2019年第九届MathorCup数学建模挑战赛优秀论文环形穿梭车系统的设计与调度.pdf
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2022-06-01
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900342
B
环形穿梭车系统的设计与调度
摘 要
本文主要研究的是环形穿梭车系统的最优调度问题。随着科技的不断发展，自动化
技术的成熟，智能化仓库的搭建面临严峻的机遇与挑战，环形穿梭车系统作为智能化仓
库的重要工具，其系统设计与调度直接关系着企业运输效率，是提升企业竞争力的内在
要求
[1]
。所以，研究环形穿梭车最优调度系统具有重要意义。
首先对现有的穿梭车系统进行分析，从穿梭车的任务分配，延误原因分析建模，再
通过单目标优化求出总任务最小完工时间。其次，再考虑穿梭车长度的因素，利用单目标
优化求出总任务最小完工时间。再利用穿梭车延误时间、穿梭车数量变化两个指标，对
环形穿梭车系统运行效率进行评价。最优通过进出货口的位置、轨道长度、最优穿梭车
数量、最小延误时间得到最优的参数优化设计。
针对问题一，是研究总完工时间最小的问题。通过仔细分析，将问题一分成了三个模
型进行建模，首先确定任务执行顺序，建立了穿梭车任务规划模型，得到了最优的任务执
行顺序，见附录表一。再通过分析得出影响任务完成时间最主要的因素是穿梭车装卸货时
造成延误，于是建立穿梭车延误分析模型，得到了计算穿梭车延误时间的模型。最后，建
立总完工时间最小单目标优化模型 ，通过 MATLAB2013b 动态仿真，Lingo17.0 求解单目
标优化，得到了穿梭车数量为3,6,9 时，对应的最小完工时间分别是10700 秒，
5437 秒，3583 秒。
针对问题二，是在问题一的基础上，多考虑穿梭车长度下的最优最小时间，由于其他
条件与第一问相同。通过分析，在问题一的模型上，对穿梭车之间的最短距离调整为穿梭车
的长度，从而建立了考虑穿梭车长度的最小时间单目标优化模型，通过Lingo17.0 求解单目
标优化，得到了穿梭车数量为3,6,9 时，对应的最小完工时间分别是11204 秒，
5786 秒，4053 秒。
针对问题三，是研究在表 1 的系统参数下，对环形穿梭车系统运行效率进行研究。
首先，根据分析环形穿梭车系统效率的额主要因素有穿梭车的数量，以及穿梭车的行驶延
误时间作为主要的评价指标，并建立了环形穿梭系统评价模型 ，分别对两种评价指标的
影响作用进行分别建模，再通过评价模型得到了两种指标合力作用下影响的系统效率，
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