一种基于分层权重均衡的物料配送多目标布局优化方法与流程

本发明涉及物料配送布局优化，更具体地说，本发明涉及一种基于分层权重均衡的物料配送多目标布局优化方法。

背景技术：

1、随着智能制造和柔性生产的发展，制造车间的物料配送涉及多种物料、配送设备及配送路径，物料配送相关设施的空间布局会直接影响配送距离、配送时间、空间利用率以及配送通道运行状态。因此，对物料配送布局进行多目标优化具有重要意义。

2、目前，物料配送布局优化通常采用系统布置设计、数学规划以及遗传算法、蚁群算法等启发式优化方法，通过物流强度、空间距离等参数确定布局方案；针对多个优化目标，部分方法采用预设权重将配送距离、配送时间、空间利用率等目标进行综合评价，或者采用多目标优化方法获取候选布局方案。

3、然而，现有技术仍存在以下问题：

4、不同优化目标的量纲、变化幅度及实际优先级存在差异，采用固定权重或并列评价容易使部分目标对综合评价结果产生过度影响，难以协调不同层级目标之间的优化关系；同时，现有布局评价通常基于静态物流距离或物流量进行计算，难以反映布局变化引起的配送通道负载及拥堵状态变化，导致优化得到的布局方案与实际配送运行状态存在偏差；此外，优化过程中目标权重通常保持不变，难以根据当前优化状态调整搜索方向。

5、因此，现有技术需要一种能够结合物料配送布局的目标层级及配送运行状态，对多目标评价关系进行动态调整，并据此优化布局方案的物料配送多目标布局优化方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于分层权重均衡的物料配送多目标布局优化方法，通过配送网络状态驱动层级权重动态调整与均衡，并据此迭代更新布局方案，以解决现有技术中固定权重导致目标偏废、静态距离评价无法反映动态拥堵、以及权重无法随优化状态调整的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于分层权重均衡的物料配送多目标布局优化方法，包括以下步骤：获取物料配送需求及空间约束，确定布局方案及配送路径；根据布局方案确定配送网络状态，所述配送网络状态包括配送路径的配送负载和拥堵程度；根据各层级优化目标的偏离程度，结合配送网络状态确定各层级权重；根据各层级权重的集中程度对各层级权重进行均衡修正，得到均衡权重；根据均衡权重按层级计算布局方案的综合适应度，根据综合适应度在空间约束内更新布局方案；以更新后的布局方案替代当前布局方案，返回执行确定配送网络状态的步骤，直至满足终止条件，得到目标布局方案。

4、在一个优选的实施方式中，所述确定布局方案及配送路径，包括：根据物料配送需求中的配送量和配送频次，确定各配送设施的布设优先级；按照布设优先级依次确定各配送设施的位置，并依据空间约束对所确定的位置进行约束校验；根据通过约束校验的各配送设施位置及物料配送需求中的配送起点和配送终点确定对应的配送路径。

5、在一个优选的实施方式中，所述根据布局方案确定配送网络状态，包括：将布局方案与配送路径映射为包含网络节点与网络边的配送拓扑网络；统计各网络边的配送任务数量及通行容量，计算配送路径的配送负载；基于各配送任务在配送拓扑网络中的预计通行时间窗，检测任务间的时空重叠冲突，并根据重叠冲突引发的排队等待时间计算配送路径的拥堵程度。

6、在一个优选的实施方式中，所述根据各层级优化目标的偏离程度，结合配送网络状态确定各层级权重，包括：根据各层级优化目标的当前评估值与基准值的差异，计算偏离程度；根据配送负载和拥堵程度，确定对应层级优化目标的物理反馈因子；基于偏离程度与物理反馈因子计算各层级优化目标的初步权重，并按层级进行归一化处理得到各层级权重；其中，所述偏离程度或所述物理反馈因子表征的拥堵越严重，对应的初步权重越大。

7、在一个优选的实施方式中，所述对各层级权重进行均衡修正，得到均衡权重，包括：获取当前各层级权重的分布，计算各层级权重的集中程度；当所述集中程度超过预设集中度阈值时，对各层级权重进行均衡修正，缩小各层级权重之间的相对差异；对均衡修正后的各层级权重进行归一化，得到均衡权重。

8、在一个优选的实施方式中，所述根据均衡权重按层级计算布局方案的综合适应度，包括：分别获取布局方案在各层级优化目标中对应的评价值；依据均衡权重，按层级对各评价值进行加权处理，得到各层级的层级适应度分量；基于层级适应度分量计算得到布局方案的综合适应度。

9、在一个优选的实施方式中，所述根据综合适应度在空间约束内更新布局方案，包括：根据综合适应度通过选择操作筛选出父代布局方案，并对父代布局方案执行位置调整或空间重组操作以生成子代布局方案；对子代布局方案进行物理空间校验，剔除违反空间约束或产生设施物理重叠的方案，将通过校验的方案作为更新后的布局方案。

10、在一个优选的实施方式中，所述位置调整或空间重组操作包括根据配送网络状态执行的靶向变异操作，所述靶向变异操作包括：根据配送网络状态，提取拥堵程度超过预设拥堵警戒值的网络边及网络节点，作为候选拥堵区域；识别与候选拥堵区域关联的目标配送设施；以增大目标配送设施之间的物理间距或改变目标配送设施的物料进出朝向为规则，在空间约束内对目标配送设施执行位置平移或朝向调整，得到靶向变异后的子代布局方案。

11、在一个优选的实施方式中，所述物理空间校验，包括：检查各配送设施的几何轮廓是否超出预设的空间边界；检查相邻配送设施之间的间距是否满足预设的通道宽度要求；检查各配送设施的几何轮廓是否存在相交或重叠。

12、在一个优选的实施方式中，所述终止条件包括达到预设的最大迭代次数，或者连续预设代数的综合适应度的变化量小于预设变化量阈值。

13、本发明通过将布局方案映射为配送拓扑网络并获取配送路径的配送负载和拥堵程度，使布局方案的空间特征与配送网络的动态运行状态形成闭环关联，克服了现有静态距离评价与动态配送实际脱节的缺陷；通过根据各层级优化目标的偏离程度及配送网络状态确定各层级权重，并根据各层级权重的集中程度进行均衡修正，使多目标权重能够根据优化状态和配送状态动态调整，避免了固定权重导致部分目标过度主导评价结果的问题，确保了多目标之间的均衡协调；并通过闭环迭代结构，使物料配送布局在满足空间几何约束的条件下实现多目标协调优化，最终得到的布局方案具备抗拥堵的鲁棒性。

1.一种基于分层权重均衡的物料配送多目标布局优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定布局方案及配送路径，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据布局方案确定配送网络状态，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各层级优化目标的偏离程度，结合配送网络状态确定各层级权重，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对各层级权重进行均衡修正，得到均衡权重，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据均衡权重按层级计算布局方案的综合适应度，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据综合适应度在空间约束内更新布局方案，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述位置调整或空间重组操作包括根据配送网络状态执行的靶向变异操作，所述靶向变异操作包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述物理空间校验，包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述终止条件包括达到预设的最大迭代次数，或者连续预设代数的综合适应度的变化量小于预设变化量阈值。