一种全局最优的智能仓储调度优化算法的制作方法

1.本发明涉及仓储调度技术领域，具体涉及一种全局最优的智能仓储调度优化算法。


背景技术：

2.近年来，随着电商的高速发展，包裹分拣作业量不断增加，对作业效率、准确率和客户体验的要求也在不断提高，商品仓库规模也在逐渐变大，如何快速准确的对货物进行分拣引起越来越大的关注。在此背景下，分拣机器人得到越来越广泛的应用，而机器人的路径规划问题已成为货物运输、快递分拣等领域中一项关键技术问题。
3.现有的仓储作业中，对于货物存放拿取时，存放和拿取往往联动效果差，运输小车对于相近货架上的货物存取可能需要多次往复运动来进行存取，影响货物运输效率，因此，本专利提出一种全局最优的智能仓储调度优化算法。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种全局最优的智能仓储调度优化算法，具体技术方案如下：
5.一种全局最优的智能仓储调度优化算法，包括如下步骤：
6.s1、构建仓储运输模型，将立体仓库三维数学模型化；
7.s2、设定货物存取任务，根据需要系统内设定任务计划；
8.s3、划分存取目标任务，将需要存放的货物与需要取出的货物划分为存放任务与提取任务；
9.s4、计算存取时间，根据步骤s1中确定的仓储模型，计算每个存取任务目标的存取时间，计算货物存取点各路径的出入库时间，确定最短路径计算的最短时间；
10.s8、优化货物存放路径，根据提取任务货物所在货架是否有空位，安排带存放货物存放路线；
11.s9、重复进行存取任务直至存取任务全部清空。
12.作为上述技术方案的改进，在步骤s1中，具体包括如下步骤：
13.s1.1、设置模型参数，将agv小车入库点设为坐标原点0，立体仓库内部货架共为r排，每排货架共有p列q层，处于第k排第i列第j层的货位记为(k,i,j),(k＝1,
…
,r；i＝1,
…
,p；j＝1,
…
,q)。
14.作为上述技术方案的改进，在步骤s4中，按照下式计算货物存取点各路径的出入库时间：
[0015][0016]
式中：，k＝-r,.....,r；i＝1,.....,p；j＝1,....,q，x
kij
＝0或x
kij
＝1，分别表示处于第k排第i列第j层的货位为空或不为空，n为货物的总数量。
[0017]
作为上述技术方案的改进，在步骤s4中，按照下式计算第i列第j层货位上的货物搬运到出入库台所用的时间：
[0018]
式中，v
x
与vy分别为小车水平和垂直运动速度，表示对进行向下取整，|r|表示对货位的排号取绝对值，d表示小车轨道在货架排之间的距离，l代表货位的长度，h代表货位的高度。
[0019]
作为上述技术方案的改进，在步骤s4后还有步骤s6，其具体包括，安排运输车完成存取任务时，运输车前往货架时先携带有待存放货物。
[0020]
作为上述技术方案的改进，在步骤s6前还包括有步骤s5，其具体为，将存取任务划分为紧急任务和日常任务，对于紧急任务进行优先存取处理。
[0021]
作为上述技术方案的改进，在步骤s5中，还包括步骤s5.1，其具体为，运输车进行紧急任务时进行单独存取处理，对于目标货物进行最短路径存取。
[0022]
作为上述技术方案的改进，在步骤s8前还包括步骤s7，其具体为，判断仓库内是否有空闲运输车，若有，则对于存取任务，选择最短入库路径进行存放。
[0023]
作为上述技术方案的改进，在步骤s7与步骤s8中，具体地在对货物进行存放时，根据货物重量对货架存放位置进行安排。
[0024]
作为上述技术方案的改进，在步骤s9中，根据下式将重量重的货物放置在货架下部轻的放置在上部，
[0025]
本发明与现有技术相比较，其技术效果如下：
[0026]
1、本发明所述一种全局最优的智能仓储调度优化算法，通过建立模型能够计算各个货架存放点的出入库时间，从而能够寻求优化路线进行货物存取；
[0027]
2、本发明所述一种全局最优的智能仓储调度优化算法，通过优先将货物存放在货物取货点所在货架，能够较好的缩短小车的总行走时间；
[0028]
3、本发明所述一种全局最优的智能仓储调度优化算法，通过将较重的货物存放在货架下部，较轻的货物存放在货架上部，从而能够降低货架的重心，提高货架稳定性；
[0029]
4、本发明所述一种全局最优的智能仓储调度优化算法，通过设置紧急任务模式，能够对紧急目标货物优先进行存取，进而更好地应对实际工作要求。
附图说明
[0030]
图1为本发明所述一种全局最优的智能仓储调度优化算法流程图；
[0031]
图2为本发明所述仓库内部结构示意图；
[0032]
图3为本发明第二种实施方式工作流程图。
具体实施方式
[0033]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有
其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0034]
本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。
[0035]
实施例1
[0036]
本发明所述一种全局最优的智能仓储调度优化算法，本实施例的应用场景为一个物流仓库，仓库场地包括工作台、若干台升降机、若干台agv小车以及若干货架，所提算法程序编制调试完毕后，将可执行文件上传至装有完整主控复位指令运行时库的工控服务器并按管控系统收集的任务输入开展算法运行，通过与仓储管理系统的预设兼容性接口将运行结果下放至agv小车，完成相应取送货动作。
[0037]
如图1、图2所示，具体步骤如下：
[0038]
s1、构建仓储运输模型，我们将立体仓库三维数学模型化，将立体仓库的排(row)、列(bayer)、层(layer)作为三维坐标系，利用(r、b、l)标识三维坐标系中的三维方向的向量，l坐标轴相当于普通坐标系中的z坐标轴，代表自动化立体仓库中层的方向；b坐标轴相当于普通坐标系中的x坐标轴，代表自动化立体仓库中列的方向；同理，使用r坐标轴代表立体仓库中排的方向。
[0039]
作为进一步的优化改进，为了方便计算agv小车存取货物时间，我们将agv小车入库点设为坐标原点0，并将立体仓库内部货架设置为r排货架，每排货架共有p列q层，处于第k排第i列第j层的货位记为(k,i,j),(k＝1,
…
,r；i＝1,
…
,p；j＝1,
…
,q)，则此时仓储运输的数学模型为，
[0040][0041][0042][0043]
其中，k＝-r,.....,r；i＝1,.....,p；j＝1,....,q，x
kij
＝0或x
kij
＝1，分别表示处于第k排第i列第j层的货位为空或不为空，m
kij
为第k排第i列第j层货位单位货物质量，v
x
与vy分别为小车水平和垂直运动速度(为方便考虑，不考虑小车的启动和制动时间，小车空载和满载时速度不变)，表示对进行向下取整，|r|表示对货位的排号取绝对值，d表示小车轨道在货架排之间的距离，l代表货位的长度，h代表货位的高度，n为货物的总数量。
[0044]
数学模型中，公式1为根据货物存取的路径计算的最短时间；公式2为不考虑agv小车启动和制动的情况下，将第i列第j层货位上的货物搬运到出入库台所用的时间。
[0045]
s2、设定货物存取任务，对仓库入库点的货物，即将要出库的货物进行统计安排设定任务计划。
[0046]
s3、划分存取目标任务，将需要存放的货物与需要取出的货物划分为两部分，方便之后分类安排agv小车存取。
[0047]
s4、根据步骤s1中确定的仓储模型，计算每个存取任务目标的存取时间，根据公式1和公式2，计算货物存取点各路径的出入库时间，确定最短路径计算的最短时间。
[0048]
s6、为了最大化地利用agv小车，增大其工作效率，在同时有存取任务地情况下，agv小车优先安排存放任务，即agv小车前往货架时应携带有货物前往。
[0049]
s8、根据货物取出点，判断取货点同一货架上是否有空余仓位，若有则将货物存放点选择为取出点同一货架，此时可以省去agv小车再次启动与制动时间，使仓储效率最大化。
[0050]
s9、重复进行存取任务直至存取任务全部清空，具体的根据步骤s2设定的存取任务，不断重复步骤s7，直至步骤s2设定的存取任务全部完成。
[0051]
实施例2
[0052]
作为进一步的优化改进，由于仓库内agv小车数量不唯一，因此，如图3所示，在本实施例2中，在步骤s8前增加一步步骤s7，其具体为，判断仓库内是否有空余未工作agv小车，若有，则对于存取任务，选择最短入库路径进行存放，避免入库货物堆压。
[0053]
作为进一步的优化改进，为了使货架整体受力更加稳定，在对货物进行存放时，即在步骤s7与步骤s8中，我们对货物存放时，将重的货物存放在货架下部，较轻的货物放置在货架上部，即根据货物重量对货架存放位置进行安排，其公式3如下：
[0054][0055]
实施例3
[0056]
作为进一步的优化改进，在实际工作中，常常会出现紧急货物需要对其进行存取处理，因此，本实施例在步骤6之前，还包括有步骤s5，其具体为，将存取任务划分为紧急任务和日常任务，对于紧急任务进行优先存取处理。
[0057]
作为进一步的优化改进，在步骤s5中，还包括步骤s5.1，其具体为，对于紧急任务，agv小车进行单独存取处理，不再将存取任务进行合并，对于目标货物进行最短路径存取，从而使紧急货物能够最短时间内完成存取。
[0058]
本发明所述一种全局最优的智能仓储调度优化算法具体调节原理如下：
[0059]
本发明通过对仓库进行数学模型建设，能够通过入库点与货物存取空位之间的路径计算处出入库时间，从而更好地安排货物存取，同时，为了更好地加快仓储物流效率，本系统检测货物取货点有空位时，将货物优先安排在取货点地货架上，用于避免agv小车地重复启停；同时为了使货架整体受力更加稳定，将较重地货物存放在货架底部，较轻地货物存放在货架上部。
[0060]
尽管上文已对本发明说明性的具体实施方式逐步进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够进行领会，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内。
[0061]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。