基于本体和NSGA-II的智能仓库多目标优化问题的研究
发布时间：2020-03-26 09:44
【摘要】：随着电子商务的兴起,国际贸易全球化、“一带一路”战略的实施,越来越多的各国商品通过电子商务的形式走进千家万户。与此同时,快递物流行业也得到了迅猛的发展,每天面对海量的订单,提高仓库的出库打包效率,最大限度的满足物流生产的需要,同时尽量的去降低物流成本已经成为仓储物流行业急需解决的问题。如今智能仓库已成为仓储调度系统的主流,其调度和管理方案的好坏直接关系到整体物流系统的工作效率。因此对智能仓库调度的具体问题进行研究,最大限度的提高生产效率,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文以大型购物平台的快递智能仓储作为研究对象,对其进行分析,发现了以下问题:(1)由于这类智能仓库存储多国商品,商品的编码和分类方式各不同,由于编排方式的不同,对库存物品的集中管理和调度等带来了困难;(2)同一个客户往往一次性购买多个商品,从运输成本的角度和客户体验的角度来看,应该尽可能的让同一订单下面的多个物品同时打包,通过一个快递分发到客户的手中。然而,由于物品的性质差异,从安全运输等角度考虑,一个订单中的某些物品需要单独打包发出,如何智能化的推理打包组合也成为急需解决的问题;(3)结合多个物品需要共同打包的特点,智能仓库出库、打包等过程的调度的问题主要是如何最大限度的整合物品的传输、检验、打包等多个环节的资源,最大限度的优化这仓储物流系统的工作效率。考虑到这些问题,本文提出了基于本体和智能算法相结合的调度架构和方法,结合本体对于知识概念关系模型和推理的特点,以及智能算法在生产调度方面的优势,综合性的提出解决方案和具体实现的方式。本文的主要研究内容和成果如下:(1)提出结合本体知识管理和智能算法的调度框架,并进行了相关可行性和优势的分析;(2)结合本体概念模型,通过OWL语言对多种编码和分类的商品进行本体建模,从而将多个编码标准映射到同一概念本体模型中。基于统一的本体模型,通过构造本体规则实现推理功能,提出打包组合的智能推理技术架构。另外本文还基于Protégé构造案例本体、Reasoner推理机实现推理过程;(3)本文基于多物品需要共同打包的特点,以准时化生产管理(JTL)为指导思想,将具体的调度问题进行量化,构造准时度和同时度的多目标数学模型,最大限度的优化出库打包过程的管理和生产效率;(4)本文研究了GA、NSGA、NSGA-II优缺点,在此基础上提出了改进的NSGA-II算法。并通过Matlab进行仿真实验,实现数学模型的求解,并验证了模型的稳定性,与PSO进行对比实验,得出各自在求解此类问题的优缺点。
【图文】：
伴随着科学技术的发展，经历了人工、机械化、自动化、集成自动化四个技术阶段，如图1-1 所示，仓库的调度和管理最先是人工搬运，二十世纪中叶随着吊床、升降机等的应用进入了机械化的时代，伴随着自动化技术和计算机技术的发展分别来到了自动化和集成自动化的时代。21 世纪以来，随着物联网、大规模计算等的迅猛发展，智能仓库已经成为仓库物流行业的主流。智能仓库主要涉及到的技术有：智能信息管理技术、智能机器人堆码垛技术、移动互联技术、自动识别技术、自动控制技术等。智能仓储是物流过程中的重要的一环，根据国家邮政局监测数据显示，2017 年双十一当天物流订单超 8.5 亿件，，巨大的业务是对于各大仓储物流的巨大挑战。为适应巨大的仓储物流业务，亚马逊、京东、天猫、苏宁等电商巨头都构建了自己的智能仓库系统。智能仓储系统是智能制造发展的一个重要分支。智能自动化仓储提升的不只是更高的效率和安全性，还可以解放更多的劳动力，使其摆脱重复和有潜在危险的日常工作，而投入到更有价值和创造力的工作中去。在智能仓库广泛被应用和生产调度环境越来越复杂的背景下，本文将以智能仓库作为研究对象，针对智能?
图 1-2 本体的描述和发展之间的关系Figure 1-2 Development of ontology description and the relationship1.2.2 调度问题的研究现状生产调度是对于一项不可分解的生产任务，其必须满足一定的约束条件，生产安排者设定合理的优化目标，合理的调配各种资源，从而使目标结果最优。混合流水车间是一种复杂的动态管理优化的问题。从调度目标的数量来看，分为单目标优化和多目标优化。本文研究的是一个多目标优化问题。智能仓库的在生产调度是一个多阶段的混合调度问题，这类问题可以归结为混合流水车间调度问题。国内外的主要研究有，两级作业混合流水车间调度问题，在这类问题中 Ruiz[11]，Gupta[12]和Li[13]研究了两级作业混合流水车间，这类研究的目标主要是最大完工时间最优化。Lin[14]研究了两级混合流水车间，且各个阶段引入了时间驱动的概念，对目标函数从新设置，最大限度的在原有的顺序上进行优化。Haouari[15]使用新的优化算法去
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP18;F252
本文编号：2601278
【图文】：
伴随着科学技术的发展，经历了人工、机械化、自动化、集成自动化四个技术阶段，如图1-1 所示，仓库的调度和管理最先是人工搬运，二十世纪中叶随着吊床、升降机等的应用进入了机械化的时代，伴随着自动化技术和计算机技术的发展分别来到了自动化和集成自动化的时代。21 世纪以来，随着物联网、大规模计算等的迅猛发展，智能仓库已经成为仓库物流行业的主流。智能仓库主要涉及到的技术有：智能信息管理技术、智能机器人堆码垛技术、移动互联技术、自动识别技术、自动控制技术等。智能仓储是物流过程中的重要的一环，根据国家邮政局监测数据显示，2017 年双十一当天物流订单超 8.5 亿件，，巨大的业务是对于各大仓储物流的巨大挑战。为适应巨大的仓储物流业务，亚马逊、京东、天猫、苏宁等电商巨头都构建了自己的智能仓库系统。智能仓储系统是智能制造发展的一个重要分支。智能自动化仓储提升的不只是更高的效率和安全性，还可以解放更多的劳动力，使其摆脱重复和有潜在危险的日常工作，而投入到更有价值和创造力的工作中去。在智能仓库广泛被应用和生产调度环境越来越复杂的背景下，本文将以智能仓库作为研究对象，针对智能?
图 1-2 本体的描述和发展之间的关系Figure 1-2 Development of ontology description and the relationship1.2.2 调度问题的研究现状生产调度是对于一项不可分解的生产任务，其必须满足一定的约束条件，生产安排者设定合理的优化目标，合理的调配各种资源，从而使目标结果最优。混合流水车间是一种复杂的动态管理优化的问题。从调度目标的数量来看，分为单目标优化和多目标优化。本文研究的是一个多目标优化问题。智能仓库的在生产调度是一个多阶段的混合调度问题，这类问题可以归结为混合流水车间调度问题。国内外的主要研究有，两级作业混合流水车间调度问题，在这类问题中 Ruiz[11]，Gupta[12]和Li[13]研究了两级作业混合流水车间，这类研究的目标主要是最大完工时间最优化。Lin[14]研究了两级混合流水车间，且各个阶段引入了时间驱动的概念，对目标函数从新设置，最大限度的在原有的顺序上进行优化。Haouari[15]使用新的优化算法去
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP18;F252
【参考文献】
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本文编号：2601278
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