面向分拣效率的多层流通型配送中心货位指派优化--考虑电梯排队系统的影响

The storage assignment schedule in multi-floor circulated distribution center (which exists at present and will widely exist in the near future) has a key effect on the picking efficiency. The theory and methodology of storage assignment could assist to alleviate the increasing suffering from distribution bottlenecks such as “no storage space available”, etc. The existing research focuses on the single-floor problem, and does not consider the effect of elevators in the down-pattern, and also does not thoroughly elaborate the relationship among various factors, schedule solution and performance with an appropriate angle. Hence this proposal focuses on the following issues: .•Elevator PH queueing model will be developed based on PH type distribution fitting technique. And also, the analytic expression of elevator waiting time at every floor will be derived in order to quantitatively express the impact of the elevator with the help of QBD process and EMC technique..•In light of ‘system decomposition and coordination principle’, three-stage with feedback loop storage assignment satisfactory optimization model for a multi-floor distribution center will be presented. The model - which is picking efficiency oriented - will be presented based on ‘ε constraint method‘, ‘satisfactory optimization theory’ and in the context of considering the elevator’s influence. As an effective solution, algorithm named ‘IAGA&SS’ will be designed. With elevator waiting time as a link, the interaction law among multiple factors like elevator system, storage assignment solution, and multiple objectives can be disclosed by the above model and its operation. .The research findings are desired to provide a theory for multi-floor storage assignment operation..

代表发展趋势的多层流通型配送中心需以“订单快速响应”应对“爆仓”等物流瓶颈现象。货位指派对订单响应的关键作业——“分拣”影响直接，迫切需要建立面向分拣效率的多层货位指派理论与方法。已有研究侧重单层、难以量化下行工况电梯系统影响、缺乏合适角度与方法揭示多层货位指派影响因素、方案、优化目标间的作用机理。据此，项目研究：1、基于PH分布拟合技术，建立下行工况电梯可解析的各层PH型排队模型；运用QBD过程及EMC技术，推导“构成分拣时间且受多层货位指派方案影响”的“电梯等待时间”的解析表达式，使量化电梯系统影响成为可能。2、基于系统分解与协调，运用满意优化、ε约束法、IAGA&SS混合智能算法，以电梯等待时间为纽带，建立多层货位指派三阶段反馈式满意优化模型与算法，为揭示包含电梯系统的货位指派影响因素、方案、分拣效率等优化目标间的相互作用机理提供理论与方法。预期成果可为多层货位指派优化提供理论支撑。

在物流业务量剧增的今天，多层流通型配送中心已成为物流行业的主要建设模式之一，其面临的主要问题即以“快速订单响应”应对“爆仓”等物流瓶颈现象。货位指派对订单响应的关键作业——“分拣”具有直接影响，因此，亟需建立面向分拣效率的多层货位指派优方法。与单层配送中心相同，产品货位指派也是多层配送中心的重要管理内容之一。而多层配送中心并不是单层配送中心的简单叠加，由于受到垂直方向产品运输的影响，其分拣作业比单层配送中心更加复杂。因此，本项目充分考虑下行电梯排队系统的影响，基于分阶段建模的思想，建立了以分拣效率为主要目标的多层配送中心货位指派优化模型。.针对电梯排队系统的相关研究存在“强假设不符合实际，弱假设接近实际却难以推导性能指标”的问题，以及多层货位指派忽略了下行工况电梯的影响，缺乏对电梯排队系统影响分拣效率的量化分析，项目主要包括以下两部分研究内容：. 首先，采用具有良好解析性和通用性的PH分布，将下行电梯排队系统描述为一系列相关的批量到达、批量服务的排队模型，并将其等效转换为到达间隔分布与系统状态x相关的 排队模型。基于此，构建该排队模型的QBD过程并给出生成矩阵，采用矩阵几何方法求得其稳态概率向量，进而得出电梯平均等待时间、平均排队长度等排队系统指标，并分析相关参数对系统指标的影响。.其次，考虑电梯平均等待时间的影响，建立了分阶段的多层货位指派模型。先根据产品间的相关性进行聚类，以“产品群内相关性最大”为目标将产品划分成与楼层数量相同的产品群；然后，分别以“货位重心最低”和“总分拣时间最小”为目标构建了两阶段模型，将产品群先指派到各楼层，再对其层内货位进行优化，并设计了智能进化算法对模型进行求解。. 最后，基于多层配送中心A的案例数据，运用本文提出的模型和算法进行了货位指派优化，验证了上述电梯排队模型和货位指派模型及算法的有效性。