Fully Packed and Ready to Go: High-Density, Rearrangement-Free, Grid-Based Storage and Retrieval

要約

均一な形状の荷重（容器、パレット、トート）を備えたグリッドベースのストレージシステムは、物流、産業、輸送のドメインでは一般的です。
このようなシステムの重要なパフォーマンスメトリックは、スペース使用率の最大化であり、他のものの後ろまたはより下にいくつかの負荷を配置する必要があり、それらへの直接アクセスを妨げる必要があります。
その結果、密なストレージ設定は、検索中に必要な費用のかかる再配置の努力を最小限に抑えながら、負荷を配置する方法を決定するという課題を引き起こします。
このペーパーでは、負荷が到着するインバウンドフェーズを含む設定を検討し、その後、負荷が出発するアウトバウンドフェーズが続きます。
この設定は、流通センター、自動駐車場、コンテナポートで一般的です。
両方のフェーズで、再配置アクションの数を最小化すると、より最適な（例：高速、エネルギー効率など）操作が発生します。
スタックベースのシステムに焦点を当てた以前の作業とは対照的に、この取り組みは、モバイルロボットによってグリッドに沿って自由に負荷を移動できる場合を検証し、可能な動きの範囲を拡大します。
荷重の到着シーケンスや狭い開口部を備えたグリッドの予備知識が限られているなど、さまざまなシナリオで、負荷がグリッドをその容量に満たしたときを含む（可能な限り最良の）再配置のないソリューションが常に存在することを確立します。
特に、シーケンスが完全にわかっている場合、グリッドの開いた側（ストレージへのアクセスに使用）が少なくとも3セル幅である場合にのみ、再配置を常に回避できることを示す興味深い特性評価を確立します。
さらに、ソリューションの有用な実用的な意味合いについて説明します。

要約(オリジナル)

Grid-based storage systems with uniformly shaped loads (e.g., containers, pallets, totes) are commonplace in logistics, industrial, and transportation domains. A key performance metric for such systems is the maximization of space utilization, which requires some loads to be placed behind or below others, preventing direct access to them. Consequently, dense storage settings bring up the challenge of determining how to place loads while minimizing costly rearrangement efforts necessary during retrieval. This paper considers the setting involving an inbound phase, during which loads arrive, followed by an outbound phase, during which loads depart. The setting is prevalent in distribution centers, automated parking garages, and container ports. In both phases, minimizing the number of rearrangement actions results in more optimal (e.g., fast, energy-efficient, etc.) operations. In contrast to previous work focusing on stack-based systems, this effort examines the case where loads can be freely moved along the grid, e.g., by a mobile robot, expanding the range of possible motions. We establish that for a range of scenarios, such as having limited prior knowledge of the loads’ arrival sequences or grids with a narrow opening, a (best possible) rearrangement-free solution always exists, including when the loads fill the grid to its capacity. In particular, when the sequences are fully known, we establish an intriguing characterization showing that rearrangement can always be avoided if and only if the open side of the grid (used to access the storage) is at least 3 cells wide. We further discuss useful practical implications of our solutions.

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