一、引言 自动化仓储系统是基于计算机操控的全自动化系统，运用了当今众多先进技术，得到了广泛应用。为了进一步提高系统的运行效率和安全性，新的技术和结构仍然在不断引入[1-3]，通过不断结合先进技术满足仓储系统中对货物的管理、货位的管理以及对系统的监控[4]。目前，系统的调度与优化是自动化仓储系统研究的一个重要方向。 针对自动化仓储系统中固定货架的货位分配问题，丛奎荣[5]提出了库存分配和货位分配策略，并利用蚁群算法对固定货架系统堆垛机拣选作业路径进行优化，从而提高了系统的规划效率。李梅娟[6]针对货物存取频繁和存储货位动态变化问题，提出了基于最优和小生境技术的改进遗传算法，解决了分配模型各目标相互冲突不存在唯一的最优解这一技术难点；针对输送系统设备资源冲突和自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)的任务分配问题，提出了适合求解自动导引运输车优化调度问题的局部搜索混合遗传算法。江唯[7]从货物存储流程出发，研究了货物分类和货架分区两部分货物存储问题，并着重研究了货位分配和穿梭车调度优化方案，解决了货物从存取任务下达到任务完成中的一系列主要问题。袁培培[8]以各个堆垛机在各个巷道所走距离的比值为优化目标，以品项约束域为约束条件构建了巷道作业平衡优化模型，分别设计了双亲混合遗传算法和二进制粒子群算法，进行了试验验证，最终发现双亲混合遗传算法更加适合巷道作业平衡优化模型。而肖维红[9]从智能仓储系统的安全监控技术出发，构架了现代物流智能仓储安全监控体系，尝试通过监控技术和现代安全监控两者的结合来确保系统的安全存储，从而增强了系统的远程监控性能。为了提高自动化立体仓库出人库作业的效率，实现自动化立体仓库管理和控制系统(WMCS)高度可靠、易扩展、可复用的目标，张欣等[10]提出了基于面向服务体系(SOA)架构的控制系统框架模型，有效地解决了库位分配、作业任务调度、仓储设备故障诊断等影响出入库作业效率问题。陈旻等[11]以最小化各订单的总拖期为目标，建立了仓储系统备货作业的两阶段混合流水调度模型，针对各个阶段设计了不同调度规则和紧急搜索算法，对巷道堆垛机上各作业任务的执行顺序进行调整，进一步减少订单的总拖期，实验结果证明了算法的可行性和有效性。长期以来，仓储作业系统按照仓储环境监控、设备控制和作业调度三大部分独立设计，造成实际投入使用的仓储系统普遍存在信息使用不充分、设备联动性差、设备调度不合理等问题，存在环境、设备和作业人员安全风险[12]。 仓储环境发生不良变化和仓储作业设备健康状况变差，都将影响仓储作业的正常执行和运行安全。为了解决目前自动化仓储系统运行中存在的环境适应性差、作业调度未能考虑作业设备健康状况变化等问题，进一步提高系统的安全性和运行的稳定性，应基于仓储系统的特性，运用大系统控制理论[13-14]，重构仓储自动作业运行控制架构，使其具有分层控制、信息反馈和协调控制运行机制。新型控制架构使用仓储系统全局动态信息处理，将计算获得的仓储最大存储容量和最大作业负荷作为仓储作业调度的约束条件，实施仓储系统全要素协调控制。 二、仓储系统的特性 仓储系统是复杂的人造系统，构成系统的要素包括基础设施、设备、人、货物和信息等，其中有些要素是静止的，有些要素是移动的，而要素之间关系错综复杂，并且存在大量的信息交换。仓储系统作为既有货物储存功能又有货物周转功能的一个相对独立系统，自身有许多特性，对于仓储作业运行和管理，如下五个特性最为关键。 (一)空间的封闭性 为了给货物提供安全的储存环境，便于货物管理，减少自然和人为对货物的损害，仓储系统一般建设成为一个有明确边界的封闭或半封闭性的物理空间，将货物存放在其中。为了移动和监控货物，在这个物理空间还安装有许多设施设备，例如空调系统、搬运设备、储存设备、控制设备等。仓储系统内部物理空间与外部大气物理环境有明显的分隔界面。因此说，仓储系统是一个相对独立，与外部环境有物质、能量和信息交换，有明确边界的封闭或半封闭的系统，其功能主要是用于货物的储存和周转。仓储系统的封闭特性隐含着重要的意义，即只需通过合理安排货物的输入和输出数量，优化输入输出间隔，合理协调内部要素及其作用关系，就可以优化内部的作业。 (二)要素的复杂性 构成仓储系统的要素包括基础设施、设备、人、货物和信息等，其中有些要素是静止的，如仓储系统的基础建筑、内部水电暖系统、空调系统、固定货架等；有些要素是移动的，如仓储作业配备的叉车、人工运送车、托盘、自动导引运输车等；有些要素相对固定，如自动仓储作业系统配备的输送带、堆垛机和移动货架等。这些要素之间相互配合，共同协作完成仓储作业任务。在作业过程中，不同的作业流程决定了它们之间不同的关联方式。显然，要素之间的信息交换是要素间关联的主要方式。为了实现仓储信息化和自动化，计算机设备、网络设备、传感器、可视化设备、自动化系统及其附属设备成为仓储系统的核心构成要素，传统意义上的运输设备、货架、托盘等不断升级为信息化、智能化设备，使仓储系统构成要素种类增多，关联方式和相互作用方式灵活多变。
