考虑翻箱的四向穿梭车系统出库调度优化

马云峰; 何立行; 姚昕妤; 胡健; 石君

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考虑翻箱的四向穿梭车系统出库调度优化

首发时间：2025-09-30

马云峰 ^{1
2}
马云峰(1972-)，男，教授，硕导，主要研究方向：物流系统规划，管理定量分析等
何立行 ¹ 姚昕妤 ¹ 胡健 ¹ 石君 ³

1、武汉科技大学管理学院, 湖北武汉 430065
2、武汉科技大学服务科学与工程研究中心, 湖北武汉 430065
3、武汉现代物流研究院有限公司, 湖北武汉 430015

DOI:10.12383/SciencepaperOnline.202509.0036CSTR:20001.14.SciencepaperOnline.202509.0036

摘要：随着仓储行业的发展，具备高存储密度与高柔性优点的四向穿梭车存储系统逐渐在各行业广泛应用。然而，系统中的翻箱操作显著增加了出库调度的复杂性。文章整合翻箱与路径规划问题，以穿梭车出库移动距离最短为优化目标。在不降低存储密度的前提下优化了仓库缓存区布局，构建了紧凑的下界函数，根据精确解训练了改进Transformer架构的坐标预测模型，并设计了结合坐标预测模型与蒙特卡洛树搜索的混合智能集束搜索算法(HIBS)。实验结果表明，HIBS的求解精度优于传统集束搜索，与A*算法精度差距保持在3%以内；优化缓存区设置最多可减少穿梭车9.07%的移动距离；仓库布局方面，矩形布局相较正方形布局至少可减少13.36%的穿梭车移动距离。

关键词：四向穿梭车系统出库调度下界函数混合智能集束搜索

For information in English, please click here

Four-way shuttle based storage and retrieval system outbound scheduling optimization considering block relocation

MA Yunfeng ^{1
2}
马云峰(1972-)，男，教授，硕导，主要研究方向：物流系统规划，管理定量分析等
HE Lixing ¹ YAO Xinyu ¹ HU Jian ¹ SHI Jun ³

1、School of Management, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430065
2、.Center for Service Science and Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430065
3、Wuhan Institute of Modern Logistics?Co., Ltd., Wuhan 430015

Abstract：As the warehousing industry evolves, four-way shuttle system with high storage density and flexibility have been widely adopted. However, block relocation operations significantly increase outbound scheduling complexity. This study integrates relocation and path planning, optimizing shuttle travel distance while maintaining storage density. We optimize buffer area layouts, develop a compact lower bound function, and train an improved Transformer-based coordinate prediction model. A Hybrid Intelligent Beam Search algorithm, HIBS, combining the prediction model with Monte Carlo Tree Search, is proposed. Experiments show that HIBS improves solution accuracy over traditional beam search, with less than 3% deviation from A*. Buffer optimization reduces shuttle travel distance by up to 9.07%, and adopting a rectangular warehouse layout further reduces it by at least 13.36% compared to a square layout.

Keywords： four-way shuttle system outbound scheduling lower bound function hybrid intelligent beam search

基金：

1. 国家自然科学基金（52475526）

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马云峰，何立行，姚昕妤，等. 考虑翻箱的四向穿梭车系统出库调度优化[EB/OL]. 北京：中国科技论文在线 [2025-09-30]. https://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/202509-36.

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论文编号	202509-36
论文题目	考虑翻箱的四向穿梭车系统出库调度优化
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