间,最终获得该大型仓储系统的出入库能力,并分析了货位分配、拣选路径优化和堆垛机的动态待命位对提高出入库能力的贡献,从而也体现了本文研究的工程价值。 本文的研究结果,已经在首都国际机场大型货运站仓储系统工程项目中部分使用,并取得了良好的优化效果。
【学位授予单位】:兰州交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP18

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李茂军,邱丽芳,童调生;单亲遗传算法的计算效率分析[J];长沙电力学院学报(自然科学版);1999年01期
2 胡一波;王宇平;;求解约束优化的一种新的进化算法[J];电子科技;2006年05期
3 刘淳安;王宇平;;动态多目标优化的进化算法及其收敛性分析[J];电子学报;2007年06期
4 戴朝华;朱云芳;陈维荣;林建辉;;云遗传算法及其应用[J];电子学报;2007年07期
5 高贵;周蝶飞;张军;黄纪军;李德仁;;基于遗传算法的SAR图像目标鉴别特征选择[J];电子学报;2008年06期
6 鲁宇明;黎明;李凌;;一种具有演化规则的元胞遗传算法[J];电子学报;2010年07期
7 张良杰,毛志宏,李衍达;遗传算法中突变算子的数学分析及改进策略[J];电子科学学刊;1996年06期
8 陈明华;周本达;任哲;;随机化均匀设计遗传算法[J];高校应用数学学报A辑;2010年03期
9 张晨阳;小型多功能自动化立体仓库设计[J];湖北汽车工业学院学报;2003年03期
10 崔逊学;一种求解高维优化问题的多目标遗传算法及其收敛性分析[J];计算机研究与发展;2003年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李梅娟;自动化仓储系统优化方法的研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘增晓;自动化立体仓库下位控制系统的开发与优化调度[D];山东大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
2 孙小军;焦建民;何俊红;;解优化问题的遗传加速信赖域搜索算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年03期
3 吴金华;戴淼;尹剑;;基于遗传神经网络的陕西省土地利用结构模型研究[J];安徽农业科学;2008年36期
4 陈祥生;梁栋;王会颖;;人工鱼群算法与遗传算法融合求解聚类问题研究[J];安徽农业科学;2010年36期
5 曹素兵;朱婵;;RNA二级结构遗传预测算法中的选择操作研究[J];安徽农业科学;2011年14期
6 郑克;王喜成;;基于服务最大化的果蔬品配送中心选址问题[J];安徽农业科学;2011年14期
7 叶长芳;雷继呈;高卫斌;;自适应遗传算法在智能组卷中的应用[J];信息安全与技术;2011年07期
8 张志华;王莉;;网络环境下广告资源优化决策模型[J];鞍山科技大学学报;2006年05期
9 曾凌峰;;基于遗传算法的自动组卷策略与实现[J];辽宁科技大学学报;2010年03期
10 宫照煊;王莉;;基于正交设计的免疫克隆遗传算法[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贺勇;;单亲遗传算法的最优群体规模[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 韩江洪;王梅芳;马学森;王跃飞;;改进的遗传算法在虚拟企业伙伴选择问题中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 李爱平;赖旭芝;吴敏;雷琪;;基于多目标优化模型的炼焦生产过程优化[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 李大卫;郭丽华;王莉;;紧急疏散的嵌套博弈分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 魏莹莹;赵清;;仓库货位分配优化问题研究[A];科技创新与产业发展(B卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
8 彭先涛;张凯举;;加热炉炉温优化与控制方法的研究现状及发展趋势[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
9 许秀英;甘龙辉;陶冶;黄操军;;基于遗传神经网络的土壤含水率预测[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 陈杰;;PDM系统中工作流程管理技术的研究[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张冰;小组软件过程建模方法及过程定义重用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
10 张志勇;企业物流资源配置决策方法研究[D];合肥工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
3 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
4 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
5 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
6 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
7 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
8 马宗梅;遗传算法在考试系统组卷中的应用与研究[D];郑州大学;2009年
9 王庆丽;火电厂负荷经济调度算法研究及锅炉热经济性诊断[D];郑州大学;2010年
10 孔祥伟;城市二次供水智能控制系统的研究与开发[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘诚,杨承恩;对偶性与Lagrange方法[J];长沙铁道学院学报;2001年01期
2 陈东;刘希玉;;遗传算法在货位分配中的应用研究[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年08期
3 刘峰,刘贵忠,张茁生;进化规划的Markov过程分析及收敛性[J];电子学报;1998年08期
4 王宇平,焦永昌,张福顺;解无约束非线性全局优化的一种新进化算法及其收敛性[J];电子学报;2002年12期
5 陈小平,于盛林;实数遗传算法交叉策略的改进[J];电子学报;2003年01期
6 张葛祥,李娜,金炜东,胡来招;一种新量子遗传算法及其应用[J];电子学报;2004年03期
7 黄国锐,曹先彬,王煦法;基于信息素扩散的蚁群算法[J];电子学报;2004年05期
8 罗小平,韦巍;生物免疫遗传算法的几乎处处强收敛性分析及收敛速度估计[J];电子学报;2005年10期
9 高玉根;程峰;王灿;王国彪;;基于违约解转化法的遗传算法及其性能分析[J];电子学报;2006年04期
10 刘淳安;王宇平;;动态多目标优化的进化算法及其收敛性分析[J];电子学报;2007年06期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 周奇才;基于现代物流的自动化立体仓库系统(AS/RS)管理及控制技术研究[D];西南交通大学;2002年
2 朱华炳;制造业生产物流系统规划与调度技术研究[D];合肥工业大学;2005年
3 徐菱;现代生产物流成套设备系统管理与监控的关键技术研究[D];西南交通大学;2006年
4 潘伟;基于遗传算法的鲁棒控制问题研究[D];东北大学;2006年
5 左洪浩;蚁群优化算法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
6 郭秀萍;多目标进化算法及其在制造系统中的应用研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李宝顺;基于遗传算法的自动仓储系统的优化[D];山东科技大学;2004年
2 肖龙光;部分智能优化算法的改进及其数学理论分析[D];东华大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 别文群;李拥军;;遗传算法在立体仓库货位优化分配中的研究[J];计算机工程与应用;2009年29期
2 廖俊,朱世强,林建亚,任德祥;遗传算法在T-S模糊模型辨识中的应用[J];信息与控制;1997年02期
3 刘健庄,谢维信,高新波;一种图象中基元检测的新方法[J];电子与信息学报;1997年02期
4 金耀初;蒋静坪;;基于遗传算法的模糊控制器分析[J];模式识别与人工智能;1997年01期
5 曹先彬;庄镇泉;;一种基于遗传算法的模糊规则生成方法[J];模式识别与人工智能;1997年02期
6 夏文,王华芝;遗传算法在多波束赋形天线优化中的研究[J];北京邮电大学学报;1998年04期
7 龙甫荟,郑南宁,张晓缋;基于多层感知遗传算法的图象分割新方法[J];控制理论与应用;1998年02期
8 刘莹,王宝树,马建峰,杨耆董;模糊聚合及遗传算法在多传感器数据融合中的应用[J];电子科技;1998年01期
9 黄海贇,戚飞虎;一种精确标定摄像机的遗传算法方案(英文)[J];红外与毫米波学报;2000年01期
10 徐小力,许宝杰,殷健;采用遗传算法的旋转机组状态趋势预测之探讨[J];机械科学与技术;2000年05期
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1 周海清;王恭先;陈正汉;;基于面向对象遗传算法的抗滑桩优化设计程序的研制[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
2 吴建生;金龙;;基于实数编码的遗传算法神经网络预报建模研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
3 申元霞;张翠芳;;GA-BP算法在系统辨识中的应用[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
4 刘辙;彭亮;崔广才;吴学礼;;混合遗传算法在车间调度中的应用[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
5 曹春红;李文辉;张永坚;;遗传蚂蚁算法在几何约束求解中的应用[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
6 姜楠;张春森;;遗传算法在图像模板匹配中的应用[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
7 朱秀娥;周宝焜;;振动筛设计的遗传算法[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
8 何奉道;梁向阳;;基于遗传算法的机车周转图优化编制方法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
9 刘忠凯;薛正辉;任武;李伟明;高本庆;;用遗传算法优化八木天线[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
10 汝勇;杨树强;;遗传算法在历史性约束组合优化问题中的应用[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 林京;《神经网络和遗传算法在水科学领域的应用》将面市[N];中国水利报;2002年
2 许金方;关注和运用仓储领域新技术[N];战士报;2011年
3 ;自动仓储系统(下)[N];现代物流报;2006年
4 ;自动仓储系统(上)[N];现代物流报;2006年
5 宋明熙;衡阳烟草数字化仓储系统高效运行显奇效[N];经理日报;2007年
6 本报记者 冯卫东;未来的仓库 机器人当家[N];科技日报;2007年
7 程爱娟;旅行推销员问题(TSP)的人工智能解法及其应用[N];新疆科技报(汉);2001年
8 陈希荣;完美的包装物流与完整的解决方案[N];中国包装报;2008年
9 贾旮菲;中国自动仓储行业的佼佼者[N];现代物流报;2006年
10 显峰;天奇股份成为物流新锐投资新宠[N];国际商报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马永杰;大型仓储系统的调度算法研究[D];兰州交通大学;2011年
2 袁丽华;基于物种进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年
3 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
4 廖平;基于遗传算法的形状误差计算研究[D];中南大学;2002年
5 周明;高新技术产业投资环境系统研究[D];西北工业大学;2006年
6 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
7 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 张需溥;小型化微带天线的设计与数值分析[D];上海大学;2004年
9 杨春成;空间数据挖掘中聚类分析算法的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
10 方娟;基于移动代理的网格资源监控技术的研究[D];北京工业大学;2005年
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1 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
2 孙晓丽;基于遗传算法的既有线平面及纵断面整正优化设计[D];中南大学;2010年
3 冯秋霞;解最小生成树问题的新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
4 郭佳;基于遗传算法的认知无线网络资源分配技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
6 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
7 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
8 李振业;多向变异遗传算法及其优化神经网络的研究[D];华南理工大学;2011年
9 栾丽霞;遗传算法在潍坊商校排课系统的研究与应用[D];电子科技大学;2011年
10 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
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