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自动化仓库系统运行的优化控制

文章出处:深圳货架 人气:发表时间:2017-07-03 08:39

自动化仓库系统运行的优化控制上海铁道大学周奇才制的优化控制数学模型,并运用(utilize)有关原理,提出仓库巷道堆垛机及出入库系统货箱运行的优化控制程序。
  叙词:自动化仓库系统(system)控制优化1自动化仓库的主要组成自动化仓库的运行系统是利用计算机技术和自动化控制技术对仓库进行自动存储和取出货物,主要组成如下:(1)立体多层式货架,用于存放货物单元。深圳货架分为轻型货架,中型货架,重型货架,阁楼式货架,贯通式货架,立体式仓库货架,压入式货架等。按货架用途分药店货架,便利店货架等,按货架结构分整体结构式,货架直接支撑仓库屋顶和围朋、分体结构式,货架与建筑物分为两个独立系统。
  (2)巷道堆垛机,从货架巷道的任何货位上自动存入和取出货物。
  (3)出入库输送系统,用于联结货架巷道口和出入库口的货物输送及转运设备。
  (4)AGV或其它地面搬运车辆,用于联结出入库口和仓库外部输送车辆(或自动输送线)的货物搬运和装卸。
  (5)管理控制中心,其中包括整个仓库的信息、数据处理管理计算机、监控终端、货物形状及重量检测显示、条形码阅读设备和有关主要电气控制操作台等。
  1 .货架2 .巷道堆垛机3.出入库输送系统4.AGV或其它搬运设备5 .管理控制中心做到选型匹配合理。
  4结论在带式输送机驱动系统中使用YOX型液力偶合器能实现慢速满载起动,均衡电动机驱动负载,平衡多机使用功率,实现过载保护,降低成本,提高输送机的使用效率和可靠性。我企业已型或YOX型液力偶合器成功地用于澳大利亚、土尔其和国内的带式输送机驱动系统,充分说明了这两种偶合器的优越特性。
  编辑地址:广东省郁南县都城镇河堤路45号《起重运输机械》2000 (3)一般自动化仓库的特点是搬运机械化、控制自动化、管理微机化和信息网络化。随着现代控制技术和计算机技术的不断发展,自动化仓库将向着控制最优化、运行智能化方向发展。
  2运行控制的优化准则实现仓库运行的优化控制,首先需确定仓库运行作业的优化准则。在选择优化判据时,通常要掌握以下两个处理方法:
  ①针对每一个优化任务按其特点和内容选择能提出价值指标或实物指标的特殊判据,用这种方法制定的优化控制作业计划,可综合多个判据任务,这些任务彼此有信息联系,按一定顺序加以解决,并与仓库的储运作业过程进展相协调。
  ②针对成组任务以及与有关任务相对应且在功能上类似的控制参数,从而选择概括的约束条件和综合整体目标函数。
  具体任务优化控制的通常判据如下:(1)货物进入仓库(cāng kù)系统后,其流程控制的优化判据是搬运量t或m为最小。
  (2)入库系统货物流程的控制以流程时间最短为判据。
  (3)确定目的货格的位置以入出库运行的行程最短为判据中心仓库大批量(pī liàng)货物入库时,以入库最快即时间最短为准则。
  (4)出入库系统交替作业时,以出库作业优先为准则。
  (5)若自动化仓库系统(system)作为CIMS的一个子系统,则系统内外搬运车辆的调配以达到最大限度装运货物数和尽可能少用运输工具为准则。
  (6)若以排队时间来设计自动化仓库的物流控制系统,则货箱排队最短和出入库任务单在系统中平均逗留的时间或平均排队时间最短等等都可作为优化控制的准则。
  (7)对有些特殊的仓库,如军械器材自动化仓库等,可能会以系统的最高可靠度或最长平均无故障工作时间为最优控制的准则。
  除此以外,在实际设计时,还需要根据具体情况适当选择。自动化仓库的运行状态受诸多因素影响(influence),在优化确定仓库系统自动化管理及控制方案(plan)时,需综合各子系统及其上、中、下级控制系统的相互作用,解决相邻各级之间以及内部各部分之间存在的不协调情况,从约束各级使其协调一致的概念出发,确定仓库达到优化运行状态时的几个主要指标(target aim)。通过分析确定各级子系统之间的功能关系和信息联系,建立数学模型或优化控制模型,对有关模型进行分析、求解,从而确定最优化控制方案,给编制计算机控制程序也提供了理论依据。
  3仓库控制(control)系统的数学模型建立数学模型的前提条件及假设:(1)控制过程按时间间隔(t 0, T)范围定义。
  (2)在一定的时间间隔内,充分利用现有的起重运输设备。
  (3)各种设备的总效率足以承担计划规定的作业量。
  (4)货物品种数有一定的限度,任务单排队系统(system)任务缓冲区容量有限。
  (5)各种运输车辆数有一定限度。
  一般的自动化仓库,运行时的系统功能状态可简化为图2所示,其系统参数如下:X ―――作业任务单到达仓库的时间间隔或随机到达的分布函数。
  Y ―――入库货物的排队平均等待时间或出库任务单平均排队长度。
  C ―――控制信息,其中包括中控室随机情况和仓库(cāng kù)作业运行的实时状况显示。
  R ―――在一定周期内仓库系统所要求的可靠度。
  Z ―――仓库状态参数(即仓库内堆垛机出入库输送链及装卸车的忙闲状态)、堆垛机作业时间、输送作业时间和装卸车数量。
  仓库运行的最优控制旨在给定的可靠性条件下力求达到高生产率和经济效益。从图2可看出,状态参数Z 的优化控制是问题的关键。
  3.1堆垛(rick)机运行的优化控制《起重运输机械》2000 (3)以图1所示单元式自动化仓库为例,假定某一巷道接收了一批作业任务,任务数为n ;其中入库任务数i ;出库任务数j ;显然, i j =n.每一项任务的目标地址(货架货格坐标y ; z ;其中y为货架列坐标, z为货架层坐标)都已由上位管理机分配确定。堆垛机实行复合作业方式,即入库和出库可任意交叉实行。
  堆垛机优化控制的目标(函数)是完成这批任务所用的时间T最少,即通常堆垛机在巷道内2个方向(Y ; Z)运行的速度已知,分别为v z.式(1)所表示的目标函数可以转化为堆垛机在巷道内作业的往返行程最短。即表示完成第k次作业所需时表示完成第k次作业所走的行程。
  由于n个任务的n个目标地址分布是随机的,所以当堆垛机完成第k个任务以后,如何选择第k 1任务进行作业这是可以控制的,优化控制的目的就在于此。按贝尔曼(R.Bellman)等人提出的最优化原理一个过程的最优策略具有这样的性质,即无论初始状态及初始决策如何,对于先前决策所形成的状态而言,其以后的所有决策必构成最优策略。堆垛机完成第k个任务后,从其当前位置出发,可以确定k 1 ; k 2 ;… n项作业的行程d n,最优决策便是确定最小行程的任务作为第k 1任务,然后以此类推。按动态规划方法可以做以下确定。
  (1)阶段每次任务为一个阶段, k =1 ; 2 ;(2)状态(state)变量变量S为完成了k个任务后堆垛机所走过的行程。
  (3)决策变量u为第k个任务完成后实行下个任务的序号。d为完成第k个任务后实行下个任务要走过的行程。
  (4)状态转移方程S(5)最优指标(target aim)函数行程指标函数式(2)或写成时间指标函数式(1)。
  上述问题的求解可以转化为求解递推方程通常,自动化仓库一批作业量少则十几项,多则几十项,因此求解一般是由控制程序完成,有关控制程序框图如图3所示。
  堆垛机行程和作业时间之间的关系(relationship)如下:入库作业时堆垛机由当前位置运行l到巷道口取货,再运行l到货格目标地址存货。
  出库作业堆垛机由当前位置运行l到货格目标地址取货,再运行l到巷道口放货。
  堆垛机行程d =l注:巷道口坐标为(0, 0)《起重运输机械》2000 (3)每段行程l有如图4所示的关系式:式中y―――该段行程的目标地址列、层坐标―――该段行程的起始地址列、层坐标由于货格坐标位置是固定的,用式(4)计算行程则很方便。但在通过行程确定时间时,必须考虑以下2个因素:(1)堆垛机水平运行速度v和垂直运行速度不相等。
  (2)堆垛机在巷道内的水平和垂直运行是协同动作。
  所以对运行l所需时间t由下式取得以上优化控制过程对如图1所示的仓库系统能满足入库巷道口的货箱及时提供到位。
  3.2出入库系统优化控制对于较复杂的出入库系统,入库台可能有几个,货箱登上入库台并经必要的检测后,由管理室窗口检录(条形码阅读),信息进入管理信息系统,并由此获得(huò dé)货箱目标地址。货箱进入出入库系统,并向目标巷道口运行,在较复杂的传输系统中,如果控制程序设计不合适,就会引起传输效率低,甚至堵塞,使货物传输出错。因此,优化控制的目的是使货箱在进入传输系统后能准确传输至目标巷道货格,并使运行时间最短。
  出入库系统中一个货箱的运行时间包含2个部分,一是货箱传送的时间,再就是由于前方货箱停顿使其等待的时间,有时后部分时间所占比例更大些,因此,选择一条最通畅的路径比选最短路径更有意义。为此,提出了物流传输系统状态图及状态链的设计思路。
  (1)状态图与状态链状态图是由各个传输点上所有状态信息和控制信息组成的集合。由于整个传输系统是由若干个相对独立控制的传送区段和转向台等组成,根据其各自控制的独立性和每一单元(a)传输系统控制主程序框图(b)状态图前处理程序(c)状态图后处理程序《起重运输机械》2000 (3)使用?维修环形轨道断裂的修复秦皇岛港务局第七港务企业阎海洪翻车机在我港的煤炭装卸生产中起着非常重要的作用,它主要是把火车皮上的煤翻卸到皮带机上,由皮带机运至堆场或装船机上,从而实现煤炭的装卸。翻车机两个端环上各安装(ān zhuāng)着三条重型环形轨道,支撑着翻车机体及其上的火车皮,使其通过回转将火车上的煤翻到皮带机上。由于长期频繁使用和结构设计方面的原因,运行二年以后,在端环轨道上,轨道压板螺栓孔首先发生开裂,而后向腹部扩散,最终导致轨道断裂,无法进行装卸生产。
  这种重型环形轨道没有定型产品,需从国外定做,既费钱又费时,因此, 1998年我企业决定对断裂的轨道进行焊接修复。深圳货架的结构及功能有利于实现仓库的机械化及自动化管理。深圳货架的种类繁多,传统式深圳货架有层架、层 格式货架、抽屉式货架、橱柜式货架、U形架、悬臂架、栅架、鞍架、气罐钢筒架、轮胎专用货架等。 新型货架包括:旋转式货架、移动式货架、装配式货架、调节式货架、进车式货架、高层货架、横梁式货架、重力式货架、阁楼式货架等。
  1焊件的工艺性分析1.1焊件的化学成份及使用状况我企业使用的翻车机是由德国西门子企业设计(Design)和制造的,可以同时翻三节火车皮的煤,所用的端环轨道为德国进口,其化学成份为C =0.71 ; Mn属于高锰钢,其材质近似于我国的70Mn钢。翻车机翻车时,其两端的端环轨道受冲击力相当大,三分钟翻车一次,使用频率高,端环轨道受脉动循环应力,这就需要焊接接头具有高的冲击韧性和抗拉强度。
  1.2焊接方法的选择按常规,对于大厚度、大断面及曲面结构的焊接应使用电渣焊,因为,电渣焊能一次焊成,但对于断面形状复杂、受冲击力比较大的端环轨道断面来说不太适用。原因有三:其一,端环轨道断面形状复杂,使用电渣焊时,工件装配及制作夹具都比较困难。其二,用电渣焊进行焊接时,由于其热输出量大,焊缝和热影响区在高温停留时间长,易产生晶粒粗大和过热组织,造成环形轨道焊接接头冲击韧性降低。其三,使用电渣焊成本较高。经过仔细分析研究,并通过采用合理的工艺措施,大家认为利用手工电弧焊进行焊接是可行的。
  的传感器信息(xìn xī)的独立性,将各单元称为状态图节点,所有节点的有机组合就形成状态图,每一单元(节点)只能被一个货箱占用。
  状态链是由货箱传送过程中,有序地占用和释放状态图中的一系列节点形成,用于跟踪当前被传输货箱的位置和状态。状态链控制思路是指被传送货箱从起始位置到目标地址所经过的各个子区间所组成的一个子区间序列(路径)。在控制程序中,程序会对每一个出入库作业任务生成与之相对应的一组状态链,而具体实行哪一条状态链则由控制程序根据当前系统中物流分布情况进行动态选择。选择的准则是最快到达目的地。
  (2)控制程序框图传输系统控制程序框图如状态图扫描循环控制和状态链扫描循环控制。
  状态图扫描循环控制用于根据状态图中各节点的控制信息控制传输系统,及根据各光电开关和传感器的信息变化来设置状态图中各节点的状态项。深圳货架分为轻型货架,中型货架,重型货架,阁楼式货架,贯通式货架,立体式仓库货架,压入式货架等。按货架用途分药店货架,便利店货架等,按货架结构分整体结构式,货架直接支撑仓库屋顶和围朋、分体结构式,货架与建筑物分为两个独立系统。
  状态链扫描控制用于循环扫描各正在实行的状态链组当前被占用节点在状态图中的忙/闲状态,从而选择其中一条状态链,并将该链中这一节点的状态与状态图中的忙/闲状态相比较,以此来设置状态图中控制信息并确定状态链当前的状态。
  
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