一汽国际物流仓储规划模型与算法PPT课件.ppt

一汽国际物流仓储规划优化系统方案介绍1内容介绍n仓库规划流程n库房业务流程n优化支撑结构n优化方法介绍n系统逻辑结构2仓库规划流程仓库规模确定物流量预测功能区布局资源配置3内容介绍n仓库规划流程n库房业务流程n优化支撑结构n优化方法介绍n系统逻辑结构4库房业务流程5内容介绍n仓库规划流程n库房业务流程n优化支撑结构n优化方法介绍n系统逻辑结构6优化支撑结构仓库规模确定物流量预测功能区布局资源配置神经网络预测法Askin与Standridge提出的简易算法SLP及其相关的计算机辅助算法整数规划或多目标规划7优化支撑结构拣选单分类拣选单分批货物拣选冒泡法或节约里程法TSP路径规划最近插入法库位分配随机分配法和最小费用模型8内容介绍n仓库规划流程n库房业务流程n优化支撑结构n优化方法介绍n系统逻辑结构9优化方法介绍n优化方法选择原则n优化方法n预测方法n仓库规模确定方法nSLP、CRAFT、CORELAPn资源配置方法n库位分配n拣选单分批n路径规划10优化方法选择原则n1、适用性原则n2、理解原则n3、易于实现原则n4、KISS原则11优化方法n物流量预测人工神经网络12人工神经网络模型输出输入 解决预测问题提供了新思路：用人工神经网络方法构造一个适合于非线性发展趋势系统的神经网络预测模型，即先用一神经网络去模拟函数，再用神经网络预测代替函数预测。对于物流系统而言，由于系统的复杂性，各因素的关联性很难用一个准确的数学解析式来描述，神经网络预测模型能较精确的描述因素之间的映射关系而不需要确定的函数形式，因此，神经网络预测方法为物流系统的预测提供了一个新的途径。13优化方法介绍n时间序列神经网络预测模型建立(l)样本的预处理。(2)输入样本（n期的物流量数据）分组。(3)使用选定的神经网络训练算法，训练网络的连接强度。(4)当网络训练完毕后，输入，此时网络的输出即为n+l期的预测值。(5)还原处理。由于神经网络预测时首先对样本进行预处理，在运算得出结果后进行反归一化处理，才能得到有效的预测值。14优化方法介绍n仓储规模确定决定因素：物品数量 存储空间 货架的排数 货架的列数 货架的高度15优化方法介绍n模型及说明16优化方法介绍17优化方法介绍n功能区布局常见方法：1、SLP(系统布置设计)及其相关计算机化布置方法2、EIQ（Entry，Item，Quantity）18优化方法介绍nSLP方法介绍19优化方法介绍n计算机化布置方法1、CRAFT（计算机设施相对定位法）2、CORELAP（计算机关联布置设计）20优化方法介绍CRAFT（计算机设施相对定位法）它通过对现有的平面布置方案中各作业单位两两互换位置，并计算比较交换前后的搬运费用（物流量*距离*单位距离成本），取搬运费用较小的布置为优化候选方案。12432435421优化方法介绍4334133CORELAP（计算机关联布置设计）它是一种构建型算法，这种算法的出发点是部门之间的关系图（输入），布置的目标是实现部门之间最大的密切度。241233512322优化方法介绍n资源配置 设备数量和类型规划是一种较为常见的优化问题，多种方法都可以进行解决，我们根据实际情况选择了两中常见的方法建模来解决这个问题，分别是整数规划和多目标规划。23优化方法介绍n整数规划所求目标表示设备的全寿命周期成本最小;约束1表示最大吨位的设备作业能力满足相应货物作业需求;约束2表示相邻的大吨位的作业设备可以和小吨位的作业设备一起完成相应吨位货物的作业需求。约束3表示设备数量为整数。24i一设备的类别，i=l，2，m;j一设备的型号或吨位，j=1，2，n;cij一i类设备的j型号的全寿命周期成本，该成本是按照经济寿命折算后的年度值，由于不同型号的设备的经济寿命会有所差别，按年度折算之后的数值会更有可比性。xij一i类设备j型号的规划数量;Qeij一表示i类设备j型号的额定起重量(或载重量)(t);Qij一表示i类设备j型号的作业需求量;Vij一表示i类设备j型号的综合能力评价参数，Vij=()。25优化方法介绍n多目标规划一个完整的作业流程由Q项基本作业环节构成，完成每项基本作业环节需要M类搬运设备，每类搬运设备有N种型号 26式中qijk一第i项基本作业环节第j类搬运设备第k种型号设备台时产量，单位为吨/台时。qcijk一第i项基本作业环节第j类搬运设备第k种型号设备每叉叉取的额定载荷，单位为吨/叉。Kijk一第i项基本作业环节第j类搬运设备第k种型号设备的额定载荷利用系数。T wijk一每装卸一叉货物的周期。即一次叉取货物，经提升、位移(纵、横向)、卸下，并将搬运设备回复到下次叉取货物位历经的时间，单位为秒/叉。27式中C为完成作业所需费用，Yijk表示第i项基本作业环节中第j类搬运设备第k种型号设备完成作业所需时间。Cdijk、Cprijk、Cmtijk和Cpfijk分别对应第i项基本作业环节中第j类搬运设备第k种型号设备台时折旧费、台时大修理费、台时经常维修费和台时燃料动力费。根据以上分析，建立基于多目标优化的搬运设备优化配置模型，形式如下：决策变量:Xijk (1=i=Q,1=j=M,1=k=N)28约束条件:(1)决策变量非负，X ijk0。(2)表示第i项基本作业环节中第j类搬运设备第k种型号设备台数Xijk为整数。(3)设备利用率合理，上限在保证完成高峰期任务的前提下避免工作强度过大损害设备寿命，下限保证设备的利用率为一定水平。X ijk Kgrijk x KurijkX ijk Kgrijkx K urijk式中Kgrijk一表示第i项基本作业环节中第j类搬运设备第k种型号设备的完好率 Kurijk、K urijk一表示第i项基本作业环节中第j类搬运设备第k种型号设备 的利用率上下限。(4)满足特殊货物对特定设备型号的需要，例如，有些货物只能用大吨位叉车进行搬运优化方法介绍29优化方法介绍式中QS一决策期内特殊货物搬运量(吨)。(5)各设备搬运量之和等于该时间段内货物的总吞吐量式中E一该时间段内设备总搬运量(吨)。(6)满足最小工作效率在一定的水平式中Q-为所有搬运设备的最小工作能力值。30优化方法介绍n库位分配 货位指派就是以实现物料搬运最优化和提高空间利用率的目标，将货物合理放入物流中心仓库货架的货位上。是提高仓储区作业效率，缩短作业人员的行走距离的一个有效的途径。31优化方法介绍n运费最小原则假设仓库有P个进出口，可存放m种商品，仓库可容纳n个单位的物品，对于物品i，需要Si 空间设：物品i从编号为K的进出口进出的频率是fik；从k号进出口将单位物品i移动单位距离费用是cik存储空间j-k号进出口的距离是dkj32优化方法介绍最小费用模型33优化方法介绍n订单分批 拣货策略的优劣是影响拣货效率的重要因素，在决定采取何种拣货策略时，首先要考虑货物的特性、货物的储存和拣货单位、储存方式、各种拣货方式的优缺点以及适应范围和拣货的设备等等。最常用的两种拣货策略是单一订单拣货和订单分批拣货，另外还有订单分割拣货、拣货员分区拣货等。34优化方法介绍n订单分批 在分批订单生成过程中，必须决定如何从已经到达中的订单中将合适的订单选择出来组成新的订单，使得在这种组合下，拣货的时间会最短。这就是分批算法所要完成的任务，通常情况下，可以使用以下三种算法:1、先到先服务的定量分批算法。2、冒泡算法。3、节约算法。35优化方法介绍n冒泡算法1、选择一个初始的种子2、在限制条件允许下追加订单36优化方法介绍n节约算法 节约算法的理论基础是分批拣货的时间节约，即分批拣货所需要的时间与单张订单分别拣货所需要的时间之和相比较，使总的时间节约最少的组合便是最优的分批方法。克拉克&怀特算法EQUAL算法最大一最小算法1237优化方法介绍n路径规划 路径规划的目标是通过对拣选路径优化，以达到提高拣选效率，降低成本的目标。对于为经过分批的拣选单进行路径规划可以看作是VRP问题；对于经过分批的拣选单进行路径规划可以看作是一个TSP问题。38优化方法介绍nTSP模型及解法设计一条路线通过所要求的节点，要求曲线闭合，且消耗最小39优化方法介绍n最近插入法最近插入法包括4步：1、找到距起始节点最近的节点，与起始节点形成一个回路。2、在剩下的节点中，寻找一个离子回路中某一个节点最近的节点。3、在子回路中找到一条弧，使得在这条弧上加入新节点后增加的消 耗最小。用两条新弧连接新节点与原弧两端的节点，并用新弧替代原有的弧线，形成新的子回路。4、重复步骤2、3直到所有的节点都加入到子回路中。40优化方法介绍nVRP问题及节约算法VRP问题是对一系列顾客需求点设计适当的路线，使车辆有序地通过它们，并满足一定的约束条件下，达到一定的优化目标。41优化方法介绍n节约算法1、形成初始解。2、进行节约度计算。3、进行回路合并。42内容介绍n仓库规划流程n库房业务流程n优化支撑结构n优化方法介绍n系统逻辑结构43系统逻辑结构业务流程1（创建型规划）业务流程2（改善型规划）业务流程n（）业务流程优化模型1优化模型2优化模型.优化模型n优化模型适配器44谢谢45