付永民（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司許昌卷煙廠，河南許昌 461000）

立體配方庫輸送系統(tǒng)的優(yōu)化算法

付永民
（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司許昌卷煙廠，河南許昌 461000）

在整個物流體系中，貨物的存取和分發(fā)是影響運送效能的關(guān)鍵瓶頸，隨著技術(shù)的發(fā)展，高架立體配方庫應(yīng)運而生，應(yīng)用日趨廣泛。在高架立體配方庫系統(tǒng)中，穿梭車輸送物料的效率直接影響高架立體配方庫的性能發(fā)揮。優(yōu)化穿梭車輸送物料的路徑，在多站臺之間提高物料輸送速度，可以提升高架立體配方庫的性能發(fā)揮。

高架立體配方庫 穿梭車 站臺 優(yōu)先級

目前，隨著高架立體配方庫的廣泛使用。具有動態(tài)移栽特點的穿梭車輸送系統(tǒng)，能使物料在不同工位之間傳送，使輸送線布局更加緊湊、簡捷，從而提高物料的輸送效率。因此，穿梭車在自動化物流系統(tǒng)中應(yīng)用較為普遍。然而在多輸入、多輸出站臺系統(tǒng)中，穿梭車要依靠調(diào)度計算機的指令執(zhí)行不同的存放任務(wù)，此時任務(wù)分發(fā)的算法優(yōu)化就顯得尤為重要。

1　工作原理

近年來，自動化物流系統(tǒng)在煙草行業(yè)的應(yīng)用日益廣泛，相關(guān)物流裝備趨于多元化，其技術(shù)性能和水平不斷提高。在自動化物流系統(tǒng)中，物料輸送主要采用鏈?zhǔn)?、輥道輸送機等通用設(shè)備，一般均固定在地面上。每一列輸送機頭部形成一個輸入輸出工位，多個工位組成一個輸送路徑，這時需要移動穿梭車進行輸送。穿梭車具有動態(tài)移栽的特點，能使物料在不同工位之間的傳送及輸送線布局更加緊湊、簡捷，從而提高物料的輸送效率。因此，穿梭車在自動化物流系統(tǒng)中應(yīng)用較為普遍。一般立體倉庫系統(tǒng)存在倉庫調(diào)度系統(tǒng)、輸送機電控系統(tǒng)、穿梭車調(diào)度系統(tǒng)，穿梭車調(diào)度系統(tǒng)的任務(wù)輸入主要由倉庫調(diào)度系統(tǒng)進行控制。因此，做好倉庫調(diào)度系統(tǒng)和穿梭車調(diào)度系統(tǒng)之間的算法優(yōu)化就至關(guān)重要。

許昌卷煙廠采用環(huán)形穿梭車，能在同一軌道上運行多輛車體，可大大提高搬運能力，是穿梭車的發(fā)展趨勢。隨著近幾年制絲車間生產(chǎn)任務(wù)的不斷加大，配方庫物流系統(tǒng)在實際運行過程中，逐漸暴露出系統(tǒng)運行效能不高的問題：任務(wù)出入庫同時運行時互相影響，爭奪環(huán)穿小車的使用權(quán)，造成入庫任務(wù)不能及時完成；空托盤組無法及時出、入庫，堵塞出庫生產(chǎn)線，降低運行效率。由于立體倉庫的出入庫效率直接影響著整個物流系統(tǒng)的效率，故如何調(diào)度自動化立體倉庫的各個輸送子系統(tǒng)，使其性能達到最優(yōu)，就成為提高制絲生產(chǎn)系統(tǒng)效能的一個重要目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)。

圖1

2　原因分析

環(huán)穿輸送系統(tǒng)控制架構(gòu)是先申請先執(zhí)行，實現(xiàn)方法是由物流調(diào)度系統(tǒng)timms-dcs向環(huán)穿調(diào)度系統(tǒng)RSV-MANAGER發(fā)送執(zhí)行任務(wù)，環(huán)穿調(diào)度系統(tǒng)接收的任務(wù)存儲在環(huán)穿計算機自帶的VEHICLE數(shù)據(jù)庫（Access類型）的CARRY_TASK表中，根據(jù)接收的先后順序分配任務(wù)編碼，然后按照任務(wù)編碼的大小順序執(zhí)行任務(wù)。 這種控制架構(gòu)非常適合多入口、多出口系統(tǒng)。然而我車間高架庫系統(tǒng)是單入口、單出口。設(shè)備布局如下圖1所示。

任務(wù)路徑如下：

煙包入庫路徑是：2號站臺到8、10、12號站臺。

煙包出庫路徑是：7、9、11號站臺到5號站臺。

空托盤組入庫路徑是：4號站臺到8、10、12號站臺。

空托盤組出庫路徑是：7、9、11號站臺到1、3號站臺。

分析設(shè)備布局，當(dāng)出入庫同時進行時，造成3條出庫任務(wù)和1條入庫任務(wù)同時爭奪環(huán)穿小車的使用權(quán)，4臺小車被占用后就無法執(zhí)行入庫任務(wù)，導(dǎo)致入庫任務(wù)不能及時完成。

煙包出庫后，需要在雙工位工作臺進行煙包和托盤分離，托盤分離后在4號站臺回收入庫，然而由于申請時間落后于煙包出庫和進庫任務(wù)，造成空托盤組無法及時入庫，堵塞整個出庫生產(chǎn)流水線，導(dǎo)致雙工位工作臺不能進行煙包和托盤分離，最終形成4臺小車裝載4包煙包停靠在5號站臺等待出庫，整個小車環(huán)穿輸送系統(tǒng)停頓，進入工作死循環(huán)。

當(dāng)有空托盤組出庫任務(wù)時，必須等待前面先申請的煙包出入庫任務(wù)執(zhí)行完成后才能執(zhí)行，不能為煙包入庫提供足夠的空托盤，導(dǎo)致煙包入庫需要等待空托盤組出庫到位后才能執(zhí)行，降低入庫效率。

3　改進措施

分析我車間高架庫設(shè)備布局，和任務(wù)的分配情況以及任務(wù)的類型，對小車環(huán)穿輸送系統(tǒng)控制架構(gòu)進行更改：加入優(yōu)先級控制，在優(yōu)先級相同的情況下采用先申請先執(zhí)行的控制架構(gòu)。

空托盤組入庫任務(wù)是整個系統(tǒng)良好運行的瓶頸，所以確定空托盤組入庫任務(wù)優(yōu)先級最高。空托盤組出庫任務(wù)是為煙包入庫做準(zhǔn)備，同時考慮到出庫任務(wù)會優(yōu)先爭奪小車使用權(quán)，所以確定空托盤組出庫任務(wù)和煙包入庫任務(wù)優(yōu)先級相同，高于煙包出庫任務(wù)。煙包出庫任務(wù)會優(yōu)先爭奪小車使用權(quán)，所以確定煙包出庫任務(wù)優(yōu)先級最低。

最終確定空托盤組入庫任務(wù)優(yōu)先級是5；空托盤組出庫任務(wù)和煙包入庫任務(wù)優(yōu)先級是1；煙包出庫任務(wù)優(yōu)先級是0。

在物流調(diào)度系統(tǒng)中對任務(wù)進行判斷，并在物流和環(huán)穿調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口中增加優(yōu)先級字段，將判斷數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)接口的優(yōu)先級字段。

············

1-12號站臺是環(huán)穿調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)備編碼，在物流調(diào)度系統(tǒng)中對應(yīng)的設(shè)備編碼是105，115， 124，310，305，301，212，210，208，206，204，202。在數(shù)據(jù)傳送字符串后添加一個優(yōu)先級字段。

（1）判斷任務(wù)起始站臺是310，將字符串中優(yōu)先級字段設(shè)為5；任務(wù)起始站臺是115或任務(wù)到達站臺是105和124，將字符串中優(yōu)先級字段設(shè)為1；其它的任務(wù)優(yōu)先級設(shè)為0。發(fā)送字符串成功，返回發(fā)送成功標(biāo)記為0；連續(xù)10次發(fā)送字符串不成功，返回發(fā)送不成功標(biāo)記為1。

（2）對環(huán)穿調(diào)度Acess數(shù)據(jù)庫CARRY_TASK任務(wù)表中增加優(yōu)先級字段，接收物流系統(tǒng)傳送的優(yōu)先級數(shù)據(jù)。

（3）環(huán)穿調(diào)度系統(tǒng)對接收的任務(wù)根據(jù)優(yōu)先級高低進行判斷，優(yōu)先執(zhí)行優(yōu)先級高的任務(wù)。

建立數(shù)集對象TaskGet_RecordSet；從CARRY_TASK表中建立視圖，查詢執(zhí)行狀態(tài)為0和優(yōu)先級是5、1、0的任務(wù)，并把數(shù)據(jù)記錄按優(yōu)先級降序排列，優(yōu)先級相同的按任務(wù)編號升序排列。（實現(xiàn)優(yōu)先級控制，在優(yōu)先級相同的情況下采用先申請先執(zhí)行的控制架構(gòu)。）

如果記錄集不為0（有任務(wù)），讀出第一條記錄，判斷這條任務(wù)不是正在分配和正在下發(fā)，就分配這條任務(wù)。然后更新數(shù)據(jù)庫，關(guān)閉視圖，結(jié)束函數(shù)。

4　結(jié)語

改進后，提升了高架庫整體運行效率：空托盤組入庫及時準(zhǔn)確，消除了堵塞現(xiàn)象，在保障正常出煙的前提下，合理調(diào)配煙包出入庫任務(wù)分配，適當(dāng)降低煙包出庫速度，提升煙包入庫速度。及時執(zhí)行入煙任務(wù)和空托盤組出庫任務(wù)；減少小車空跑現(xiàn)象，在任務(wù)繁忙時小車運行一周可以執(zhí)行兩個任務(wù)（一個入庫，一個出庫），提升單個小車的運行效率。經(jīng)測算，高架庫整體運行效率提升20%左右，每天節(jié)約運行時間1個多小時。

［1］張建民.《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》.高等教育出版社，2007年7月.

［2］聞邦椿.《機械設(shè)計手冊》.機械工業(yè)出版社，2010年1月.

［3］徐正林，劉昌琪.自動化立體倉庫實用設(shè)計手冊》.中國物資出版社，2009年3月.

付永民（1978—），男，漢族，學(xué)士，工程師，主要方向：工業(yè)自動化。河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司許昌卷煙廠。