一种基于多智能体系统的手术套包配送调度方法与流程

本发明涉及计算机数据处理、资源调度及多智能体协同决策，具体为一种基于多智能体系统的手术套包配送调度方法。

背景技术：

1、现有手术套包配送调度技术通常采用基于任务优先级和固定流程规则的任务分配方式，对手术排程系统中的手术时间、术式类型以及套包需求信息进行读取，根据手术开始时间和套包准备要求确定任务优先级，再按照库存可用状态、分拣设备空闲情况以及配送机器人当前位置进行任务安排。在该类方案中，系统通常将套包准备、分拣处理和配送运输视为相互衔接但相对独立的执行环节，通过预设的调度规则确定各环节的处理顺序。例如，按照手术开始时间提前设定套包准备时间窗口，在库存满足条件时优先安排距离较近或当前空闲的分拣设备和配送机器人完成任务。对于多个手术任务同时存在时，通常采用时间排序、距离排序或任务优先级排序方式选择执行对象，并通过调整任务队列实现资源分配。此类调度方式能够完成基础的任务管理和资源调用，但其调度过程主要依赖预先设定的规则，缺少对套包加工、分拣、配送和手术间接收全过程之间时间约束关系的动态分析，难以描述不同资源占用行为对整体任务链的影响。

2、现有部分改进方案引入多主体协同调度思想，将库存管理、设备调度以及物流配送过程划分为多个独立执行主体，各主体根据自身状态信息进行任务选择和资源竞争。例如，库存管理主体根据耗材数量和有效期信息选择可供应套包，分拣主体依据当前设备负载确定处理顺序，配送主体根据机器人位置和路径状态选择运输任务，并通过任务请求和资源反馈实现局部协商。此类方法相较于固定规则调度方式增加了资源状态变化的处理能力，但各主体通常依据自身局部状态进行决策，资源报价或任务选择更多关注当前任务完成成本，缺少对整个手术套包配送链路中时间冗余变化的统一描述。当某一环节提前完成或发生延迟时，现有方案通常仅调整发生变化的单个环节，例如重新分配配送机器人或调整分拣顺序，而无法将时间变化传递至其他关联任务，使后续任务仍按照原有计划执行，导致局部调整与整体履约约束之间存在偏差。

3、手术套包配送过程中的各执行环节缺少基于整体时限约束的协同调度机制，导致单个资源决策无法准确反映其对整个任务链时间状态的影响。在实际调度过程中，套包齐套、分拣处理、机器人配送以及手术间接收之间存在连续时间依赖关系，任一环节占用额外时间均可能压缩后续环节可执行时间，而现有调度方式无法建立各环节之间的时间承诺关系，也无法根据资源竞争行为动态评估任务链中时间冗余的变化。当分拣设备提前处理某一任务但配送资源不足时，提前释放的时间无法被其他任务利用；当配送机器人发生延迟时，受影响任务之外的关联任务仍按照原计划竞争资源，容易造成后续任务时间窗口被持续压缩。因此，现有方案难以在多任务、多资源动态变化条件下保持各执行环节之间的时间协调关系，造成手术套包配送过程中局部资源调度与整体准时交付约束不匹配的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于多智能体系统的手术套包配送调度方法，可以解决上述背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种基于多智能体系统的手术套包配送调度方法，包括：获取手术排程、术式类型、套包库存、分拣负载、配送机器人任务状态及通道占用信息，建立手术任务、套包、库存、分拣资源、配送资源与手术间之间的任务关联；

4、依据手术任务最迟送达时刻逆向生成覆盖齐套、分拣、取件、配送及接收环节的时限承诺链；

5、由参与资源根据本地执行状态形成分布式报价，并结合报价对应的任务时间冗余占用关系确定资源分配结果；

6、在执行状态变化时更新各环节剩余冗余，并沿所述时限承诺链传播更新后的冗余约束，依据更新后的冗余约束滚动调整后续资源分配。

7、优选的，建立所述任务关联包括：以每一手术任务为任务节点，以套包齐套、分拣处理、机器人取件、配送转运和手术间接收为顺序执行节点，将库存可用批次、分拣可用时间段、配送机器人可执行时间段及通道可通行时间段作为资源节点；

8、按照执行先后关系连接所述任务节点与所述顺序执行节点，并按照资源可占用关系连接所述顺序执行节点与所述资源节点，对共享同一资源且执行时间存在交叠的任务建立竞争关联，形成随排程和资源状态同步更新的任务资源关联图。

9、优选的，生成所述时限承诺链包括：以所述手术任务最迟送达时刻作为末端承诺边界，按照手术间接收、配送、取件、分拣和齐套的逆序，读取各环节当前排队占用、已承诺任务及可执行时间窗，逐级确定相邻环节之间的最迟交付边界；

10、对同一任务的相邻交付边界设置前后依赖关系，将上游环节允许占用的时间区间限定在下游交付边界之前，并将各环节交付边界及边界间可调整时间量写入对应任务的承诺状态记录。

11、优选的，形成所述分布式报价包括：由候选分拣资源或候选配送资源读取待分配任务的承诺状态记录及自身已承诺任务集合，对插入所述待分配任务后的执行序列进行局部重排，分别确定所述待分配任务新增占用时间、既有任务被压缩的可调整时间量、发生任务转接时对应的衔接占用时间以及各任务交付边界的变化量；

12、将新增占用时间、可调整时间量、衔接占用时间和交付边界变化量编码为同一报价向量，并将所述报价向量与对应可执行时间段绑定后提交至手术任务对应的任务节点。

13、优选的，更新所述任务资源关联图包括：在库存批次状态、分拣排队顺序、机器人任务序列或通道占用区间发生变化时，仅重计算与变化资源节点直接连接的顺序执行节点，并沿任务执行先后关系向上游和下游扩展至首个资源占用关系未发生变化的顺序执行节点；

14、保留扩展范围之外的原有任务竞争关联，对扩展范围内新增、解除或时间交叠关系改变的资源竞争关系重新标记，并将关联图更新版本号写入对应任务的承诺状态记录，后续报价提交时校验报价携带版本号与所述承诺状态记录中的所述关联图更新版本号一致。

15、优选的，传播所述冗余约束包括：比较每一顺序执行节点的实际完成时刻、当前预计完成时刻与交付边界，得到对应顺序执行节点的剩余可调整时间量；

16、当上游顺序执行节点提前释放时间时，将释放量限定在相邻下游顺序执行节点尚未占用的承诺区间内逐级转移，当所述上游顺序执行节点延迟占用时间时，按照相邻顺序执行节点现有可调整时间量依次扣减；

17、依据手术风险等级在对应任务的可调整时间量中划分不参与其他任务报价的保护时间段，并在每次传播后同步修正各顺序执行节点参与下一轮资源竞争的有效时间区间。

18、优选的，依据所述报价向量确定所述资源分配结果包括：对候选报价对应的执行序列分别校验待分配任务交付边界、既有任务交付边界及保护时间段，剔除造成任一交付边界失配的所述候选报价；

19、对剩余报价按照待分配任务新增占用时间、既有任务可调整时间消耗、任务转接衔接占用时间及交付边界压缩量形成报价排序序列，并在多个报价存在共享资源时建立互斥选择关系，从不存在资源时间段冲突的报价组合中确定与各资源可执行时间段都相对应的任务分配集合。

20、优选的，所述局部重排包括：保持候选资源已承诺任务中交付边界不可移动的任务顺序不变，将待分配任务插入剩余可移动任务形成的候选间隙，并同步确定插入位置前后任务的取件衔接时间、配送转接时间及资源空驶时间；

21、当所述待分配任务跨越两个执行主体完成时，将交接点对应的到达时间窗分别写入前一执行主体与后一执行主体的承诺状态记录，仅保留前后到达时间窗具有共同可交接区间且未侵入保护时间段的局部重排序列，并将所述局部重排序列封装为候选报价对应的执行序列。

22、优选的，当任一顺序执行节点的剩余可调整时间量小于零时，依据任务资源关联图提取与顺序执行节点共享资源且交付边界受其时间占用关联的任务集合，冻结所述任务集合之外的资源分配；

23、在任务集合内，按照负剩余可调整时间量沿所述时限承诺链的传播方向识别可释放时间区间，并仅向具有所述可释放时间区间的候选分拣资源或候选配送资源重新发起报价请求，将重新获得的报价与原承诺状态记录进行版本校验后更新对应顺序执行节点及其后续顺序执行节点的资源分配。

24、优选的，对所述滚动调整后的资源分配维护承诺版本序列，每一承诺版本记录任务资源关联图版本、时限承诺链版本、报价向量来源、资源可执行时间段及被替换的上一承诺版本标识；

25、在接收新的库存、分拣、配送机器人或通道状态时，将对应状态时间戳与当前承诺版本的生成时间进行比较，仅基于时间戳不早于所述当前承诺版本生成时间的状态数据形成替代报价；

26、当多个局部调整同时涉及同一资源时间段时，按照承诺版本之间的依赖关系合并调整范围，并对存在循环资源占用依赖的候选分配回退至最近一个无资源冲突的承诺版本后重新确定资源分配。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

28、1.通过建立手术任务、套包、库存、分拣资源、配送资源以及手术间之间的任务关联关系，将手术套包配送过程中的各执行环节转换为具有时间依赖关系的连续任务链，并根据手术任务最迟送达时刻逆向确定齐套、分拣、取件、配送以及接收环节的时间承诺边界，使各执行主体能够基于统一时间约束参与资源竞争。各资源主体在提交任务报价时，不再仅依据自身执行时间进行判断，而是结合任务插入后对已有任务时间冗余、交付边界以及资源转接时间的影响形成综合报价；当某一环节实际执行时间发生变化时，将对应时间冗余变化沿任务链传递，使关联资源同步更新可执行时间范围。通过上述时间承诺链与资源竞争协同机制，使单个资源调整行为能够被纳入整体任务链约束范围，减少局部调度造成的后续时间累积压缩，使套包准备、分拣和配送过程保持连续的时间协调关系。

29、2.通过任务关联关系和时限承诺链的结合，系统能够根据资源状态变化调整任务之间的时间分配关系，使提前完成环节释放的时间量能够参与后续任务调度，使发生延迟的环节能够及时反馈至关联任务的资源竞争过程。分布式报价过程中引入任务时间冗余占用关系后，各资源主体提交的任务选择结果能够同时反映当前执行能力和对其他任务承诺边界的影响，减少单一资源最优选择导致的整体任务冲突。在多个手术任务并行执行时，通过维护不同任务之间的时间承诺关系，可以限制低紧迫任务对关键时间窗口的占用，并根据任务链状态调整资源分配范围。同时，基于承诺版本和关联状态更新机制，资源变化后无需对全部任务重新排序，而是依据变化资源影响范围更新相关任务状态，使调度过程中的任务调整范围与实际资源变化保持对应关系。该过程改善了多资源协同环境下任务状态传递方式，使套包配送调度过程中的资源竞争、时间约束和任务执行状态形成连续的数据关联。