货物仓位选择的模糊控制技术

摘要：本文设计并实现了移动式仓储管理系统及移动订货系统，并且在仓储管理中辅以模糊控制算法，使得仓位的选择更加合理。

关键词：移动仓储，模糊控制，模糊关系

Abstract the new idea, which provides the solution to berth decision-making with fuzzy theory, has been put forward in this paper to be used in arranging position selection of cargo.Fuzzy Control can deal with imprecise, uncertain, imperfect understanding of timing, and improve efficiency of management.

Keywords: Mobile Cargo, Fuzzy Control，Fuzzy Relation

1.引言

在设计移动仓储管理过程中，关于货物的摆放位置时一个很棘手的问题，依照仓库保管的重要原则：根据出库频率选定位置，出货和进货频率高的物品应放在靠近出入口，易于作业的地方；流动性差的物品放在距离出入口稍远的地方。在这条原则中，有很多信号量是模糊的，例如出货或进货频率高、流动性差这些描述没有精确的数值，这在程序设计中很难建立数学模型。

现在面临的问题是：一方面，仓库管理员在进行货物入库管理时，需要进行规划，以便使得每件货物所存放的位置为最佳，如果由管理员作此决策，需要大量数据处理，既费时又费力，而且所作出的决策不能保证最佳。另一方面，在仓位决策过程中，计算机具备模糊处理能力以及高速处理能力并没有得到有效发挥。

模糊数学为解决这类问题提供了新的思路，本课题将模糊数学中的模糊控制理论用于移动仓储管理过程中，进行货物仓位的模糊决策，可以得到最佳仓位，从而达到节省人力、物力、财力的目的。

2.移动仓储管理中

的模糊数学

移动仓储是利用无线局域网及PDA设备，将仓库的进出货物管理及查询显示在计算机上及PDA上，使管理员可以利用PDA的无线移动通信功能，显示货物的虚拟位置，以达到对货物的远程管理。在此过程中涉及到一些信号量的处理，例如货物存放时间的长短，我们可以规定几个离散点，例如不足一个月规定为很短，12个月以上的时间规定为很长，离散点以外时间长短用隶属函数描述对我们所规定的特定离散点的隶属度。人们对距离某点时间长短的模糊度认识往往符合正态分布，距离该点较近的时间我们认为越接近这个时刻，而稍有距离时，我们经常认为时间还很充裕，例如当我们要完成一项任务时，已经事先规定了最后期限，假设有三个月时间，在前两个半月时间大多数人认为距离最后期限还较远，只到最后几天才感觉到时间的紧迫。所以本课题选择的隶属函数为对称性的正态分布。

3.模糊控制过程

在货物入库过程中，按照仓储管理原则，货物在仓库中分类存放，利用货架使同类货物分层存放；对于存放时间较长的货物应该放于不易搬移且不碍事的地方（离过道较远的货架），而对于近期内或较短时间内需要移动的货物，应该放于方便搬移的位置（靠近过道的货架）。这个控制过程如图1所示。PDA所扫描的条码信息以字符串的形式传送给局域网中的服务器，服务程序接收到该条码信息后，从订单数据库中检索找到相应记录，得到该货物的详细信息——存放时间的长短，再以字符串方式将整条记录传送回PDA，管理员在PDA上可对该记录进行入库操作，确认后将该记录信息传送给服务器，再由服务程序利用模糊算法进行计算，得到最佳货物存放位置，将仓位编码显示到PDA上。

4.模糊控制算法的实现

本课题选用的模糊控制是一种单输入、单输出的控制方式，输入变量为货物的保存时间：很长、长、一般、短、很短；输出变量为货架位置（距离过道）：很远、远、中、近、很近，隶属函数

选用对称型的正态形，其中k>0

4.1输入量设计

时间长短模糊变量（），tc"为模糊控制器的输入信号。

k=0.2

时间变化范围为[0，12]个月，将其论域量化成13个等级，即

{-6，-5，···，-1，0，1，···，5，6}

时间变化的模糊子集选取如下辞集：{PB，PS，ZE，NS，NB}

a=很长：12 长：9 一般：6 短：3 很短：0

输入量的隶属函数图形如图4.14所示，假设某个时间tc"=4个月，则tc"模糊化的模糊集 为：=0/-6+0/-5+0/-4+0/-3+1/-2+0/-1+0/0+0/1+0/2+0/3+0/4+0/5+0/6

=（0，0，0，0，1，0，0，0，0，0，0，0，0）

输入量时间的隶属函数值设定为表1所示。

表1隶属函数表

4.2输出量设置

货架距离过道的远近变化（ ）范围是[0，30]米，将其论域划分成7个等级，即{-3，-2，-1，0，1，2，3}

把范围转换为对称形式：因为距离过道的位置为0，5，10，15，20，25，30米，可以设置15米处为一个中间点0,以此点为坐标原点，远离过道的为正值，靠近过道的为负值，这样可以重新定义范围为[-15,15]，距离变化的模糊子集选取如下子集{PB，PS，ZE，NS，NB}

k=0.02

a=很远：15远：5 一般：0 近：-5 很近：-15

输出量距离变化的隶属函数值设定如表2所示

表2输出量距离隶属函数表

4.3模糊控制规则库设定

根据经验，仓位选择的模糊控制规则库包含以下规则：

若TC为PB则DC为PB 否则

若TC为PS则DC为PS 否则

若TC为ZO则DC为ZO 否则

若TC为NS则DC为NS 否则

若TC为NB则DC为NB。

这5条规则构成一个5段的模糊条件语句,那么它表示的模糊关系应为：

其中： =PB（TC）→PB（DC）由表1和表2的隶属函数定义，采用Mamdani取小运算的蕴含法则有：

=PS（TC）→PS（DC）； =ZO（TC）→ZO（DC）；

=NS（TC）→NS（DC）；=NB（TC）→NB（DC）；

于是 由取大运算；

我们可以求得输入为时的控制作用 为：

OR= (0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,)OR

按照"∨-∧"合成规则得到：

=（0.1,0.6,0.8,0.6,0.4,0.1,0）

=0.1/-3+0.6/-2+0.8/-1+0.6/0+0.4/1+0.1/2+0/3

按照最大隶属度原则求控制作用，因为论域中－1点的隶属度为最大0.8，将-1映射到输出论域[-15,15]上，得到控制输出为米，即比原点靠近过道5米，得到距离过道15-5＝10米。

5.实现方法

当前执行模糊仓位决策程序有两种方案：第一种是将模糊关系表存放到Palm中，每件货物的存放时间得到后，即在Palm中查找对应表，运行模糊控制算法，计算出货物存放的货架距离过道的远近变化（DC），再将计算的结果发送到服务器，得到对应仓位，并返回到PDA显示。第二种方案是将模糊关系表存放到服务器中，服务器接收到PDA所发送的货物条码后，即检索订单数据库，得到货物的存放时间，运行模糊控制算法，计算出DC，由此得到货物的仓位编码，发送给PDA。

因为Palm中的可用内存较少，计算速度比台式机服务器慢得多，模糊处理功能不强，如果再将大量的表数据存放到Palm中，必将占用系统的存储资源，表的数据处理同时会降低Palm的运行速度，所以应选择第二种方案——在台式机上运行模糊仓位决策算法程序。

6.结束语

移动仓储管理是近年来的一个全新的应用领域，正处于起步发展中，本文结合实际，提出了利用模糊数学解决仓位决策的新思路，将模糊控制理论用于具体问题的处理，模糊逻辑推理能够更合理地处理人们对时间长短认识中的不精确、不确定、不完备性，提高了仓储管理的效率。

参考文献

1.张增科，《模糊数学在自动化技术中的应用》，清华大学出版社，1997

2.刘增良，《模糊技术与应用选编》（2），北京航空航天大学出版社，1997

3.陈武，邓忠华，程善美，《高性能模糊控制研究》，模糊系统与数学，第14卷第2期，2000年6月

4. 张铎，“电子商务与物流系列讲座”，《计算机世界》报“网络与应用”专栏，1999年11月8日-2000年1月10日各期

“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”