紧致化自动停车系统的运行策略与优化研究

发布时间：2020-04-08 23:01

【摘要】：在经济全球化和电子商务的双重推动下,物流业中的仓储系统(warehousing system)获得了前所未有的发展动力。在现代城市生活中,空间资源变得稀缺和昂贵。怎样在到达目的地使车子能快速找到空的停车位变得很重要。基于此,近十年,具有更高紧致化程度和更强货物处理能力的紧致化自动停车系统(Compact automated parking system,CAPS)出现了。目前,这类系统已经在许多国家和企业得到了应用,特别是在Wolfsburg公司的大众停车存储系统、德国最大的车辆运送中心以及以色列的具有双层存储位的停车系统等。但是,在理论上,这类系统还没有学者进行研究,之前的学者们的研究都集中于小体积多品种的货物存取系统,CAPS系统可用于存储大体积且重的货物,所以,对这类系统的理论研究很有必要。另一方面,本研究对于仓储管理者在设计这类自动停车系统时具有很重要的理论参考价值。基于此,本论文对基于自动停车技术的停车系统的运行策略与优化问题进行研究。首先,研究了紧致化自动停车系统电梯运行策略。在停车系统中,学者们集中于交通和经济以及传统的单层停车系统的研究,本论文研究一种新的紧致化且自动的多层圆柱形停车系统。该系统在垂直方向上使用连续或者离散的电梯运输货物,使用配备有穿梭车的水平旋转环在水平方向上运输货物。本文提出了连续电梯的指定运作策略、离散电梯的指定运作策略以及离散电梯的一般运作策略,并分别对于三种电梯策略构建相应的开排队网络模型。结果表明,连续电梯与离散电梯存在一个交叉的顾客到达率的点,当系统车辆到达率较低时,离散电梯可以提供更高的系统吞吐能力,当系统车辆到达率较高时,连续电梯可以提供更高的系统吞吐能力,研究还发现,离散电梯的一般电梯运行策略总是比指定的运作策略好。其次,研究了多电梯紧致化自动停车系统结构优化问题。由于电梯的数量是紧致化自动停车系统吞吐率的瓶颈,所以,本研究研究系统的吞吐率达到最大时的电梯的数量。基于此,本文为GCAPS系统构建了基于开排队网络的绩效指标评估模型。结果表明,当系统达到最优层数时,电梯的最优数量始终为2。此外,本文在时间为约束的条件下构建成本优化函数,结果表明,成本最便宜的系统结构其运行时间不一定最小,仓储管理者可能会选择成本较便宜的系统结构,因为成本减少远远比时间增加带来的收益要多。第三,研究了紧致化自动停车系统穿梭车运行策略。本文考虑了影响紧致化自动停车系统的系统吞吐率的另外一个重要因素:穿梭车。本文基于穿梭车对于电梯的运作模式:最近规则或者随机规则,考虑了指定的穿梭车运作策略和随机的穿梭车运作策略,并分别构建排队网络模型。结果表明指定的穿梭车运作策略总是优于随机的穿梭车运作策略,并且,基于此,本论文还探讨了在指定穿梭车运作策略下的电梯的最优数量,研究结果表明,当系统的层数达到最优时,系统中电梯的个数一直为2。第四,研究了小车的具有双层存储位的紧致化自动停车系统运行时间优化问题。在基于小车的具有双层存储位的紧致化自动停车系统中,货物的垂直移动需要离散的电梯以及垂直的自动牵引小车来完成,货物的水平移动需要水平的旋转环以及水平的自动牵引小车来完成,该系统也被称之为基于机器人紧致化自动停车系统。本文考虑了CAVPS系统的取货作业时间,并基于存储货物的位置构建相应的排队网络模型。本文首先优化了系统的结构,结果表明,系统左右的最优层数集中在8到10层。本文还探讨了在相同的系统存储容量下,比较分析了CAVPS系统和CAPS系统的取货作业时间与占地面积。结果表明,CAVPS系统的取货作业时间比CAPS系统至少提高了29.7%,占地面积至少提高了32.0%。
【图文】：

对比图,运作策略,电梯,绩效

图 3.10 小尺寸系统中（），连续离散电梯运作策略绩效对比图 3.11 大尺寸系统中（），连续离散电梯运作策略绩效对比研究结果表明：连续离散电梯运作策略的变化趋势对于电梯的速度和穿梭车的速度不敏感。当电梯和穿梭车的速度增加的时候，整个存车和取车的时间减少。然而，两种电梯的结果变化趋势是不敏感的，连续电梯与离散电梯之间始终存在交叉点。例如对于图 3.11 来说，存在一个交叉点，当时，离散电梯比较好，当，连续电梯比较好。

电梯,运作策略,大尺寸,绩效

图 3.11 大尺寸系统中（），连续离散电梯运作策略绩效对比研究结果表明：连续离散电梯运作策略的变化趋势对于电梯的速度和穿梭车的速度不敏感。当电梯和穿梭车的速度增加的时候，整个存车和取车的时间减少。然而，，两种电梯的结果变化趋势是不敏感的，连续电梯与离散电梯之间始终存在交叉点。例如对于图 3.11 来说，存在一个交叉点，当时，离散电梯比较好，当，连续电梯比较好。3.7 本章小结本章对紧致化自动停车系统进行了建模和分析，实际上，该类多层自动停车系统在世界各大城市中得到越来越多的应用。本章研究的系统使用装有穿梭车的旋转环，在每一层使用穿梭车进行水平运输，并使用电梯进行垂直运输。由于有多个电梯和每一层都有多个穿梭车，该系统可以处理高吞吐量和短反应时间的存货和取货作业。本研究考虑系统的连续电梯和离散电梯，同时研究了指定电梯策略(一个电梯
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U495;U491.7

【参考文献】