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基于贪心-遗传混合算法的RMFS动态货位分配优化研究 被引量:1
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作者 田帅辉 林诗阳 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2089-2099,共11页
随着电子商务的迅速发展,订单的高时效性和商品需求的频繁波动对移动机器人履行系统(RMFS)的订单拣选环节带来巨大挑战。由于RMFS中的货架具有可移动性,在拣选过程中不断优化和调整货架储位是提高RMFS拣选效率的关键途径之一。针对RMFS... 随着电子商务的迅速发展,订单的高时效性和商品需求的频繁波动对移动机器人履行系统(RMFS)的订单拣选环节带来巨大挑战。由于RMFS中的货架具有可移动性,在拣选过程中不断优化和调整货架储位是提高RMFS拣选效率的关键途径之一。针对RMFS动态货位分配问题,首先提出一种考虑商品需求实时变动且拣选台任务均衡的动态货位分配策略,构建最大化货位适配值的数学模型,实现货架的合理定位,并运用改进A*算法规划自动导引车(AGV)拣选路径,以避免AGV频繁转弯;其次,针对该问题的动态连续性和解空间巨大的难点,设计一种结合贪心算法和改进自适应遗传算法的混合算法求解该模型,其中引入SoftMax函数用于适应度值的转换,以动态调整交叉变异概率,采用一种基于相似度值的个体交叉判断方法以减少无效交叉,并加入灾变策略防止算法早熟,同时实时更新仓库布局状态以适应每周期的商品需求变化;最后,通过对比不同规模的仿真实验进行验证。结果表明,所提算法能够在保证解质量的同时,大幅度提升求解效率;且随着订单量的增加,所提策略优化效果越明显,即周转率高的货架有更大概率靠近拣选台;相比于静态固定分配策略和动态就近分配策略,所提策略在大规模实验中分别缩短42%和21%的AGV总拣选路径,显著提高了该系统拣货效率。研究结果为RMFS货位分配的进一步优化研究提供参考。 展开更多
关键词 移动机器人履行系统 自动导引车 动态货位分配 自适应遗传算法 贪心算法
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不同跟随策略下RMFS调度问题研究 被引量:1
2
作者 司聪敏 王转 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第11期356-366,共11页
随着电商行业的快速发展,移动机器人仓储系统(robotic mobile fulfillment systems,RMFS)在现代化物流中心被广泛应用。在RMFS中,机器人在一次分拣搬运任务中,可以采用完全跟随或不跟随两种策略,即机器人可以全程跟随拣选货架直至该任... 随着电商行业的快速发展,移动机器人仓储系统(robotic mobile fulfillment systems,RMFS)在现代化物流中心被广泛应用。在RMFS中,机器人在一次分拣搬运任务中,可以采用完全跟随或不跟随两种策略,即机器人可以全程跟随拣选货架直至该任务完成;或者当货架在工作站排队时机器人离开货架去执行其他任务。针对两种跟随策略下的机器人调度问题,以机器人完成批次任务的总时间最短为目标,建立了两种跟随策略下的机器人调度模型,并基于遗传算法设计了两种跟随策略下的仿真实验平台,通过仿真实验对完全跟随与不跟随两种策略下的系统性能进行了比较,得出了基于完工时间最短的跟随策略决策决策曲线,证明结合具体工况选择合适的跟随策略能够有效提高拣货系统作业效率,利用跟随策略曲线可以帮助企业进行机器人跟随策略的选择。 展开更多
关键词 移动机器人仓储系统 跟随策略 机器人调度 仿真平台
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RMFS订单拣选系统动态货位再指派研究 被引量:12
3
作者 徐翔斌 马中强 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期1146-1154,共9页
针对动态需求背景下的基于移动机器人的拣货系统(RMFS)货架储位再指派问题,提出了考虑货架与储位匹配程度的动态储位再指派策略,并以货架需求频率与储位距离关联性为优化目标,构建了反映仓库布局连续动态变化关系的混合整数规划模型,设... 针对动态需求背景下的基于移动机器人的拣货系统(RMFS)货架储位再指派问题,提出了考虑货架与储位匹配程度的动态储位再指派策略,并以货架需求频率与储位距离关联性为优化目标,构建了反映仓库布局连续动态变化关系的混合整数规划模型,设计了求解大规模动态货架储位再指派问题的单时刻交换模拟退火(SA-STE)算法。结果表明,SA-STE算法能在合理的时间内寻找到接近CPLEX的近优解,而且在求解大规模问题时具有明显的时间优势。与传统的随机和固定位置指派策略相比,提出的模型和算法可以实现库存存货单元存储结构与需求模式相匹配的优化效果,缩短了30%左右的拣货距离,大幅度提高了RMFS的拣货效率。 展开更多
关键词 基于移动机器人的拣货系统 自动拣货系统 动态货位指派优化 货到人 电商
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基于行为克隆和奖励重构的AGV路径规划算法 被引量:1
4
作者 罗磊 赵宁 任成栋 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第10期3744-3761,共18页
针对使用强化学习算法解决移动机器人拣选系统(RMFS)中AGV路径规划所存在的数据利用效率低、有效数据采集困难的问题,提出一种结合行为克隆方法和奖励重构方法的新的强化学习训练框架,来提升神经网络的训练效果。行为克隆方法通过监督... 针对使用强化学习算法解决移动机器人拣选系统(RMFS)中AGV路径规划所存在的数据利用效率低、有效数据采集困难的问题,提出一种结合行为克隆方法和奖励重构方法的新的强化学习训练框架,来提升神经网络的训练效果。行为克隆方法通过监督学习的方式,让神经网络直接学习专家经验,来迅速提升神经网络的决策能力;奖励重构方法通过更加精细的奖励值函数设计,来提升强化学习的训练效果。实验表明,同时使用行为克隆方法与奖励重构方法的强化学习过程,其训练效果远优于标准的强化学习算法(既不使用行为克隆方法也不使用奖励重构方法)。 展开更多
关键词 移动机器人拣选系统 自动导引小车 路径规划 策略梯度算法 行为克隆 奖励重构
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基于商品派系社区结构的移动货架系统货位分配方法
5
作者 任卓明 温兴漳 +1 位作者 丁天蓉 张源凯 《管理工程学报》 北大核心 2025年第6期240-251,共12页
面对当前电子商务订单的小批量、多频次和“一单多品”特征,基于商品关联性的货位分配方法能够显著提高可移动货架系统的拣选效率。针对电商“一单多品”订单占比高及“一品多位”存储模式下商品分散存储的特点,本文结合复杂网络派系社... 面对当前电子商务订单的小批量、多频次和“一单多品”特征,基于商品关联性的货位分配方法能够显著提高可移动货架系统的拣选效率。针对电商“一单多品”订单占比高及“一品多位”存储模式下商品分散存储的特点,本文结合复杂网络派系社区结构挖掘商品关联性,提出基于商品派系社区结构的货位分配方法。本文首先根据订单关联购买记录构建商品关联网络,然后选取加权度较高的商品作为初始聚类中心,接着以最大化每个货架上商品共同所在派系社区结构层次之和为目标构建了相应的整数规划模型生成货位分配优化方案。本文通过利用小规模算例与Gurobi求解器相比,验证了所提方法在较短时间内可以求得近似最优解;通过某大型电商实际数据验证了本文所提方法不仅比基于随机、销量等实际应用中普遍采用的货位分配方法更大幅度减少了货架搬运次数,且相较已有文献中的三种货位分配方法效果更显著。最后,本文以商品关联网络结构对商品进行分层,分析不同层次商品采用“一品多位”存储策略对货位分配效果的影响。 展开更多
关键词 货位分配 移动货架系统 复杂网络 商品关联性
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货到人拣选系统多阶段可穿行多AGV路径规划 被引量:12
6
作者 李腾 丁佩佩 刘金芳 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1512-1523,共12页
针对货到人拣选系统大规模多AGV(automated guided vehicle)路径规划中由于转弯和避障导致行驶时间增长的问题,考虑空载AGV可穿行货架,建立以任务完成时间最短为目标的路径规划模型,并通过改进A^(*)算法对该问题进行求解。对AGV运行阶... 针对货到人拣选系统大规模多AGV(automated guided vehicle)路径规划中由于转弯和避障导致行驶时间增长的问题,考虑空载AGV可穿行货架,建立以任务完成时间最短为目标的路径规划模型,并通过改进A^(*)算法对该问题进行求解。对AGV运行阶段进行划分,在A^(*)算法中引入转弯惩罚值减少转弯次数,利用避障等待时间设置避障优先级。仿真实例结果表明考虑转弯和避障的可穿行货架路径规划方法能够降低任务完成时间和行走路径长度,在提高拣选系统作业效率方面具有参考价值。 展开更多
关键词 货到人拣选系统 多AGV路径规划 可穿行 转弯 避障策略 A*算法
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基于关联网络的机器人移动货架系统货位分配方法 被引量:13
7
作者 胡祥培 丁天蓉 +1 位作者 张源凯 庄燕玲 《工程管理科技前沿》 CSSCI 北大核心 2022年第1期56-64,共9页
作为一种新型智能订单拣选系统,机器人移动货架系统为解决大型网上超市面临的一单多品订单拣选难题提供了前所未有的机遇,而货位分配是关系该系统运行效率最为核心的关键环节之一。针对该系统一品多位货位分配问题带来的商品关联关系复... 作为一种新型智能订单拣选系统,机器人移动货架系统为解决大型网上超市面临的一单多品订单拣选难题提供了前所未有的机遇,而货位分配是关系该系统运行效率最为核心的关键环节之一。针对该系统一品多位货位分配问题带来的商品关联关系复杂、解空间巨大等难题,本文以提高货架商品间关联性为目标,基于缩减问题解空间的思想,提出“关联网络构建→关联网络分析→关联网络聚类”的三阶段货位分配方法,将聚类的商品网络映射成货架对应的货位摆放来快速高效生成货位分配方案。利用某网上超市的实际数据,将所提方法与国内外普遍应用的几种方法进行对比,结果验证了所提方法的高效性和实用性,可为网上超市等企业采用机器人移动货架系统解决订单履行难题提供理论指导和决策支持。 展开更多
关键词 机器人移动货架系统 货位分配 关联网络 聚类 “货到人”拣选模式
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机器人履约系统任务分配与货架储位再指派联合优化 被引量:5
8
作者 李腾 张茹兰 丁佩佩 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第26期11271-11281,共11页
为优化移动机器人履约系统(robotic mobile fulfillment system,RMFS)中移动机器人运行成本,提出一种考虑移动机器人任务分配和货架储位再指派的联合优化策略。以移动机器人完成任务成本最小为优化目标,构建考虑移动机器人重载和空载成... 为优化移动机器人履约系统(robotic mobile fulfillment system,RMFS)中移动机器人运行成本,提出一种考虑移动机器人任务分配和货架储位再指派的联合优化策略。以移动机器人完成任务成本最小为优化目标,构建考虑移动机器人重载和空载成本差异的数学模型,并用遗传算法对模型进行求解。经与返回原位置及返回距离拣选台最近位置两种策略进行仿真实验对比,结果表明联合优化策略可以有效降低移动机器人完成任务成本,提高拣选效率。 展开更多
关键词 移动机器人履约系统 任务分配 货架储位再指派 联合优化
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移动机器人履行系统配置优化研究——基于闭排队网络理论 被引量:1
9
作者 冯爱兰 杨腾 +1 位作者 马立坤 孔继利 《运筹与管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2022年第4期98-103,共6页
本文对移动机器人履行系统中货架调度任务的履行过程进行分析,根据机器人在货架装载、搬运、拣选、卸载四个过程的作业特点建立闭排队网络模型。采用近似平均值分析算法求解,实现系统绩效的迅速评估。通过与仿真计算实验的对比证明,模... 本文对移动机器人履行系统中货架调度任务的履行过程进行分析,根据机器人在货架装载、搬运、拣选、卸载四个过程的作业特点建立闭排队网络模型。采用近似平均值分析算法求解,实现系统绩效的迅速评估。通过与仿真计算实验的对比证明,模型对系统绩效的评估误差不超过5%。利用闭排队网络模型评估拣选台、机器人利用率和调度任务履行能力,实现对系统设施配置的讨论和优化。研究表明,拣选台均匀分布于仓库较长的两侧能提高系统履行绩效;系统存在最优机器人投放数量使系统整体利用率较高。 展开更多
关键词 系统优化 履行绩效 闭排队网络 移动机器人履行系统
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移动机器人履行系统的订单处理研究 被引量:1
10
作者 冯爱兰 杨腾 孔继利 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第20期243-250,共8页
针对移动机器人履行系统与传统仓库在设备特点及订单履行过程等方面的不同,研究系统的订单处理问题。在利用启发式算法实现共享储位指派优化的基础上,针对移动机器人履行系统的动态拣选场景提出求解货架调度次数最少的混合算法。该算法... 针对移动机器人履行系统与传统仓库在设备特点及订单履行过程等方面的不同,研究系统的订单处理问题。在利用启发式算法实现共享储位指派优化的基础上,针对移动机器人履行系统的动态拣选场景提出求解货架调度次数最少的混合算法。该算法将遗传算法和贪婪算法相结合,引入订单相似性分析、循环贪婪交叉、跳出机制等方法,得到满意的订单履行顺序和货架调度顺序。实验结果表明,与其他决策方法相比,算法在小规模问题中最多能减少47%的货架调度次数,有效提高订单的履行效率。 展开更多
关键词 移动机器人履行系统 订单处理 货架调度 共享储位
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基于数字孪生的多自动导引小车系统集中式调度 被引量:15
11
作者 孙阳君 赵宁 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期569-584,共16页
针对具有多辆自动导引小车的多机器人存取系统在分布式调度时系统性能不明确、优化程度低的难题,提出一种基于数字孪生的集中式调度方法。建立了以物理系统、虚拟系统、孪生数据中心和系统支撑服务为核心的数字孪生模型,提出物理系统接... 针对具有多辆自动导引小车的多机器人存取系统在分布式调度时系统性能不明确、优化程度低的难题,提出一种基于数字孪生的集中式调度方法。建立了以物理系统、虚拟系统、孪生数据中心和系统支撑服务为核心的数字孪生模型,提出物理系统接收指令和采集数据机制、虚拟系统方案生成与仿真机制、孪生数据中心数据处理和对比机制,并基于系统支撑服务确保这3种机制互相映射。通过物理系统和虚拟系统的数据交互预测未来的情况,实现动态拣货单情形下的实时调度。针对系统中发生的各种扰动,提出新的重调度规则进行调度优化。通过实例验证,与传统方法相比,基于数字孪生的集中式调度能够准确预测未来一段时间的系统状态,并能整体优化系统性能,有效处理扰动。 展开更多
关键词 多机器人存取系统 数字孪生 集中式调度 实时调度 重调度规则 自动导引小车
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考虑动态任务耗时与播种墙容量的移动机器人拣货系统任务分配优化 被引量:6
12
作者 张经天 胡晓 +2 位作者 翁迅 马莹 于潇 《运筹与管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2023年第6期61-67,共7页
任务分配是影响移动机器人拣货系统效率的关键决策问题。针对具有差异化客户评级特征的业务场景,考虑系统的动态任务耗时特性和拣选站播种墙容量约束,提出了一种基于混合启发式算法的集中式任务分配方法。首先,在客户订单优先级约束下... 任务分配是影响移动机器人拣货系统效率的关键决策问题。针对具有差异化客户评级特征的业务场景,考虑系统的动态任务耗时特性和拣选站播种墙容量约束,提出了一种基于混合启发式算法的集中式任务分配方法。首先,在客户订单优先级约束下构建以最大完工时间最小为目标的任务分配优化模型。其次,考虑机器人在任务执行中因加减速、转弯、升降货架、排队等待导致的动态任务耗时以及播种墙容量限制,设计最大完工时间生成方案。随后,开发基于记忆精英种群的灾变自适应大邻域搜索算法(MEPCALNS)对模型进行求解,提高了传统自适应大邻域搜索算法的搜索深度和搜索效率。最后,通过数值实验证明了算法的有效性和稳定性。研究成果有利于提高移动机器人拣货系统的分拣效率。 展开更多
关键词 移动机器人拣货系统 任务分配 动态任务耗时 自适应大邻域搜索 灾变算子
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多机器人存取系统动态调度方法 被引量:3
13
作者 孙阳君 赵宁 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期2213-2228,共16页
针对多机器人存取系统实时性要求高,动态事件发生时易偏离调度计划的难题,提出一种动态调度方法。对系统内发生的动态事件进行分析,确定不同动态事件造成的后果和对调度的影响。建立以完成时间最小为目标的动态调度模型。提出动态调度... 针对多机器人存取系统实时性要求高,动态事件发生时易偏离调度计划的难题,提出一种动态调度方法。对系统内发生的动态事件进行分析,确定不同动态事件造成的后果和对调度的影响。建立以完成时间最小为目标的动态调度模型。提出动态调度方法实现系统内实时订单到达情况下的预调度和动态事件发生后的重调度。根据动态事件的不同影响,确立动态事件发生时的重调度规则。通过实例证实,相比现有调度方法,所提出的动态调度方法能够及时响应紧急订单到达和机器人故障等动态事件的发生,获得完成时间更小且路径长度更短的调度方案,选择在故障时间后对受影响机器人进行重调度对重调度结果的影响更小。 展开更多
关键词 多机器人存取系统 动态调度 实时调度 重调度规则
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基于移动机器人的拣货系统研究进展 被引量:44
14
作者 徐翔斌 马中强 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-20,共20页
基于移动机器人的拣货系统(Robotic mobile fulfillment systems, RMFS)作为一种新型物至人的拣货系统,相比人工拣货系统和AS/RS拣货系统(下文统称传统拣货系统)具有更高的拣货效率、更好的系统可扩展性和柔性.为全面了解RMFS的运行模... 基于移动机器人的拣货系统(Robotic mobile fulfillment systems, RMFS)作为一种新型物至人的拣货系统,相比人工拣货系统和AS/RS拣货系统(下文统称传统拣货系统)具有更高的拣货效率、更好的系统可扩展性和柔性.为全面了解RMFS的运行模式及其优化方向,本文首先回顾了RMFS的工作流程及优化理论框架,然后对RMFS的货位指派、订单分批、任务分配、路径规划以及建模方法等问题进行了文献回顾和总结,并指出了RMFS与传统拣货系统在拣货过程方面的异同及当前研究的不足.最后,讨论了RMFS的几个重要研究方向,为RMFS的理论研究和应用实践提供参考. 展开更多
关键词 基于移动机器人的拣货系统 订单拣选 物至人 调度优化 智能体 仓储机器人
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考虑负载量均衡的自动拣货系统AGV任务分配优化 被引量:8
15
作者 田帅辉 沈亦凡 +1 位作者 欧丽英 樊略 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第8期2366-2373,共8页
为提高AGV自动拣货系统作业效率、降低作业成本,在剖析造成系统拥堵的关键影响因素基础上,提出考虑负载量均衡的AGV任务分配双层规划模型,上层考虑总成本最小,下层通过构建多目标函数来最小化系统负载量标准差和AGV空闲率。针对传统GA... 为提高AGV自动拣货系统作业效率、降低作业成本,在剖析造成系统拥堵的关键影响因素基础上,提出考虑负载量均衡的AGV任务分配双层规划模型,上层考虑总成本最小,下层通过构建多目标函数来最小化系统负载量标准差和AGV空闲率。针对传统GA求解任务分配问题效率低、易陷入局部最优等问题,提出了一种改进自适应遗传算法(SAGA),引入sigmoid函数用于适应度值的转换,并参与到自适应调整交叉变异算子的操作中,加入灾变策略防止算法出现早熟的情况。最后将该算法对不同规模算例进行仿真,结果证明,相比遗传算法、自适应遗传算法、自适应灾变遗传算法、蚁群算法,该改进算法在不同规模算例实验结果中均有明显优化,表明改进算法能更好地避免早熟、提升求解质量与收敛稳定性,有效地均衡了路网负载量,降低了作业总成本。 展开更多
关键词 任务分配 负载量均衡 自动拣货系统 双层规划 遗传算法
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