本文是一篇机械论文，本课题的研究为双伸位立体仓库在货位分配问题与堆垛机的任务调度方面提出了可行的优化方案，综合着重考虑了与生产制造产业向对接的仓储环境，对于提升立体仓库的管理水平、作业效率和成本控制具有重要意义。帮助企业实现仓库运作的自动化、智能化管理。对企业向智能制造的目标转型起到了一定的促进作用。
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
制造业是我国经济的重要组成部分，是立国之本、兴国之器、强国之基[1]。逐步向集成化、智能化、信息化转型，是全世界制造业顺应时代发展大潮的必然结果。面对“工业4.0”时代的到来，我国提出“中国制造2025”战略以应对高端制造业领域的市场竞争。在当代工业生产企业的运营流程里，仓储是重要的一环。得益于现代科学技术的飞快进步与市场经济体制的不断健全，社会经济发展迅猛。但是，随着传统工业逐步向智能制造转型，企业物流储存成本逐渐升高，对于仓储效率的要求愈加严苛，立体仓库应运而生[2]。
对于众多企业而言，能否避免被时代洪流淘汰，取决于其自动化水平的高低[3]。美国、日本等发达国家由人工为主到智能机器人代替人工完成工作的生产模式转变已基本完成[4]。在中国，为了避免在向自动化、一体化发展的经济环境中淘汰，在传统机械制造业、石油化工行业、先进汽车制造产业等，立体仓库凭借其快速高效、低耗安全的优势得到广泛应用。对于制造业配套产业的仓储物流而言，一般的人工半机械化仓储形式不再能适应工厂日益增长的仓储需求，特别是在记录准确性，运行效率和时间成本等方面严重滞后。传统的“按序入库”、“逐层置物”原则的缺点暴露无遗。在紧凑的生产过程中，为做到高速且准确无误的实现所需材料、生产成品的出入库工作，具有更高效率的自动化立体仓库逐渐投入到使用中[5-6]。如图1-1所示，目前自动化立体仓库大多已采用无人工作环境，通过高度集成的智能管理系统下达指令控制高层货架、巷道、堆垛机配合无人AGV等自动化设备，实现高效存储、提高仓储记录的准确性，并通过算法优化存储货位与出入库顺序从而提高整个仓库的鲁棒性[7-8]。
机械论文怎么写
................................
1.2 国内外技术研究现状
1.2.1 智能立体仓库布局设计
着眼此前对于立体仓库布局的研究较少，大多考虑的重点均为对堆垛机的结构设计与对高层货架刚性承载能力的优化等。Rosenblatt和Eynan等[20]以货物种类为出发点，从统计学的角度出发，任务将货物分类时类别需要控制在10类以下，才能保证仓库的运行效率能够达到最优，否则过于精细冗杂的货物分类会影响整个仓库的运行效率。关于自动化立体仓库布局优化的研究，2014年，陈硕、林立霖等[21]尝试借助Flexsim软件构建了立体仓库的三维模型，通过仿真分析堆垛机的布局，尝试提高仓库的工作效率。2021年，王治腾等人[22]针对性的选择Fishbone布局，如图1-2所示，将整个仓库在空间上划分四个等腰三角形区域。该布局可以有效减少AGV设备运行时的移动距离，与传统的普通布局空间相比，减少了约20%。Kouloughli S.等人[23] 通过分析循环时间和缩短存取距离以提高多通道AS/RS系统的性能和效率。Banu Y. E.[24]使用ARENA 12模拟软件在不同场景下，以平均循环时间、堆垛机平均利用率、AGV队列等待时间等性能指标设计AVS/RS存储系统，有助于对不同的立体仓库布局进行量化评估[25]。Zakka U. R.等人[26]设计双叉堆垛自动存取系统(AS/RS)，提高立体仓库的吞吐量并提高了堆垛机的运行性能，但响应间较传统单叉堆垛机更长。
1.2.2 立体仓库货位分配
以提高整体作业效率，便于管理为出发点[27]，自动化立体仓库要求对仓储货位的动态分配进行优化，以达到增强货架稳定性[28]，缩短存储时间，提高运作效率的目的[29]。近几年随着自动化立体仓库的概念升级和技术进步，货位分配一直被视为研究的核心问题，因此一直是各国学者的研究重心。
......................
第2章 双伸位立体仓库布局模型分析
2.1 立体仓库构成设计
立体仓库是一种利用现代自动化设备和技术，实现对货物合理存储，并高效管理的大型物流仓储设备[64]，如图2-1所示。自动化立体仓库以多层货架为基础，堆垛机为存取装置，借助AGV叉车、传送带出入库台实现搬运工作，通过先进的计算机技术实现控制和调度。
自动化立体仓库的构成通常包括五个部分:
(1) 存储系统
于自动化立体仓库而言，存储系统是仓库建设的基础，由高层货架、料箱(或托盘)组成，用于存放货物。高层货架能够有效利用垂直空间，提高仓库的存储密度和工作效率。一般的高层货架包含无动力、有动力两种。其中无动力货架中单元式货架占主要地位，又分为轻、中以及重型货架，整体式货架使用较少。有动力货架多通过电动机驱动，分为移动式、提升式和输送式货架等。本研究课题基于内外两层的双伸货位的重型单元式货架储存系统展开。
(2) 运输系统
立体仓库的运输系统是指通过输送带、自动导引车、自动堆垛机、AGV等设备，在仓库内部实现货物的自动化输送、存储和分拣。这些系统能够提高仓库的货物处理效率、减少人力成本，实现仓库自动化管理。选择合适的货物输送系统，能够提升仓库的整体运作效率和效益。
(3) 存取系统
货物存取系统是指在垂直空间内实现货物的存储、取货和分拣的系统，主要包括自动堆垛机、货架系统、提升机等设备。这些系统能够有效利用立体空间，提高存储密度和存取效率。
..............................
2.2 自动化立体仓库存储策略分析
立体仓库的货物存储策略是对根据货架的不同与企业的需求对入库货物的存储方式进行规划，主要包括:
(1) 随机存储:货物在仓库中存储时不按照特定的顺序或规则进行排列，而是根据可用的存储空间随机放置。这种存储方式比较传统，适用于货物种类繁多、需求不确定的情况，能够灵活应对不同的存储需求，往往由工人直接完成，会导致在出入库任务进行繁复混乱。
(2) 分类存储:货物按照特定的分类标准进行存储，例如按照货物类型、尺寸、重量或过期日期等进行分类存放。这种存储方式有利于提高仓库的存取效率，减少货物损坏和混乱的风险。
(3) 混合存储:结合随机存储和分类存储的特点，根据货物属性和需求灵活选择存储方式，以达到最佳的存储效果。此类存储方式可以充分利用货架空间。
(4) 临时存储:为了应对临时性需求或特殊情况，对货物进行临时性存放，等待后续处理或分拣。
通过细致的分类和灵活的组合，自动化立体仓库可以根据具体情况选择最适合的存储策略，以实现高效的货物管理和流通。
..........................
第3章 双伸位立体仓库货位分配优化方法研究 ................................ 17
3.1 货位分配方式与优化原则 ................................ 17
3.2 双伸位立体仓库货位分配模型 ................................ 18
第4章 双伸位立体仓库堆垛机调度方法优化 ...................... 37
4.1 堆垛机调度作业模式与冲突避免 ....................... 37
4.2 堆垛机调度模型 .................................. 38
第5章 双伸位立体仓库管理系统(WMS)开发 .................... 49
5.1 系统相关技术分析 ............................... 49
5.2 仓储管理系统整体框架设计与实现 ................... 50
第5章 双伸位立体仓库管理系统(WMS)开发
5.1 系统相关技术分析
本文采用SpringBoot作为后端Java开发框架，其优势在于其能够快速搭建应用程序、简化开发过程、提高开发效率、减少错误。以Vue.js作为构建用户界面的前端JavaScript框架，如图5-1所示。Vue框架得益于MVVM结构在数据双向绑定、分离视图和逻辑、提高复用性的优势[78，83]，便于在开发过程中与three.js等第三方库以及优化算法项目整合。
机械论文参考
由于立体仓库管理系统中的数据信息具有数量庞大、重复性高，对响应速度要求高但数据结构较简单的特点。考虑到MySQL稳定、高效、能够处理大量的数据读写操作的特性且支持大量的并发连接，确保数据的快速访问和高效处理。因此以MySQL作为后端数据库。
为了便于立体仓库在浏览器端的数字孪生模型的呈现，本文选择基于WebGL技术的Three.js作为前端三维图形库。Three.js能够在Web页面上高效且灵活地渲染和展示三维图形。立体仓库所建立的三维模型中，包含复杂的货架、堆垛机以及货架上大量的货物模型，使用Three.js库可以通过其对象重用、资源预加载等技术保证在高复杂度场景下的性能稳定[84]。
...........................
第6章 结论与展望
6.1 结论
立体仓库凭借其高度集成化、自动化的特点，有效减少劳动力，降低企业的运营成本，在现代制造物流业逐渐占据重要地位。得益于计算机辅助相关技术的革新与自动化技术的发展，立体仓库在检索策略，堆垛机智能控制等方面逐渐积累了完善的经验和技术。本文聚焦于面向制造企业生产车间的仓储环境，针对双伸位立体仓库的货位分配优化问题与堆垛机调度方法的改进进行了深入研究。主要研究工作包括以下四部分:
(1) 结合离散制造企业的生产需求，调研自动化立体仓库的分类与应用场景。选择在存储密度与作业效率等方面均具有显著优势的双伸位布局模式立体仓库为研究对象，研究双伸位布局模式立体仓库的货位分配策略对仓库整体运行效率的影响，分析了传统堆垛机先到达先服务工作原则的弊端，探索混合作业任务模式的可行性，并设计了立体仓库的出入库流程。
(2) 根据双伸位立体仓库布局与离散制造企业的实际使用场景，以货架稳定性、仓库作业效率和货物相关性三个要求为出发点，对立体仓库的货位分配原则进行数学描述，构建了总优化目标，选择以层次分析(AHP)法为几种货位分配原则确定权重。针对传统人工蜂群算法容易陷入局部最优，收敛速度慢的缺陷，提出一种改进人工蜂群算法(IABC)，引入个体历史最优蜜源与群体最优蜜源方向改进引领蜂搜索范围，提高算法的局部搜索能力，避免容易陷入局部最优解的问题。引入温度变化因子，自适应调整算法搜索范围，强化算法前期的种群多样性，提升后期收敛速度。采用6种测试函数与遗传算法和传统ABC算法进行优化对比，验证IABC算法的可行性与优越性，并将其用于求解立体仓库的货位分配优化问题仿真结果表明在迭代速度与解集质量方面有显著提升，满足货位分配要求，有效提高仓库存储效率与空间利用率，简化作业流程，实现降本增效。
参考文献（略）