摘要
随着物流行业朝着智能化与智慧化方向的飞速发展，自动化立体仓库应运而生。自动化立体仓库分为多种形式:堆垛机立体库系统、多层穿梭车系统等。其中，多层穿梭车系统因其稳定性高、系统性能好等特点，近年来得到了广泛应用。根据穿梭车不同的充电方式，多层穿梭车系统可分为两种:移动充电式多层穿梭车系统和固定充电式多层穿梭车系统(以下简称移动充电系统与固定充电系统)。两种系统在性能指标与成本方面存在一定差异，但在实际应用中都具备一定的市场。目前针对两种系统比较分析方面的文献较少，因此在系统建设初期的设备选型阶段，企业没有相应的理论依据指导，致使企业对两种系统选型困难，为企业带来巨大的不便。本文针对两种系统的性能差异和配置选型进行分析，以期为企业在物流配送建设初期提供系统选型的理论指导。基于以上原因，本文开展了以下工作: 一、对移动充电系统与固定充电系统的系统布局与作业流程进行了分析:详细介绍了系统中各个硬件设备的机械结构及功能作用;针对两种系统在设备组成与结构布局方面的差异及任务流程的区别开展了研究。 二、对两种系统分别建立排队网络模型以进行性能评估，基于模型求解得到系统性能指标，具体包括吞吐量和订单完成周期，并对模型准确性进行了验证。在此基础上，研究了多种场景下，在不同货架布局的情况下，两种系统的性能区别，通过在同一配置下对两种系统的性能指标进行计算。结果表明，固定充电系统的吞吐量低于移动充电系统，而订单完成周期高于移动充电系统。 三、对于单一移动充电系统或固定充电系统，提出了一种基于贪婪算法的启发式算法，用于求解其配置优化问题。算法可以对两种系统在特定要求下以最低成本为目标的最优配置进行计算。此外，本文进行了客户需求的吞吐量、货位数、穿梭车成本比与电容比对系统成本的敏感性分析。数据分析表明，当货位数较大，吞吐量较小、穿梭车成本比较小、电容比较小时，优先选择固定充电系统，而当货位数较小，吞吐量较大、穿梭车成本比较大、电容比较大时，优先选择移动充电系统。 四、对于同时包含移动充电穿梭车与固定充电穿梭车的混合充电式多层穿梭车系统，研究系统中两种不同充电类型穿梭车的最优配置，构建了基于吞吐量和订单完成时间约束的最低成本目标函数:提出了一种基于蚁群算法的系统配置优化算法对该问题进行求解，最后通过实验对配置算法的有效性进行了验证。结果表明，在同等吞吐量、订单完成周期要求下，混合充电系统成本较单一充电系统成本下降5％左右。 本文从不同多层穿梭车系统的选型需求出发，针对求解不同类型的多层穿梭车系统最优配置问题设计了不同的配置算法，完成了在满足客户需求的情况下系统最优配置方案的计算，为后续物流中心的建设提供了系统选型指导。本文的研究可以降低客户在仓库建设前期的资金投入，对企业的发展与物流领域的发展具有一定的理论意义。
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