intechnguВестник НГУ. Серия: Информационные технологииVestnik NSU. Series: Information Technologies1818-79002410-0420НГУ10.25205/1818-7900-2023-21-4-54-70intechngu-247Research ArticleСтатьиАлгоритмы управления матричным складом на базе унифицированных транспортно-складских ячеекThe Algorithms for Managing a Matrix-Based Warehouse Utilizing Standardized Transport and Storage Cellshttps://orcid.org/0009-0002-2201-4211РазумовскийА. В.RazumovskyА. V.

Александр Владимирович Разумовский, инженер 

WoS Researcher ID: JFA-2364-2023

ID РИНЦ: 1177886

Красноярск

Alexander V. Razumovsky, Engineer

WoS Researcher ID: JFA-2364-2023

ID RSCI: 1177886

Krasnoyarsk

razumovskii.a.work@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0344-9842СарамудМ. В.SaramudМ. V.

Михаил Владимирович Сарамуд, кандидат технических наук

WoS Researcher ID: Н-1483-2018

Scopus Author ID: 57193316

ID РИНЦ : 744907

Красноярск

Mikhail V. Saramud, Ph.D. in Technical Sciences

WoS Researcher ID: Н-1483-2018

Scopus Author ID: 57193316

ID RSCI: 744907

Krasnoyarsk

msaramud@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7171-8154ПикаловЯ. Ю.PikalovY. Y.

Яков Юрьевич Пикалов, кандидат технических наук

WoS Researcher ID: AAD-5349-2022

Scopus Author ID: 57221839886

ID РИНЦ : 606492

Красноярск

Yakov Yu. Pikalov, Ph.D. in Technical Sciences

WoS Researcher ID: AAD-5349-2022

Scopus Author ID: 57221839886

ID РИНЦ: 606492

Krasnoyarsk

yapibest@mail.ruСибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. РешетневаРоссияM. F. Reshetnev Siberian State University of Science and TechnologiesRussian Federation2023220320242145470Copyright © Разумовский А.В., Сарамуд М.В., Пикалов Я.Ю., 20242024Разумовский А.В., Сарамуд М.В., Пикалов Я.Ю.Razumovsky А.V., Saramud М.V., Pikalov Y.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://intechngu.elpub.ru/jour/article/view/247

В статье рассматриваются принципы организации работы складских систем на базе унифицированных транспортно-складских ячеек. Описаны общие аппаратные особенности функционирования транспортно-складских ячеек, заключающиеся в обеспечении возможности перемещения хранимого в них груза между собой. Представлен метод построения графа склада, учитывающий возможные направления передачи контейнеров с грузом между транспортно-складскими ячейками, добавленных в структуру склада, а также их общие аппаратные особенности. Описаны ключевые критерии, учитываемые при определении весовых коэффициентов ребер графа: базовая стоимость перемещения для каждой оси, износ ячеек, масса груза, хрупкость груза, расстояние до ближайших свободных ячеек, ремонтопригодность. Представлены алгоритмы, основной задачей которых является определение порядка перемещений контейнеров между ячейками склада с целью выполнения загрузки и разгрузки склада. Проведено имитационное моделирование работы склада размерами 5 × 5 × 5 с использованием предложенных алгоритмов с учетом и без учета параметров износа ячеек. В результате моделирования была определена значимость данного критерия, позволяющая увеличить интервалы обслуживания склада и максимизировать время до первого сбоя. Проведено исследование возможности оптимизации структуры подобного рода складских систем с учетом различных требований, в ходе которого осуществлена оптимизация структуры для склада размерами 4 × 3 × 3.

The article explores the principles of organizing warehouse systems based on standardized transport and storage cells. It discusses the general hardware features of transport and storage cells that enable the movement of stored goods between them. The article presents a method for constructing a warehouse graph that takes into account possible directions for transferring containers with cargo between the transport and storage cells integrated into the warehouse structure, along with their common hardware characteristics. Key criteria used in determining the edge weights of the graph are described, including the basic cost of movement for each axis, cell wear and tear, cargo weight, fragility of the cargo, distance to the nearest available cells, and repairability. Algorithms are presented, the primary task of which is to determine the sequence of container movements between warehouse cells to facilitate loading and unloading operations. Simulation modeling of a warehouse with dimensions of 5×5×5 was conducted using the proposed algorithms, both with and without considering cell wear and tear parameters. The results of the simulation highlighted the significance of this criterion, allowing for extended warehouse servicing intervals and maximizing the time until the first failure.The study also investigates the possibility of optimizing the structure of such warehouse systems to meet various requirements. As part of this investigation, the structure was optimized for a warehouse with dimensions of 4×3×3.

алгоритм Дейкстрымногопараметрическая оптимизациятеория графовавтоматизированные складские системыDijkstra’s algorithmmultiparameter optimizationgraph theoryautomated warehouse systemsРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (договор № FEFE-2020-0017).The work was carried out with financial support from the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Agreement No. FEFE-2020-0017).ReferencesKoster R. B. M. de. Automated and Robotic Warehouses: Developments and Research Opportunities // Logistics and Transport. 2018. Vol. 38. № 2. P. 33. DOI: 10.26411/83-1734-2015-2-38-4-18Koster R. B. M. de. Automated and Robotic Warehouses: Developments and Research Opportunities // Logistics and Transport. 2018. Vol. 38. № 2. P. 33. DOI: 10.26411/83-1734-2015-2-38-4-18Furmans K., Schonung F., Gue K. Plug-And-Work Material Handling Systems // Progress in Material Handling Research. 2010. P. 132 142. URL: https://digitalcommons.georgiasouthern.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1038&context=pmhr_2010Furmans K., Schonung F., Gue K. Plug-And-Work Material Handling Systems // Progress in Material Handling Research. 2010. P. 132 142. URL: https://digitalcommons.georgiasouthern.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1038&context=pmhr_2010Xiaoyi Z., Changpeng S., Peng L., Yigong Z., Benjin L., Wenkai M. Optimizing Replenishment Base on Order Structure in Combined Automatic Warehouse System // IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 66729 66741. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3291086Xiaoyi Z., Changpeng S., Peng L., Yigong Z., Benjin L., Wenkai M. Optimizing Replenishment Base on Order Structure in Combined Automatic Warehouse System // IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 66729 66741. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3291086Raviv T., Bukchin Y., de Koster R. Optimal Retrieval in Puzzle-Based Storage Systems Using Automated Mobile Robots // Transportation Science. Institute for Operations Research and the Management Sciences (INFORMS). 2023. Vol. 57, № 2. P. 424–443.Raviv T., Bukchin Y., de Koster R. Optimal Retrieval in Puzzle-Based Storage Systems Using Automated Mobile Robots // Transportation Science. Institute for Operations Research and the Management Sciences (INFORMS). 2023. Vol. 57, № 2. P. 424–443.Gue K. R., Kim B. S. Puzzle-based storage systems // Naval Research Logistics. 2007. Vol. 54, no. 5. P. 556–567. DOI: 10.1002/nav.20230Gue K. R., Kim B. S. Puzzle-based storage systems // Naval Research Logistics. 2007. Vol. 54, no. 5. P. 556–567. DOI: 10.1002/nav.20230Gue K. R., Furmans K., Seibold Z., Uludağ O. GridStore: A Puzzle-Based Storage System With Decentralized Control // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2014. Vol. 11, no. 2. P. 429 438. DOI: 10.1109/TASE.2013.2278252Gue K. R., Furmans K., Seibold Z., Uludağ O. GridStore: A Puzzle-Based Storage System With Decentralized Control // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2014. Vol. 11, no. 2. P. 429 438. DOI: 10.1109/TASE.2013.2278252Ore O. Theory of Graphs. Colloquium Publications, Dec. 1962. DOI: 10.1090/coll/038Ore O. Theory of Graphs. Colloquium Publications, Dec. 1962. DOI: 10.1090/coll/038Bondy J. A., Murty U. S. R. Graph Theory with Applications. 1976. DOI: 10.1007/978-1-349- 03521-2Bondy J. A., Murty U. S. R. Graph Theory with Applications. 1976. DOI: 10.1007/978-1-349- 03521-2Fredman M. L., Tarjan R. E. Fibonacci heaps and their uses in improved network optimization algorithms // Journal of the ACM. 1987. Vol. 34, no. 3. P. 596–615. DOI: 10.1145/28869.28874Fredman M. L., Tarjan R. E. Fibonacci heaps and their uses in improved network optimization algorithms // Journal of the ACM. 1987. Vol. 34, no. 3. P. 596–615. DOI: 10.1145/28869.28874Mitchell M. An Introduction to Genetic Algorithms. 1998. DOI: 10.7551/mitpress/3927.001.0001Mitchell M. An Introduction to Genetic Algorithms. 1998. DOI: 10.7551/mitpress/3927.001.0001

The authors declare that there are no conflicts of interest present.