机器人移动履约系统(RMFS)
RAWSim-O是Robotic Automatic Warehouse Simulation (for) Optimization的缩写,是一个开源RMFS项目。与传统的拣选仓库使用货架和输送机系统不同,RMFS系统核心组成部分是:
a) 可移动的架子,称为吊舱(pods),上面存放着存货
b) 存储位置,表示存储吊舱的存储区域
c) 工作站,其中拣货订单项目从货舱(拣货站)拣货,补货订单存储到货舱(补货站)
d) 移动机器人,可以在吊舱下面移动,并将其运送到工作站
吊舱由机器人在库存区和工作站之间运输。图1显示了存储和拣货过程:补货订单到达后(由一个库存单位(SKU)的多个物理单位组成),机器人将选定的吊舱运送到补货站,补货员将物理单元(unit)储存在吊舱中。类似地,在接收到拣货订单(包括一组订单行,每个订单行对应一个SKU,具有完成订单行所需的相应单元)后,机器人将所选的吊舱运送到拣货站,拣货站在那里拣选订单行的物理单元(unit)。为了完成提货订单,可能需要几个吊舱,因为订单可能有多行。尽管吊舱通常包含多个SKU,但仅用一个吊舱完成提货订单的可能性很小。然后,吊舱在一个或多个工作站处理完后,将被机器人带回库存区域的存储位置。
图1:RMFS系统核心组成部分决策问题
在RMFS系统中,各种优化和分配问题需要实时解决。该系统旨在使工作站的工人保持忙碌,同时尽量减少资源(如机器人)来完成收到的拣货订单。这些问题包括:
a) 机器人的任务、路径、和运动规划
b) 工作站工作流程管理
c) 资源分配问题,系统的资源规划、供应和分配给系统的其他组件
资源分配问题不能看作是一个全局优化问题,而应该看作是一组子问题,这些子问题应该用专门的方法来解决,以使决策能够在在线电子商务环境中进行。以下简要介绍这些决策问题:
订单分配
补货订单分配(ROA):将补货订单分配给补货站
拣货订单分配(POA):将拣货订单分配给拣货站
任务创建
---吊舱选择
补货吊舱选择(RPS):选择吊舱来存储一个补货订单
拣货吊舱选择(PPS):选择吊舱用于在拣选站拣选分配的订单
---吊舱存储分配(PSA):将一个可用的存储位置分配给一个需要返回库存区的吊舱
任务分配(TA)
分配任务创建中的任务和附加的支持任务(如机器人空闲)
路径规划(PP)
机器人执行路径规划
工作站激活(SA)
控制站点的活动时间(例如,根据工作班次或模拟“跳线”选取器(可分配以允许临时增加吞吐量)关闭一些站点)
方法管理(MM)
运行系统中控制机制的交换(例如,在运行期间用不同的控制器替换PSA控制器,以适应不断变化的条件)
上述操作问题的决策是相互关联的。在这里,我们列举两种决策问题之间的关系,它们可能利用协同效应或破坏彼此的效果
POA and PPS
一个目标是最大限度地提高每个处理吊舱(称为堆垛)的平均拣选数量;换句话说,堆垛越高,拣选站需要的吊舱就越少。因此,PPS中订单的pod选择取决于其他订单的拣选站的选择。如果相似的订单被分配到同一个拣货站,可以选择一个吊舱来最大化拣货数量。
PSA, TA and PP:
一个目标是最小化机器人完成所有订单的行程时间,从而减少达到一定吞吐量所需的机器人数量。为此,选择的pods存储位置会影响任务分配和路径查找的性能,因为吊舱存储为就会发生变化。
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