基于物料流动守恒与时空占用的配送状态仿真方法与流程

本发明涉及物流调度与数字孪生仿真，更具体地说，本发明涉及一种基于物料流动守恒与时空占用的配送状态仿真方法。

背景技术：

1、复杂离散制造混线装配普遍依托中央缓存区向各装配工位实施高频微批量补料。高密度搬运设备并发运行使物流通道处于持续动态负荷下，亟需具备物理保真度与确定性响应的数字孪生配送状态推演手段，以及时预警工位断供并消解路径死锁。

2、为此，现有技术将时空扩展网络多商品流（tsn-mcf）模型与空间动态占用张量相耦合，依据通道时空饱和瓶颈指数更新通道有效流速与输运时滞，结合空间网格占用矩阵自内积检测几何干涉，并基于带时变时滞项的差分方程推演集中缓存与线边工位的库存状态转移。

3、然而，现有方案将通道级聚合时滞直接代入到货方程，在通道宏观通畅但支路发生局部死锁时，通道时滞对个体阻滞不敏感，导致停滞设备的承运物料仍被虚拟提前记入到货；同时，时滞取整量化破坏了时间回溯映射的双射性，诱发在途物料账目的非单调漏记与重记。若要在微观运动受阻时维持账实同相，必须周期性重新求解全网多商品流混合整数规划，或在时空网络中引入大量中间滞留节点导致拓扑规模急剧膨胀，使得单步推演耗时由毫秒级恶化至秒级以上，破坏了数字孪生超实时在线推演的算力可行性。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提供一种基于物料流动守恒与时空占用的配送状态仿真方法，通过基于空间干涉仲裁的通行状态门控装载出库与状态流转，并在途封闭装载物料且累加随体里程以在跨越标桩时触发释放，以解决搬运设备受阻时的出库账实脱节、在途账目漏记重记与虚拟到货问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于物料流动守恒与时空占用的配送状态仿真方法，包括以下步骤：根据各搬运设备在车间离散空间中的空间占用关系进行干涉仲裁以确定通行状态；针对处于装载状态的搬运设备，基于工位物料需求从集中缓存点的可用库存中预占物料，并根据通行状态确定实际出库量；所述发车条件为实际累积装载量达到计划配送量或设备剩余容积达到满载饱和、且通行权系数达到预设发车阈值，在满足所述发车条件时转入在途状态，否则将未成行的预占物料释放回可用库存；针对处于在途状态的搬运设备，保持装载物料封闭，并基于通行状态调节的非负位移增量累加更新沿规划路径的随体里程；当随体里程跨越目标工位的里程标桩时，触发对应物料向目标工位线边库存释放。

4、优选地，所述确定通行状态包括：

5、以车间网格为行、搬运设备为列，将各搬运设备的名义几何包络投影至车间网格构建空间占用矩阵；根据空间占用矩阵与其转置矩阵的乘积的非对角元素确定设备间的空间重叠关系；对存在空间重叠的设备，按其承运物料的工艺急迫度仲裁生成介于0至1之间的通行权系数作为通行状态，其余设备的通行权系数置为1；将名义位姿与当前实际位姿之差乘以通行权系数并累加至当前实际位姿，得到更新后的实际位姿。

6、综上，本发明具有以下有益效果：

7、本发明通过根据各搬运设备在车间离散空间中的空间占用关系进行干涉仲裁以确定通行状态，在装载状态下基于工位物料需求从可用库存预占物料并根据通行状态确定实际出库量与状态流转，在在途状态下保持装载物料封闭并基于通行状态调节的非负位移增量累加更新沿规划路径的随体里程，以及在随体里程跨越目标工位里程标桩时触发对应物料释放，解决了搬运设备受阻停驻时出库账实脱节、时变时滞离散化导致的在途物料账目漏记与重记，以及微观设备停顿而工位线边仍按通道时滞虚拟到货的技术问题，实现了集中缓存出库与实际发车的严格同相、在途物料的差分守恒，以及工位线边库存依据实际物理到达的确定性释放，在无需重新求解全网优化模型的前提下提高了配送状态推演的物理保真度与计算效率。

1.一种基于物料流动守恒与时空占用的配送状态仿真方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定通行状态包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据通行状态确定实际出库量包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，更新沿规划路径的随体里程包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，触发对应物料向目标工位线边库存释放包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括死锁检测与消解：

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括断供预警：

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，空间占用矩阵通过以下方式构建：