本文是一篇计算机论文，本文首先研究了天牛须算法的离散化方法，接着通过引入种群初始化策略及位置更新策略对离散天牛须算法进行了改进。然后对仓储管理系统进行了深入研究，分析了仓储管理系统的需求及业务流程，探讨了影响仓库效率的出库业务中的拣料问题进行了深入研究。在此基础上，建立了仓储管理系统的拣料路径相关数学模型，提出并实现了基于改进的离散型天牛须搜索的拣料路径算法，设计并实现了基于天牛须搜索算法的仓储管理系统。
第一章 绪论
1.1研究背景和意义
随着社会科学技术和经济水平的不断发展，互联网技术发展迅猛，信息化管理逐渐成为了现代社会发展的主流方向。各行各业的信息化尤其是传统产业的信息化，成为了提高企业竞争力、生成效率以及降低企业运营成本的有力保障。
仓储是传统行业尤其是以制造加工为主的生产制造业不可或缺的一部分，其信息化程度的高低影响着企业运营效益。随着社会经济的飞速发展和工业生产速度的加快，仓库中物料的入库及出库更为频繁。因此，仓储信息管理的重要性也逐步增加。传统的仓储管理主要依靠人工进行，通过人工进行手动记录，构建一个以纸张为基础的、非自动的系统来进行记录并跟踪仓库中的物料。从入库开始到出库为止的入库收料、物料质检、在库盘点、物料在库状况及出库物料分拣等一系列的作业都是由人工手动完成。这种管理方式存在诸如作业时间长且效率低、人力成本高、错误率高等一系列缺点，同时导致了信息更新速度慢，各个环节信息不对称、不匹配，对企业的流程运转及经济效益造成了极大的影响。传统的仓储管理方式的信息化水平是制约企业进一步发展的主要因素。
随着市场及企业规模的不断扩大发展，仓库中物料的种类及数量也随之增加，仓储管理系统越来越受到企业的重视，同时对仓库作业效率的要求也逐步增加。然而，随着出、入库任务的增长，只能够提供基础信息采集、记录及管理功能的仓储管理系统无法进一步提升仓库作业效率。出库拣料作业是仓储作业中的核心环节，该环节效率的高低对整个仓储作业的效率有着巨大的影响[2]。如果能够通过一定的策略和路径优化来提高物料的拣取效率，就能够在一定程度上提高仓库作业效率，同时也能减少拣料员的劳动量。在整个拣选物料的过程中，拣料员在拣料过程中行走的时间占比最大，故减少拣料员的行走时间可以有效的提高拣料效率。因此，拣料路径优化是整个仓库拣料中最主要的部分，是提升仓库作业效率的关键。
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1.2国内外研究现状
1.2.1 仓储管理系统的国内外研究现状
仓储管理是指对仓库进行有效的管理，其中包括货位优化，出入库优化，仓库分区等等工作，其目的在于保证仓库能够高效的进行货物出入库等仓库管理操作，降低仓库运营成本，确保企业正常的进行生产经营活动。
仓储管理系统作为仓库信息化建设的具体实现形式，是企业供应链以及企业生产商品物流的重要组成部分，主要作用是控制企业生产所使用原材料和成品的运送及储存等一系列与仓库相关的事物，其中包括发货、收货、入库、出库、库存盘点和货位优化等事务。仓储管理系统通常使用自动识别技术和数据采集技术，如无线局域网、条形码扫描仪、PDA 和射频识别（RFID）有效地监控物料的流动。一旦数据被收集，仓储管理系统便将数据传输到中央数据库，数据库可以提供有用的关于货物在仓库的状态信息。
从应用角度对国内企业的仓储管理系统进行分析[4]，主要分为以下三类，第一类是以货物配送和原材料存储为目标的仓储管理系统，这是国内最常见的系统，其主要服务于生产制造企业中产品的配送和供应链中原材料的存储；第二类仓储管理系统往往集成于企业当中，作为的一个子系统，这类系统相对于第一类系统更加规范和准确，能够协调不同仓储设备之间的运作，提高仓库运营效率；第三类仓储管理系统主要出现在大型物流公司当中，这类系统一般由规范化的货物计费系统、货物管理系统和客户关系管理系统组成，大型物流公司可以根据这些系统所提供的数据及时调整仓库的使用，目标在于建立一个服务于整个社会的物流仓储平台，从而获得较大的收益。上述三种系统仅仅从使用类型和规模大小进行了简单的分类，这些分类也充分证明了我国仓储管理系统建设方面还没有一个规范化的流程，不同的企业往往根据企业自身状况建设自己的平台造成不同平台之间可复用性较差，但这种现象在一定程度上促进了中国仓储业向前发展[5]。
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第二章 天牛须搜索算法的离散化及其在 TSP 问题中的应用
2.1天牛须搜索算法
2.1.1 算法基本思想
天牛须搜索算法（Beetle Antennae Search-BAS）是由 JIANG 等人于 2017 年提出的一种新型生物启发式算法。该算法受到了天牛觅食过程的启发，如图 2.1 所示，模拟了天牛觅食时的探测行为和搜寻行为。天牛在觅食时并不知道食物的所在位置，而是通过气味的强弱来寻找食物的大致方向。天牛有左右两个触须用来感知左右两侧的气味，通过左右两个触须所探测到的气味的强弱来判断食物在自身的左右位置。如果左侧触须探测到的气味强度大于右侧，则天牛向左触须方向移动一段距离，否则，天牛向右侧触须方向移动一段距离。移动一段距离后，天牛再次使用左右触须进行探测并进行移动，直至找到气味最强即食物的位置。天牛觅食的过程即为全局寻优的过程，与模拟退火算法、粒子群算法、遗传算法等智能优化算法类似，BAS 算法无需知道函数的具体形式及梯度信息，就可实现高效寻优。但 BAS 算法与其他算法相比较，通过一个个体即一只天牛就可以实现寻优，这大大降低了算法的运算量，提高了算法效率。
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2.2求解 TSP 问题的离散型天牛须搜索算法
天牛须搜索算法（简称 BAS）具有计算量小，优化速度快，参数少，易于实现等优点，目前已在微电网能量管理、灾害损失预测、无线传感其网络覆盖等领域广泛应用。但 BAS 算法中相关参数大部分属于连续实数域，因此主要用于求解连续空间的问题。 目前有关 BAS 算法的研究和应用还较少，还没有将其应用于求解 TSP 问题。虽然 BAS是一种有效的优化算法，但标准 BAS 算法的模型并不能够直接适用于求解诸如 TSP 问题的离散的组合优化问题。因此，本文设计新的更新算子，提出一种离散型的天牛须搜索算法，使其能够解决离散型的组合优化问题，并对其进行仿真验证分析。
2.2.1 TSP 问题
旅行商问题[22]又被称为 TSP 问题，已被证实为一个 NP-hard 问题，直至今日尚未彻底解决。问题的具体描述如下：给出若干个城市以及每个城市间的距离，现一个推销商要去各个城市推销货物，推销商随机选择一个出发的城市，并且要求最终要返回该出发的城市。同时还要求每个城市都必须经过且只能经过一次。最终要求找出一个最短推销路线，在满足条件的同时使得推销商行走的距离最短。该问题已经应用于诸多领域，例如物流配送、电路设计、交通运输等领域，因此，找到解决该问题的方法尤为重要。随着城市数量的增加，可行解成指数规模增加，采用穷举法等方法耗费时间长。因此，国内外学者主要采用近似算法或启发式算法。本文中，采用离散的天牛须搜索算法尝试解决。
2.2.2 BAS 算法的离散化
TSP 问题属于离散型问题，BAS 算法中相关参数大部分属于连续实数域[23]。为了求解 TSP问题，首先要对 BAS 算法进行离散化处理，因此，提出了离散型天牛须搜索算法[24]，记为DBSAS，其主要思想如下：
(1) 天牛个体的位置
在多维空间中，每一个天牛个体的位置对应 TSP 问题中的一个解，即一条可行的路径编码[25]。设第????个个体的位置为????????= (????????1, ????????2, . . . , ????????????)，其中????????1, ????????2, . . . , ????????????表示????个城市的编号，表示个体从城市????????1出发并依次经过????????2, . . . , ????????????，最后回到出发点????????1[26]。
交换操作[28]的具体实现为在当前天牛个体中随机选择两个元素进行交换，重复????次，得到的结果即为天牛左须的位置，再次重复以上操作，生成的另一个新解为天牛右须的位置。
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第三章 离散型天牛须搜索算法的改进 ......................... 16
3.1算法改进策略 ............................................. 16
3.1.1 种群初始化策略 ..................................... 16
3.1.2 个体位置更新策略 ................................... 17
第四章 基于改进 DBSAS 的仓储管理系统的设计 ............................ 23
4.1需求分析 .................................... 23
4.1.1 业务需求分析 ............................... 23
4.1.2 功能需求 ................................. 26
第五章 仓储管理系统的实现与测试 ................................... 42
5.1各功能模块的实现 .......................... 42
5.1.1 入库管理模块 ......................................... 42
5.1.2 出库管理模块 ........................ 43
第五章 仓储管理系统的实现与测试
5.1各功能模块的实现
本章节的内容主要为对系统功能模块的实现，明确了系统的需求后，对仓储管理系统的各个功能模块进行了开发与实现。该系统目前已在苏州某公司正式投入运行。由于仓储管理系统的功能模块较多，本章节仅对较为重要的几个功能进行了展示。
5.1.1 入库管理模块
入库管理模块中，包含了对收料单据的新增、修改、删除等操作，当物料需要入库时，仓库人员在核验送货单和实际物料一致后，点击 Transfer PK 产生相应的收料单，并将物料信息录入系统，录入完成后 Close PK 关闭收料单，完成收料。收料界面如图 5.1、图 5.2 所示。
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第六章 总结与展望
6.1总结
在经济全球化的不断加深的背景下，信息化逐渐成为各项各业保持快速发展必不可少的条件。仓储管理作为传统行业的一个重要环节，其信息化程度的高低对企业的有着深远影响。本文首先研究了天牛须算法的离散化方法，接着通过引入种群初始化策略及位置更新策略对离散天牛须算法进行了改进。然后对仓储管理系统进行了深入研究，分析了仓储管理系统的需求及业务流程，探讨了影响仓库效率的出库业务中的拣料问题进行了深入研究。在此基础上，建立了仓储管理系统的拣料路径相关数学模型，提出并实现了基于改进的离散型天牛须搜索的拣料路径算法，设计并实现了基于天牛须搜索算法的仓储管理系统。本文主要工作如下：
（1）针对组合优化问题，提出了离散型的天牛须搜索算法，使其能够适用于旅行商问题。实验结果表明了离散天牛须搜索算法的有效性。
（2）通过引入种群初始化策略及位置更新策略，提出了一种改进的离散型天牛须搜索算法。TSP 问题上的实验结果表明改进的天牛须搜索算法可以有效地解决 TSP 问题，且算法的收敛速度较快，寻优能力和稳定性更好。
（3）将改进的离散天牛须搜索算法应用到仓储系统的拣选路径优化问题中。分析了仓储系统拣选路径问题，建立了基于拣选路径优化模型，提出并实现了基于改进天牛须搜索的拣料路径优化算法，并进行了仿真实验，结果表明了该算法的有效性。
（4）对仓储管理系统的业务流程和需求进行了分析总结，结合实际情况，基于 C/S 架构、Visual Studio2015、Oracle 数据库软件操作平台，开发了仓储管理系统。该系统实现了仓库管理的信息化、规范化，提高了仓储作业的效率。
参考文献（略）