一种用于多交叉分拣系统的动态格口分配方法及系统与流程

本发明涉及智能自动化仓储物流，尤其涉及一种用于多交叉分拣系统的动态格口分配方法及系统。

背景技术：

1、随着电商与快递行业的快速发展，大型中转分拣中心普遍采用两台及以上交叉带分拣机并行作业的集群部署模式，同一目的地流向的包裹通常在多条分拣环线上分别配置专属滑槽格口。在现有的调度方案中，各交叉带分拣机普遍采用独立的仓储控制系统进行单机调度，每条环线的格口资源在物理上和逻辑上相互隔离，不同分拣机之间的格口无法互通共享。当某一目的地流向在高峰期件量激增时，常出现某一条分拣环线上该流向的滑槽格口包裹大量堆积甚至爆仓拥堵，而其他分拣环线上同一流向的格口却处于闲置空转状态的资源错配现象。为应对滑槽拥堵，现有方案通常采取控制整条分拣主线皮带降速运行或在上游临时停止供包的方式，这直接导致分拣系统的小时处理产能大幅下降，并造成包裹滞留和错分率上升。

2、同时，现有的格口分配逻辑通常仅依据包裹的目的地流向进行匹配，而不考虑包裹自身的物理属性与滑槽机械特性之间的适配关系。在实际作业中，大件异形包裹常被分配至窄幅标准滑槽，易在滑槽入口处发生卡滞；塑料袋软包被分配至高倾角硬质滑槽时，易因摩擦系数不匹配而产生缠绕和堆叠。上述卡塞和堆叠故障需要人工多次停机清理，不仅增加了人工运维成本，也大幅压缩了设备的有效作业时长。

3、此外，现有的拥堵检测与处置机制存在明显的被动性和粗放性。现有方案多依靠光电传感器检测滑槽是否完全堆满，仅在拥堵已经发生后才触发保护，缺乏对滑槽拥堵趋势的提前量化预判；在处置手段上，仅有全线皮带降速和上游停止供包两种方式，不存在跨分拣机的包裹分流方案。更为关键的是，交叉带分拣机的主线皮带在作业过程中需保持恒定运行速度、小车等间距运行，现有方案未考虑这一硬件约束，无法在不改变主线速度的前提下量化地错开包裹落袋时间间隔，因而难以在维持分拣效率的同时实现拥堵的平滑消解。

4、另一方面，现有调度方案中格口与目的地流向之间通常采用静态绑定方式，格口一旦分配给某一流向即固定占用，无法根据各流向件量的实时变化进行动态调整。在部分流向件量随班车波次显著波动的场景下，低流量流向的格口长期闲置而高流量流向的格口持续紧张，格口资源的整体利用率较低。

5、因此，亟需一种针对多交叉带分拣系统的新分配方案。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明实施例提供了一种用于多交叉分拣系统的动态格口分配方法及系统，解决现有多交叉带分拣系统调度过程存在多机负载失衡、包裹与格口属性不匹配、拥堵处置被动粗放以及格口资源利用率低的问题。

2、一个方面，本发明提供了一种用于多交叉分拣系统的动态格口分配方法，所述方法用于在分拣上位机执行，所述分拣上位机控制至少两台并行联动作业的交叉带分拣机，每个所述交叉带分拣机均设置与全部目的地流向匹配的多个格口，所述方法包括如下步骤：

3、建立全局格口资源池，记载系统内全部所述格口对应的所述目的地流向、格口类型、格口机械参数和实时负载状态；所述格口类型用于标注其适配包裹的范围；

4、在所述包裹经体积测量称重扫描仪上件时，采集包裹目的地和包裹物理属性，根据所述包裹目的地从所述全局格口资源池中筛选出初步匹配格口，并剔除所述格口类型、所述格口机械参数与所述包裹物理属性不匹配的得到候选格口集合；

5、针对所述候选格口集合中的每个格口，按照对应的所述实时负载状态计算负载评分，选择所述负载评分满足准入条件且负载最低的作为主分配格口下发至分拣车；在所述主分配格口所属分拣机之外，选取所述目的地流向与所述包裹目的地匹配且负载评分满足准入条件的任一备用跨机格口；

6、基于所述主分配格口对应的所述实时负载状态计算预计堵塞时间，在所述预计堵塞时间达到预设条件时，核查所述包裹相对于所述主分配格口的位置，若在远距离安全改派区则改派所述包裹至所述备用跨机格口；若在近距离混合调控区则优先改派所述包裹至所述备用跨机格口，在未成功时指令所述分拣车执行弹射错峰延迟；若在落料区内指令所述分拣车执行弹射错峰延迟和弹出降速；

7、基于各格口的实时包裹件数预测在未来时段的预测件数，当格口的所述预测件数持续低于第一闲置阈值或下跌超设定比例时，回收相应格口重新分配目的地流向；当单个所述目的地流向中所有格口的整体预测件数低于第二限制阈值时，合并至兜底格口。

8、在一些实施例中，所述格口类型包括：大件格口、标准格口、软包专用格口和兜底格口；所述格口机械参数包括：滑槽尺寸、滑槽角度、滑槽内壁材料、格口有效落料区长度及最高包裹堆积高度；所述包裹物理属性包括：三维体积、重量和外包装视觉类型；所述包裹物理属性按照预设转运标准匹配至所述格口类型和所述格口机械参数。

9、在一些实施例中，针对所述候选格口集合中的每个格口，按照对应的所述实时负载状态计算负载评分，包括：

10、针对所述候选格口集合中的每个候选格口采集所属分拣环线的小车占用率、所属分拣机上件台的实时吞吐率以及格口滑槽的实时堆积高度；

11、将所述候选格口的所述小车占用率、所述实时吞吐率和所述实时堆积高度归一化处理后按照预设权重加权求和得到对应的所述负载评分；

12、其中，所述小车占用率的权重高于所述实时吞吐率的权重，所述实时堆积高度以其占滑槽安全极限高度的比值参与加权求和。

13、在一些实施例中，基于所述主分配格口对应的所述实时负载状态计算预计堵塞时间，包括：

14、实时采集所述主分配格口滑槽内的包裹堆积高度，将滑槽安全极限堆积高度与所述包裹堆积高度的差值乘以预设滑槽坡度长度换算系数，得到该滑槽的剩余可容纳长度；

15、实时采集单位时间内进入所述主分配格口的包裹件数，乘以单包裹平均长度，得到单位时间内包裹占据的滑槽长度；

16、将所述剩余可容纳长度除以所述单位时间内包裹占据的滑槽长度，得到该格口的预计堵塞时间。

17、在一些实施例中，在所述预计堵塞时间达到预设条件时，核查所述包裹相对于所述主分配格口的位置，包括：

18、按照预设时域区间对所述预计堵塞时间按照拥堵风险由低到高划分正常安全等级、预警拥堵等级和高危拥堵等级，并将达到所述预警拥堵等级作为所述预设条件；

19、其中，在所述主分配格口对应的所述包裹堆积高度达到预警高度时，对所述预设时域区间的边界值按照第一预设比例进行收紧限缩，以提高对拥堵的响应敏感度。

20、在一些实施例中，基于各格口的实时包裹件数预测在未来时段的预测件数中，所述方法采用联合时间序列模型和决策树模型并基于双阶时间窗口数据预训练的流量预测模型执行预测；

21、所述流量预测模型的预训练步骤包括：

22、获取包含所述多交叉分拣系统全局格口历史负载数据的样本数据；

23、获取联合所述时间序列模型和所述决策树模型的初始网络模型；对所述样本数据采用宏观观察窗口截取各目的地流向的历史件量时间序列，输入所述时间序列模型输出对各目的地流向在指定未来时段包裹件量的宏观预测值；对所述样本数据采用微观观察窗口截取包裹形态和吞吐率特征向量，以输入所述决策树模型并输出对所述指定未来时段包裹件量的残差修正量；融合所述宏观预测值和所述残差修正量得到对各目的地流向在指定未来时段包裹件量的目标预测值；采用所述样本数据对所述初始网络模型进行训练，基于所述目标预测值和真实值的偏差以及所述残差修正量和真实修正量的偏差，对所述初始网络模型进行参数更新，得到所述流量预测模型；其中，所述宏观观察窗口的时长大于所述微观观察窗口；

24、与之相对应的，所述方法还包括：利用所述流量预测模型预测各目的地流向的总包裹件量，结合每个目的地流向下属各格口的历史分配权重系数，计算各格口对应的包裹件量，并同步计算实时流量增长率。

25、在一些实施例中，所述方法还包括：在设定时长范围内，当所述包裹中的软包数量大于第一触发值，则对所述预设时域区间的边界值按照第二预设比例进行扩展，以降低对拥堵的响应敏感度；当所述包裹中的大件数量大于第二触发值，则降低所述负载评分的准入条件；

26、所述方法还包括：若存在单个目的地流向对应的所有目标格口均为高位拥堵级别、所述备用跨机格口迁移失效或所述弹射错峰延迟失效时，获取所有目标格口中的包裹堆积高度极大值，根据所述极大值所属的预设分段区间，按照对应的比例对该目的地流向的包裹进行上件限流。

27、另一方面，本发明还提供一种多交叉分拣系统，所述系统包括：分拣上位机，所述分拣上位机控制至少两台并行联动作业的交叉带分拣机，每个所述交叉带分拣机均设置与全部目的地流向匹配的多个格口；每个所述交叉带分拣机配置多组独立驱动的分拣小车，所述分拣小车上部署小车控制器以响应所述分拣上位机的指令；所述分拣上位机执行上述用于多交叉分拣系统的动态格口分配方法。

28、另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

29、另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

30、本发明所述用于多交叉分拣系统的动态格口分配方法及系统，通过建立覆盖至少两台并行交叉带分拣机全部格口的全局格口资源池，统一记载各格口的流向、类型、机械参数与实时负载状态，在包裹上件时依据目的地流向及包裹物理属性与格口类型、机械参数的适配关系筛选候选格口，再按实时负载评分择优确定主分配格口，并在其他分拣机预选备用跨机格口；分拣过程中基于主分配格口实时负载计算预计堵塞时间，依据包裹相对主分配格口所处的远距离安全改派区、近距离混合调控区和落料区，分别执行跨机改派、改派失败后弹射错峰延迟、错峰延迟结合弹出降速的分层调控；同时基于各格口实时件数预测未来件数，对持续低于第一闲置阈值或下跌超设定比例的格口回收重分配，对整体预测件数低于第二限制阈值的流向合并至兜底格口。本发明打破多机格口相互隔离的调度壁垒，实现同流向包裹在多机间动态分流与负载均衡；从源头保证包裹形态与滑槽特性相适配，降低大件卡滞、软包缠绕故障及人工清堵频次；将拥堵处置由堆满后被动报警转为提前量化预判，在主线恒速约束下按包裹位置分层干预，无需全线降速停机即可平滑消堵；并使格口与流向由静态绑定转为随件量动态复用，显著提升格口利用率与系统连续作业能力。

31、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

32、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。