1 问题阐述某智能仓库，有两个巷道，4排货架，中间两排货架并排在一起，每排货架有200货格，其中长20个，高10个，每个货格尺寸为300cm*300cm，堆垛机行进速度与升降为0~1.6米/秒，行进过程可以升降，堆垛机存取货物时只有一个出口，智能仓库存放10类物品，这10类物品需求量不同，假设不同需求，设计这10类物品如何存放，占多少货格，取货速度能达到最优。

2 自动化立体仓库简介自动化立体仓库是机械、电气与信息技术相结合的产品。

它主要由货物储存系统、货物存取和传送系统、控制和管理等三大系统组成，还有与之配套的供电系统、空调系统、消防报警系统、称重系统、信息系统等。

2.1 自动化立体仓库的构成一个比较完善的自动化立体仓库主要由货物储存系统、货物存取和传送系统、控制和管理等三大系统组成：(1)货物储存系统，用于货物存放和周转的货物储存的系统，如高层货架及托盘、货箱；(2)货物存取和传送系统，用于出入库作业的货物存取和传送，如堆垛机、输送带、装卸机；(3)入出库分配系统，进行货物的出入库分配，如辊式、链式输送机、分配车、升降机等。

除此之外，一个自动化立体仓库需有与之配套的辅助系统：(1)自控系统，由计算机控制的入出库设备、分配系统以及各种检测、保险机构的全部电控装置组成；(2)计算机管理系统，用来管理仓库的信息管理、数据分析、合理管理货位、设备运行、库存情况等；(3)入出库频率不高的立体仓库几个巷道可共用一台堆垛机，此时应配备堆垛机转轨设备，如转轨车。

2.2 自动化立体仓库的分类自动化立体仓库是一个复杂的综合自动化系统，作为一种特定的仓库形式，一般有以下几种分类形式。

1．按建筑形式分类按建筑形式可以分为整体式和分离式。

整体式指货架除了储存货物外，还可以作为建筑物的支撑结构，构成建筑物的一个部分，即库房货架形成一体化结构。

分离式是指储存货物的货架独立存在，建在建筑物内部，它可以将现有的建筑物改造为自动化仓库，也可以将货架拆除，使建筑物用于其他目的。

2．按货物存取形式分类按货物存取形式分为单元货架式、拣选货架式。

单元货架式是一种常见的结构。

货物放在标准容器中或托盘上存储，出入库都以整个单元进行。

所用的物料搬运机械式适用于整个单元搬运的，例如带伸缩货叉的巷道堆垛机、高架叉车等。

3．按货架构造形式分类按货架构造形式分类可分为单元货格式、贯通式、阁楼式、屏挂式、移动式、旋转式、驶入式和悬臂式货架仓库。

单元货格式仓库是使用最广、适用性较强的一种仓库形式。

其特点是货架沿仓库的宽度方向分成若干排，每两排货架为一组，期间有一条巷道供堆垛机或其他起重机作业，每排货架沿着仓库纵长方向分为数列，沿垂直方向又分为若干层，从而形成大量货格，用以存储货物。

4．按在生产和流通中的作用分类按在生产和流通中的作用可以分为生产性仓库和流通性仓库。

生产性仓库是指工厂内部为了协调工序和工序、车间和车间、外购件和自制件间物流的不平衡而建立的仓库，它能保证各生产工序间进行有节奏的生产；流通性仓库是一种服务性仓库，它是企业为了调节生产厂家和用户间的供需平衡而建立的仓库。

3 自动化立体仓库货位优化管理为了适应当今客户快速和频繁的配送要求，物流中心的拣选作业必须比以前更快而且更有效率，理想的拣选作业的解决方案，是将恰当的设备和～种拣选方法相结合。

但是，为了更加有效地拣选，我们同时也一定要把存放单元放入正确的地方——即货位优化。

将货品位置最优化，可以减少货物搬运的成本，降低货物在存储过程及搬运过程中的损耗，从而降低物流业务本身的成本，提高收益。

随着现代物流技术的发展，一种与所谓的“仓库关键业绩指标(Warehouse Key PerformanceIndicator)’’，即生产率、运送精度、库存周转、入库时间、订单履行时间和存储密度紧密关联的货位优化(Slotting Optimization)已经被提出。

货位优化追求不同设备和货架类型特征、货品分组、货位规划、人工成本等因素以实现最佳的货位布局，能有效掌握商品变化，将成本节约最大化。

货位优化管理为正在营运的仓库挖掘效率和成本，并为一个建设中的配送中心或仓库提供营运前的关键管理做准备。

由于很少的仓库管理系统(WMS)和计算机系统能够支持储位优化管理，因此当前大约80％的配送中心或仓库不能够进行正确的货位优化。

3 自动化立体仓库的布局自动化立体仓库的出现是物流技术的一个划时代的革新。

它不仅彻底改变了仓储行业劳动密集、效率低下的落后面貌，而且大大拓展了仓库功能，使之从单纯的保管型向综合的流通型方向发展。

自动化立体仓库具有普通仓库无法比拟的优越性。

首先是节约空间、节约劳动力。

据国际仓库自动化会议资料：以库存11000托盘、月吞吐10000托盘的冷库为例，自动化立体仓库与普通仓库比较情况为：用地面积为13％、工作人员为21．9％、吞吐成本为55．7％；立体仓库的单位面积存储量为普通仓库的4到7倍；其次是提高仓库管理水平，减少货损，优化、降低库存，缩短周转期，节约资金。

3.1 自动化立体仓库分类简介(1)按货格内的货位数进行分类。

以这种分类方式，自动化立体仓库可以分为单货位式货架和多货位式货架两种。

单货位式货架对货物单元的外形结构要求较低，单面和双面托盘均适用，有的货物也可以直接放入货格；多货位式货架不适用于双面托盘，而且要求托盘叉孔高度能满足堆垛机的升降要求，这种货架对货格利用较好，能比单货位式货架存储更多的货位。

(2)按货架高度分类。

按这种分类原则，自动化立体仓库可以分为高层立体货架(>12米)、中层立体货架(5—12米)、底层立体货架(<5米)三种。

3.2 货位存储策略良好的存储策略可以减少出入库移动的距离、缩短作业时间，甚至能够充分利用存储空间。

一般自动化立体仓库常见的存储策略有定位存放、随机储放、分类储放、分类随机储放与共享储放等五种。

1．定位存放在这种储放策略下，每一个存储的货物都有其固定的储位，货物之间不能互用储位。

因此须规定每一项货位的储位容量必大于其可能的最大在库量。

定位储放的优点：货物的储位可按照周转率大小或出货频率来安排，以缩短出入库的搬运距离。

可针对各种货品的特性作储位的安排调整，将不同货品特性间的相互影响减到最小。

缺点是储位必须按各项货品的最大在库量来设计自动化立体仓库。

总之，定位储放易管理、需时少，但费空间。

所以该种策略适用于厂房空间大或者多种少量商品的存放。

2．随机储放以这种存储策略，每一个货品被指派存放的位置都是经由随机过程所产生的，而且可以随机改变。

即任何物品可以被存放在任何可以利用的位置。

随机存放原则通常按货品入库的时间顺序储放于靠近出入口的位置。

优点：由于储位可共享，因此只需要按所有库存货品最大在库量设计即可，存储空间的使用效率较高。

缺点：货品的出入库管理以及盘点工作的进行比较困难。

3．分类储放所有的储放货品按照一定的特性加以分类，每一类货品都有固定存放的位置，而同属一类的不同货品又可以按一定的法则来分配货位。

分类存储通常按产品相关性、流动性、产品尺寸、重量或产品特性来分类。

优点：便于畅销品的存取，具有定位储放的各项优点。

各分类的储存区域可以根据货品特性再作设计，有助于货品的储放管理。

缺点：储位必须按各项货品最大在库量设计，一次存储空间平均使用率较低。

该类存储策略适用于产品相关性大、周转率差别大、产品尺寸相差大的情况。

4．分类随机储放每一类货品都有固定的存放位置，但在各类的储区内，每个货物的分配是随机的。

分类随机储放优点：具有分类储放的部分优点，又可以节省储位数量，提高储区利用率。

缺点：货品出入库管理以及盘点工作的难度较高。

分类随机储放兼具分类储放及随机储放的特点，需要的存储空间介于两者之间。

5．共享储放在确定知道各货品的进出库时刻，不同的货品可共享相同储位的方式称为共享储放。

共享储放在管理上虽然较复杂，所需的存储空间及搬运时间却更为经济。

本文在研究蒙牛自动化立体仓库的货位优化时，采用了分类储存策略。

所有的储存货品按照产品相关性、流动性、产品尺寸、重量或产品特性加以分类，每类货品都有固定存放的位置，而同属一类的不同货品又按一定的法则来分配货位。

3.3 货位分配原则那么在仓库的初始状态，如何为货品分配货位才合理呢?通常需要将适当的存储策略配合货位分配原则来确定货位的初始位置。

对自动化立体仓库的货位进行管理，是要合理的分配和使用货位。

即考虑如何提高货位的利用率，又要保证出库效率。

货位分配包含两方面的含义，一是为出入库的物料分配最佳货位，即入库货位分配；二是要选择待出库物料的货位，即出库货位分配。

货位分配考虑的原则有很多，针对于自动化立体仓库，其货位分配原则有以下几种：(1)货架承重均匀，上轻下重。

分散存放，物料分散存放在仓库的不同位置，避免因集中存放，而使得货架受力不均匀。

较重的物品存放在下面的货位，较轻的物品存放在高处的货位，使货架承载稳定；(2)加快周转，先入先出。

同种物料出库时，先入先出，以加快物料周转，避免因物料长期积压产生锈蚀、变形、变质及其他损坏造成的损失；(3)提高可靠性，分巷道存放。

自动化立体仓库有多个巷道时，同种物品分散在不同的巷道进行存放，以防止因某巷道堵塞影响某种物料的出库，造成生产中断；(4)提高效率，就近入／出库。

在线自动仓库，为保证快速响应出库请求，一般将物料就近放置在出库台附近；(5)产品相关性。

商品相关性大者在订购时经常被同时订购，所以应尽可能存放在相邻位置。

3.4 货位优化管理的基本思路每个仓库的货架类型、规模、物流动性、存储特性等参数是不同的，合理的货位分配方案就取决于这些参数。

对自动化立体仓库实施货位优化是一项艰巨而庞大的工程，但货位优化研究这项工作在提高管理和潜在利润挖掘上有着不可取代的重要作用。

在本文中，将货位优化研究的基本思路分为四步：基础数据收集、优化目标和约束的确定、算法设计、仿真试验。

4 遗传算法遗传算法(GeneticAlgorithm)是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，它是由美国Michigan大学的J．Holland教授于1975年首先提出的，他在该年发表了著名专著《自然系统和人工系统的适配》该书系统阐述了遗传算法基本理论方法。

并提出了著名的模式理论。

同年，DeJong发表了《遗传自适应系统的行为分析》，他在该论文中的研究工作可以看作是遗传算法的里程碑，他在该论文中将模式理论与计算试验结合起来，进一步完善和系统化了选择、交叉以及变异操作，并提出了诸如代沟等新技术。

进过二十余年的发展，遗传算法的研究取得了丰硕的成果，特别是近年来世界范围形成的进化计算热潮，计算智能已作为人工智能研究的一个重要方向，以及后来人工生命研究兴起，使遗传算法受到广泛的关注。