摘 要

现代工业系统随着生产规模的扩大、生产自动化水平的提高，立体仓库的规模越来越大，多AGV小车的运用越来越广泛。在本文所研究的直达式立体仓库中，AGV小车运输货物时无需经过堆垛起重机等设备的上下料，AGV小车能够直接实现装载、卸货与运输的功能，节省大量的占地空间。在立体仓库中运用多AGV小车作业的目的正是提高生产系统整体的工作效率，而AGV小车的调度是其中的重要一环。

本文运用将实时任务调度的问题转换为比较简单的一系列离散的静态任务调度优化问题，使AGV小车动态调度得以实现。对于批量静态调度问题，本文采用遗传算法进行任务序列的优化。在理论分析之后使用Visual Studio 2013开发平台设计出交互式调度系统，能够根据用户输入的小车信息与任务信息输出一个相对最优的任务解序列。

关键词：多AGV；遗传算法；调度

Abstract

With the enlargement of production scale and the improvement of production automation level, the scale of three-dimensional warehouse is more and more large, and the use of multi-AGVs is more and more extensive. In the direct-type warehouse, which is researched in this paper, AGV can carry the function of loading, unloading and transporting without the upper and lower material of the stacker and cranes. This can save a lot of space of goods. The purpose of using multi-AGVs in stereoscopic warehouse is to improve the efficiency of production system as a whole. And the scheduling of multi-AGVs is an important part of it.

In this paper, the problem of real-time task scheduling is converted into a relatively simple series of discrete static task scheduling optimization problems, so that the dynamic scheduling of multi-AGVs can be realized. For static scheduling problem, genetic algorithm is used to optimize the task sequence. After theoretical analysis, this study uses Visual Studio 2013 development platform to design an interactive scheduling system. It can output a relatively optimal task solution sequence according to the information of AGVs and tasks.

Key words: multi-AGVs; genetic algorithm; scheduling

目 录

摘 要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文研究的基本内容 2

2 多AGV调度过程分析与调度模型的建立 4

2.1 多AGV的调度过程 4

2.1.1 多AGV调度问题的提出 4

2.1.2 AGV作业执行过程 5

2.2 多AGV动态调度问题分析 5

2.3 调度模型的建立 6

3 基于遗传算法的多AGV动态调度优化算法设计 9

3.1 AGV调度算法的选择 9

3.2 遗传算法的核心思想 9

3.3 多AGV静态调度过程 10

3.3.1 立体仓库货位坐标的编码过程 10

3.3.2 高适应度个体的选择 11

3.3.3 父代个体基因的交叉过程 13

3.3.4 个体基因的变异过程 14

3.3.5 下一计算子代的竞争与产生过程 16

3.4 多AGV动态调度的实现 16

4 VS平台下基于C#的调度系统的实现过程 18

4.1 系统开发运行环境 18

4.2 系统实现过程 18

5 仿真结果与分析 20

6 经济性与环保性分析 23

7 总结与展望 24

7.1 课题研究的主要工作、结论 24

7.2 尚待研究解决的问题 24

致 谢 26

参考文献 27

附录A 28

附录B 30

附录C 33

1 绪论

1.1 研究背景及意义

我国实体经济的发展从高速发展阶段进入高质量发展阶段，物流中储运系统的更新对各大企业的发展具有重要意义，而物料储运系统中的立体仓库已经是全球发展的主要储货系统。立体仓库是货架自动化立体仓库的简称。立体仓库一般是几层或者十几层的货架储存单元，通过计算机精确定位与系统的程序分析，并使用相应的搬运设备进行出入货物操作作业的仓库^[1]。立体仓库一般都较高。其高度一般在5米以上，对于大型立体仓库，为了存储更多的货物，有时高度能够达到40米。

现如今，立体仓库的运用越来越广泛，涉及到的领域也越来越多，立体仓库的类型与其形式也呈多样性发展。而对于现在时间成本的提高与准确高效的需求，对于大货物大物流的立体仓库中人工已经完全无法实现对货物的装载与转运，必须依靠机械进行作业。因而AGV小车、堆垛机等自动搬运设备就不可避免的出现在货储仓库之中。AGV小车也称为自动导引运输车，是指以可充电的蓄电池为动力能源、装备有自动导引设备以保证精度、能够沿着规划好的路径行驶且无需驾驶员的搬运车^[2]。这不仅能节省大量的人工劳动力，而且能够避免人工在装载与转运货物时出现的意外伤亡情况。AGV小车在货储仓库中有诸多优势，它由计算机、电控设备、激光反射板等控制，自动化程度高，还可以实现自动充电功能，有方便、美观，占地面积少等特点。

直达式立体仓库是指AGV小车运输货物时无需经过堆垛起重机等设备的上下料，AGV小车能够直接实现装载、卸货与运输的功能。减少了相应的成本，也能够节省大量的仓库空间，使仓库能够存储更多的货物。小车空载时能够在货架下面自由行走，克服了导轨式、磁条导引式等AGV小车只能沿固定轨道行驶的缺点。实际制造生产过程中，在优化立体仓库布局，增加货位数量以减少相应成本的同时，对于物料的搬运过程也是整个生产中非常重要的一部分，该部分包括了生产所需的各种原材料的搬运，生产出来的成品的装卸与运输，会大大增加生产过程中的时间成本^[3]。这就需要改善物料成品等在装卸、搬运和存储过程中的管理及自动化程度，以提高整个生产效率，达到减少成本的目的。

纵观当前各个企业的规模，单AGV进行立体仓库的作业已经无法满足规模庞大的各种仓库，而且单AGV的研究也比较基础简单，已经无法成为研究课题，对于多AGV的研究则成为此领域的热潮。多AGV小车同时作业能够大幅度降低高度自动化的流水生产线中的时间成本，对于大批量任务的处理也会更加快速，将多辆AGV小车集成到一个系统中也能够提高生产过程中的管理水品。对于小型立体仓库来说，在物流分拣时，直达式立体仓库能够更加高效的达到转运装卸的目的，而且能够省去堆垛机的空间占用，扩大仓库的货位数量，能节约一定量的成本。控制调度时也只需要对AGV小车进行调度，方便快捷。具有一定的研究意义。

1.2 国内外研究现状

对于国内外AGV小车的发展，由于技术积累的问题，国外的AGV还是要优于国内的AGV小车的。调度的准确性、AGV运行时导航的精确度、行走时车体自身稳定性、可控性以及方案的思路都比国内要好。但是现在国内也越来越重视AGV小车的生产研发，市场占比也越来越大，此领域内的研究我国也在慢慢追赶。