一种多提升机动态调度方法及设备与流程

本发明涉及仓储物流，具体涉及一种多提升机动态调度方法及设备。

背景技术：

1、多层穿梭车系统广泛应用于电商、零售及制造等多品种、小批量业务场景。订单到达后，订单管理系统对其进行分批与合并，确定本批次需要出库的一组目标料箱；这些料箱分布在不同楼层、不同巷道的货位上，需要通过穿梭车与提升机协同完成出库作业，从而在系统层面形成一系列待执行的“提升机出库任务”。

2、在典型的多层穿梭车系统中，入库流程为：外部输送线将料箱送至地面层暂存区，提升机在空闲且位于地面层时接收入库料箱，将其垂直输送至目标楼层，由本层穿梭车完成水平搬运与上架；出库流程则相反，穿梭车先从目标货位取箱并送至本层暂存区，提升机再将料箱运送至地面层，由输送线送出仓库。系统通常配置多台互不干涉的提升机，各自对应独立的暂存区、输送线与垂直巷道，穿梭车仅在所在楼层运行，不发生跨层搬运。

3、但是现有的调度系统，多集中在静态场景或单机系统，假设所有任务在规划前已知，在一些应用场景中，例如医药物流仓储，通常会发生紧急订单、动态补货等实时任务场景，而现有调度模型往往无法应对紧急订单随机插入导致的计划扰动。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多提升机动态调度方法及设备，以解决现有技术中的调度系统难以适应任务动态到达的实时作业环境的问题。

2、根据本发明的第一方面，提供一种多提升机动态调度方法，包括：

3、s11、根据多提升机系统的实际工况，以最小化系统最大完成时间为目标，构建混合整数规划的数学模型架构；

4、s12、在多提升机系统启动时，接收常规出库静态任务，将所述常规出库静态任务代入所述数学模型架构，构建数学模型作为约束框架，求解得出初始的调度方案；

5、s13、控制多提升机系统按照当前的调度方案作业，实时监控触发事件，所述触发事件包括：接收到动态任务或多提升机系统中出现空闲的提升机模块；

6、s14、当出现触发事件时，将当前调度方案中已开始服务的任务节点固定，将当前调度方案中未开始服务的任务节点与新接收到的动态任务共同代入所述数学模型架构，构建数学模型作为约束框架，求解得出新的调度方案；

7、s15、将新的调度方案作为当前的调度方案，重新执行步骤s13至s15，直至所有任务完成。

8、优选的，所述数学模型具备的约束条件，包括：

9、数学模型继承触发事件发生时多提升机系统的状态，且将当前调度方案中已开始服务的任务节点固定；

10、每个任务只能被一台提升机执行；

11、每个任务节点的取货节点和送货节点都被分配到的提升机访问，且取货节点的服务时间在送货节点的服务时间之前；

12、提升机从虚拟起点出发，最终返回虚拟终点，虚拟起点和虚拟终点的中间节点满足流平衡；

13、提升机在节点间的服务时间连续；

14、提升机的载荷处于容量范围内；

15、动态任务的服务时间在动态任务的到达时间之后；

16、系统最大完成时间为所有提升机完成时间的最大值，提升机完成时间为提升机到达虚拟终点的时刻；

17、每个任务在最大允许响应时间内完成；

18、常规出库静态任务按波次顺序执行。

19、优选的，数学模型作为约束框架，求解得出调度方案，包括：

20、将当前调度方案中未开始服务的任务节点与新接收到的动态任务整合为待调度任务集合；

21、对于每台提升机，构建服务节点序列，将该台提升机对应的当前调度方案中已开始服务的任务节点插入服务节点序列形成冻结前缀；

22、将待调度任务集合中的每个任务的取货节点和送货节点插入提升机的服务节点序列，得到初始解；

23、在时间预算内，对所述初始解执行lns的破坏—修复迭代，输出最优解作为新的调度方案。

24、优选的，将待调度任务集合中的每个任务的取货节点和送货节点插入提升机的服务节点序列，包括：

25、s21、根据每个任务的最大允许总时长、任务到达时间、当前触发事件的到达时刻，计算每个任务的紧迫度值；

26、s22、对于每个提升机的服务节点序列，枚举取货插入位置与送货插入位置，得到该提升机的多个候选路径；

27、s23、对于每个候选路径，进行前向模拟约束校验，保留校验通过的候选路径；

28、s24、计算校验通过的每个候选路径的增量代价；

29、s25、对于每个任务，计算遗憾值，所述遗憾值为最优增量代价与次优增量代价的差值；

30、s26、将遗憾值最大的任务的取货节点和送货节点，按照最优增量代价对应的候选路径，插入提升机的服务节点序列；

31、s27、将已经插入的任务从待调度任务集合中去除，重复执行步骤s21至s27，直至所有任务插入完成，得到并输出初始解。

32、优选的，计算校验通过的每个候选路径的增量代价，包括：

33、计算提升机运行所述候选路径的插入后完工时间；

34、计算提升机运行原服务节点序列的原路径完工时间；

35、将插入后完工时间与原路径完工时间的差值作为该候选路径的增量代价。

36、优选的，在时间预算内，对所述初始解执行lns的破坏—修复迭代，包括：

37、s31、将初始解作为当前迭代解，将初始解作为当前的历史最优解；

38、s32、从当前迭代解中移除预设个数任务对应的取货节点和送货节点，得到不完全解；

39、s33、将移除的任务按照紧迫度值排序，重复执行步骤s22至步骤s26，直至移除的任务重新插回，得到完整新解作为当前迭代解；

40、s34、利用模拟退火准则判断是否接受当前迭代解，若是，则判断当前迭代解是否为历史最优解，若是，则将当前迭代解作为历史最优解；

41、s35、重复执行步骤s32至s35，直至迭代持续时间达到设定的时间预算；

42、s36、输出历史最优解。

43、优选的，从当前迭代解中移除预设个数任务对应的取货节点和送货节点，包括：

44、从当前迭代解中，随机抽取并移除预设个数任务对应的取货节点和送货节点；或，

45、按照紧迫度值排序，从当前迭代解中，移除紧迫度值最小的预设个数任务对应的取货节点和送货节点。

46、根据本发明的第二方面，提供一种多提升机动态调度设备，包括：

47、主控器，及与所述主控器相连的存储器；

48、所述存储器，其中存储有程序指令；

49、所述主控器用于执行存储器中存储的程序指令，执行上述任一项所述的方法。

50、本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

51、可以理解的是，该技术方案，能够让多提升机系统先生成常规出库静态任务的调度方案，在按照调度方案执行过程中，实时监控触发事件，当出现触发事件时，冻结已开始服务的任务节点，对未开始服务的任务节点与新接收到的动态任务共同构建数学模型作为约束框架，求解得出新的调度方案，再让多提升机系统按照新的调度方案运行。该技术方案，采用事件触发式滚动调度与任务冻结机制，可同步适配常规出库静态任务与动态突发任务场景，保障已开始的任务稳定不中断，快速响应动态任务与设备空闲的触发事件，能合理分配提升机资源，显著提升调度实时性、设备利用率与系统整体作业效率。

52、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。