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专利号: 2022105547796
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种优化仓储堆垛机拣选策略的改进多目标局部搜索方法,其特征在于,该方法包括:S1、堆垛机拣选相关参数初始化:输入订单中货物的节点坐标、体积和利润值信息,设置最大迭代次数N、种群大小设置为 、判断陷入深度局部最优的迭代次数 ;

S2、初始化种群:采用自然数编码的染色体形式,生成初始种群,所述初始种群内包含堆垛机的多个拣选序列;

S3、使用2‑opt算法对所述初始种群进行优化,获得较高质量的初始解;

S4、对优化后的初始种群中的所有个体进行目标值计算,所述目标值包括堆垛机拣选路径总距离 和收集货物总利润值 ;个体指堆垛机的某一个拣选序列;

S5、根据非支配排序和拥挤度距离计算,将S4中计算得到所有个体的目标值进行非支配排序,获得非支配解,存储于精英池中;

S6、对所述精英池中的非支配解进行额外的2‑opt和swap局部搜索优化,进一步提高当前迭代下的精英解质量,所述精英解为表现优秀的堆垛机拣选序列;

S7、判断是否满足终止条件,若满足则结束搜索,否则,继续执行后续步骤;

S8、比较连续迭代多次之内的局部最优解,若一直未改进,即认为陷入了深度局部最优,执行S9的增强扰动策略,否则,执行S10的一般扰动策略;

S9、增强扰动策略为增大解的跳跃范围和搜索步长,以更快地寻找全局最优解,对当前解的多条子路径进行不同的邻域动作;

S10、一般扰动策略为针对当前解的一条子路径进行邻域动作;

S11、S9执行增强扰动策略或者S10执行一般扰动策略的邻域动作后生成候选解,为避免选解规则单一性,提高解的多样性,所述候选解采用了两种策略,两种策略包括拥挤度距离和最近邻目标空间法;

S12、对所述候选解进行局部搜索,所述局部搜索基于具有埃普西隆约束的局部搜索策略,然后跳转到步骤S5继续往下迭代,直到结束搜索。

2.根据权利要求1所述的一种优化仓储堆垛机拣选策略的改进多目标局部搜索方法,其特征在于,所述堆垛机拣选路径总距离 采用以下目标函数计算:(1)

式中, 表示i节点和j节点之间的距离;决策变量: 表示第k次作业在拣选完i节点的货物后直接拣选j节点的货物,否则为0;和 分别为对应作业次数超载和拣选体积未达到预定值的惩罚系数; 和 分别为第k次作业的超载量和预定体积与实际拣选体积之间的差值;

所述收集货物总利润值 采用以下目标函数计算:

式中, 表示堆垛机访问第i个节点的利润值; 表示第k次作业访问i货位点,否则为0; 和 分别为对应作业次数超载和拣选体积未达到预定值的惩罚系数; 和分别为第k次作业的超载量和预定体积与实际拣选体积之间的差值;

和 的约束条件为:

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

其中, 表示第i个节点的货物体积,共需在m次作业中拣选n个节点的货物,Q表示堆垛机拣选货物的最小预定值;约束(3)表示拣选货物的总体积不小于预定值,保证堆垛机对货物节点的服务量;约束(4)限制每次作业的载重量;约束(5)表示部分原材料货位节点的访问顺序即出库后的加工顺序约束;约束(6)和(7)表示决策变量的取值范围;约束(8)表示每个货位点最多被访问一次;约束(9)表示每次从原点出发开始作业,拣选完成后返回原点出库。

3.根据权利要求1或2所述的一种优化仓储堆垛机拣选策略的改进多目标局部搜索方法,其特征在于,S8中判断陷入深度最优的迭代次数为5。

4.根据权利要求1或2所述的一种优化仓储堆垛机拣选策略的改进多目标局部搜索方法,其特征在于,S12中具有埃普西隆约束的局部搜索策略为:以堆垛机拣选路径总距离和收集货物总利润值 中的一个目标函作为主要目标函数,另一个目标函数视为主要目标函数的约束条件,以此进行局部搜索求解。

5.根据权利要求4所述的一种优化仓储堆垛机拣选策略的改进多目标局部搜索方法,其特征在于,进行局部搜索求解时,采用多个邻域算子以加快有效的寻找全局最优解,遍历所有邻域算子选择最优改进。

6.根据权利要求5所述的一种优化仓储堆垛机拣选策略的改进多目标局部搜索方法,其特征在于,多个邻域算子包括具有移除算子、插入算子、路径间交换算子和路径间重定位算子。

7.根据权利要求1所述的一种优化仓储堆垛机拣选策略的改进多目标局部搜索方法,其特征在于,S11中所述拥挤度距离为:为保证解的分布均匀性,选择拥挤度距离较大的解进行后续步骤的局部搜索,增加邻域多样性;

所述最近邻目标空间法为:根据解在目标空间上的函数值,先由两个极端解之间的连线上生成相等距离的点,然后选择到这些等距点最近距离的解进行扰动,防止扰动时的候选解过于集中,避免陷入局部最优。