基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法，包括以下步驟：A:建立藥房儲藥庫模型；B:隨機初始化種群中每個粒子的位置和速度；C:評價初始種群中每個粒子的適應度，保存全局最優(yōu)位置和個體最優(yōu)位置；D:更新每個粒子的速度和位置，并采用自適應慣性系數(shù)更新權重；E:評價更新后每個粒子的適應度，保存全局最優(yōu)位置和個體最優(yōu)位置；F:對群體中的最佳粒子執(zhí)行混沌局部搜索，并更新全局最優(yōu)位置和個體最優(yōu)位置；G:判斷是否達到最大迭代數(shù)，如果達到，則輸出計算結果，即藥品儲位的最優(yōu)分配策略；如果未達到，則返回步驟D。本發(fā)明有效地提高了藥房智能存儲系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)了密集存儲。
【專利說明】基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種藥房儲位分配優(yōu)化方法，尤其涉及一種基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002]自動化藥房智能存取系統(tǒng)工作效率的高低主要取決于庫區(qū)和儲位的分配策略，合理地倉儲布局與儲位分配策略能大大提高倉庫的入庫效率、減少無用的消耗，也是藥房實現(xiàn)現(xiàn)代化管理、改善藥房功能的重要保證，對縮短處方處理時間，減少藥品搬運和存儲的成本，降低藥品在存儲過程及搬運過程中的損耗，提高藥房收益具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003]目前在現(xiàn)有的物流環(huán)境下，儲位規(guī)劃要考慮的原則很多，如貨架承載情況、周轉速度、可靠性、工作效率、產(chǎn)品相關性等。在不同時期，物品的需求品種、需求數(shù)量和需求頻率可能會有較大變化，物品的存取率及相對輕重情況要發(fā)生變化，而存取不同儲位上的物品所花路徑和時間的代價是不同的，因而物品的儲位不應一成不變，應根據(jù)貨架的穩(wěn)定性、物品的需求率變化和出入庫頻率等因素，定期地多儲位進行交換，以保證儲位分布處在較為合理的狀態(tài)。
[0004]目前國內外學者對于儲位分配問題的研究已經(jīng)取得了很多成果J.P.van denBerg和Zijm ff.H.M對庫區(qū)儲位分配問題的研究方法進行了分類，主要有三種方法:基于類的分類法，隨機分類法和分區(qū)分類法。Byung Chun Park等將庫區(qū)儲位分為二級庫區(qū):高周轉率庫區(qū)和低周轉率庫區(qū)，高周轉率庫區(qū)靠近出入庫臺，低周轉率庫區(qū)位置距出入庫臺較遠。張曉萍等提出了基于數(shù)據(jù)庫的虛實貨區(qū)耦合儲位分配法，通過數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)儲位的分區(qū)與分配，不僅保證了出庫頻率高的物料快速出庫，更重要的是在更換產(chǎn)品和工藝時，可以根據(jù)新的產(chǎn)品或工藝自動快速地建立相應的虛實貨區(qū)，自動耦合實現(xiàn)新的柔性分區(qū)。常發(fā)亮和劉長有采用分層序列法解決倒庫儲位的配置問題；Hsieh和Tsai提出了面向BOM基于分類的庫位分配方法；Thonemann和Brandeau在隨機環(huán)境中應用周轉率和分類進行庫位分配；Muralidharan等提出了一種新的隨機存儲和分類存儲結合分配的基于啟發(fā)式的方法；Mansuri等提出了動態(tài)存儲的計算方法；Poulos等提出了一種新的交叉算子的遺傳算法解決自動化倉儲補貨存儲物品的分配問題；柳賽男等提出了基于Pareto最優(yōu)解的遺傳算法解決儲位分配調度策略問題。Muppani and Adil等考慮了 AS/RS存儲空間最小化和揀選作業(yè)花費最少而構建了非線性整數(shù)規(guī)劃模型并用分枝定界法求解模型，研究了分類存儲的重新分配；嚴云中等在分析堆垛機運行效率的各種因素基礎上，提出了庫位號優(yōu)化的思想。李梅娟等建立了固定貨架系統(tǒng)儲位分配優(yōu)化問題的多目標模型，并提出了基于Pareto最優(yōu)和小生境技術的改進遺傳算法加以解決。趙雪峰等研究了自動化藥房藥品儲位分配問題，提出了以提高出入庫效率以及空間利用率為目標的多目標儲位分配模型，并采用兩級遺傳算法進行求解。粒子群優(yōu)化算法源于對鳥群捕食行為的研究，最早是由Kenney和Eberhart于1995年提出。粒子群算法因其概念簡單、實現(xiàn)容易和對優(yōu)化函數(shù)要求不嚴等特點已經(jīng)得到廣泛應用。但由于缺乏種群多樣性，粒子群算法容易出現(xiàn)“早熟”現(xiàn)象，在算法后期易陷入局部極值點的缺點。
[0005]而混沌是非線性系統(tǒng)中的普遍現(xiàn)象，它具有一些特異性質，如混沌運動能在一定范圍內按其自身不重復地遍歷所有狀態(tài)，初始值條件極其微弱的變化會引起系統(tǒng)行為巨大的變化?；谏鲜鰞牲c，將混沌和粒子群優(yōu)化相結合，所提出的改進算法可以避免粒子群算法陷入局部解，仿真結果表明本發(fā)明提出的算法有更好的性能，能更好的解決自動化倉儲系統(tǒng)儲位分配優(yōu)化問題。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法，能夠擺脫基本粒子群算法后期易陷入局部極值點的缺點，并保持了前期搜索的快速性，有效地提高了藥房智能存儲系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)了密集存儲。
[0007]本發(fā)明采用下述技術方案:
[0008]一種基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0009]A:建立藥房儲藥庫模型；
[0010]B:隨機初始化種群中每個粒子的位置和速度；
[0011]C:評價初始種群中每個粒子的適應度，保存全局最優(yōu)位置gk和個體最優(yōu)位置Pk ;
[0012]D:更新每個粒子的速度和位置，并采用自適應慣性系數(shù)更新權重；
[0013]E:評價更新后每個粒子的適應度，保存全局最優(yōu)位置gk和個體最優(yōu)位置Pk ;
[0014]F:對群體中的最佳粒子，即種群中適應度最好的20%的粒子，執(zhí)行混沌局部搜索，并更新全局最優(yōu)位置gk和個體最優(yōu)位置Pk ;
[0015]G:判斷是否達到最大迭代數(shù)，如果達到，則輸出計算結果，即藥品儲位的最優(yōu)分配策略；如果未達到，則返回步驟D。
[0016]所述的步驟A中，設存儲區(qū)儲藥庫共有m層η列，將距離上藥口最近的列記為第I列，最底層記為第I層，處于第i層j列的儲位記為(i, j)，(i=l, 2，..., m; j=l, 2，...η),出入庫口的位置記為(0，0);對每一個儲位進行編碼時，將位于第i列j層的儲位編碼為(1-l)m+j ;某儲位存入貨物時,數(shù)組中對應元素記為1，該儲位沒有存入貨物則記為O ;每個儲位的長度相同，但是寬度和高度不同，相同儲存區(qū)域的層高相同；存儲區(qū)可以存儲k種藥品，每個儲位只能存儲一種藥品；得到儲位布局模型
【權利要求】
1.一種基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟: A:建立藥房儲藥庫模型； B:隨機初始化種群中每個粒子的位置和速度； C:評價初始種群中每個粒子的適應度，保存全局最優(yōu)位置gk和個體最優(yōu)位置Pk ； D:更新每個粒子的速度和位置，并采用自適應慣性系數(shù)更新權重； E:評價更新后每個粒子的適應度，保存全局最優(yōu)位置gk和個體最優(yōu)位置Pk ； F:對群體中的最佳粒子，即種群中適應度最好的20%的粒子，執(zhí)行混沌局部搜索，并更新全局最優(yōu)位置gk和個體最優(yōu)位置Pk ； G:判斷是否達到最大迭代數(shù)，如果達到，則輸出計算結果，即藥品儲位的最優(yōu)分配策略；如果未達到，則返回步驟D。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法，其特征在于:所述的步驟A中，設存儲區(qū)儲藥庫共有m層η列，將距離上藥口最近的列記為第I列，最底層記為第I層，處于第i層j列的儲位記為(i, j)，(i=l, 2，..., m; j=l, 2，...η),出入庫口的位置記為(O，O);對每一個儲位進行編碼時，將位于第i列j層的儲位編碼為(1-l)m+j ;某儲位存入貨物時,數(shù)組中對應元素記為I，該儲位沒有存入貨物則記為O ;每個儲位的長度相同，但是寬度和高度不同，相同儲存區(qū)域的層高相同；存儲區(qū)可以存儲k種藥品，每個儲位只能存儲一種藥品；得到儲位布局模型
3.根據(jù)權利要求2所述的基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法，其特征在于:所述的步驟D中，利用速度迭代方程
4.根據(jù)權利要求3所述的基于改進混沌粒子群算法的自動化藥房儲位分配優(yōu)化方法，其特征在于:所述的步驟G中，對群體中的最佳粒子按照下列公式執(zhí)行混沌局部搜索，并更新全局最優(yōu)位置gk和個體最優(yōu)位置Pk ；
(1)利用如公式Zj,k+1 = μ zJjk(l-zJjk) ,k = 0,1,2,...,O ^ Zjjk ( I 所示的 Logistic映射來產(chǎn)生混沌變量；其中，z?k，Zj.k+1分別為第k次及k+Ι次迭代所得混沌變量且處于[-1, I]區(qū)間，μ是控制變量，當μ =4，，Zu g {(),0.25,0.5,0.75j時，Logistic完全處于混沛狀態(tài)； (2)
【文檔編號】G06N3/00GK103559396SQ201310532385
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權日:2013年10月31日
【發(fā)明者】熊軍華, 呂靈靈, 王亭嶺, 陳建明, 張晉華, 贠超, 樊明, 沈海蓮, 吳莉莉 申請人:華北水利水電大學