一种双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化方法及系统

技术领域

本发明涉及仓储系统作业规划控制领域，尤其是涉及一种双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化方法及系统。

背景技术

随着电子商务的快速发展，仓储企业需要高效响应客户多品类、小批量的需求。为满足客户需求，越来越多的仓储企业采用穿梭车仓储系统。该系统主要由穿梭车、电梯和用于存放货物的货架三部分组成。其中穿梭车负责水平运输货物，而电梯负责垂直运输货物。在这样的系统中，电梯运作通常是穿梭车仓储系统的瓶颈。近几年，仓储企业已经开发了双电梯穿梭车仓储系统。该新类型的穿梭车仓储系统能显著提高系统吞吐量，并被广泛应用于实际仓储企业。

而传统的双电梯取货作业调度存在以下问题：(1)传统的作业调度策略设计相对简单，没有对作业顺序进行优化研究；(2)传统的作业调度策略没有考虑电梯与穿梭车之间的交互影响，由于在仓储系统的实际取货过程中，穿梭车与电梯之间存在并行运动的关系，如何减少作业顺序缩短电梯等待穿梭车的时间对于提升系统效率是很有必要的；(3)传统的作业调度策略没有考虑电梯与电梯之间的交互影响。由于存在两个电梯，避免两个电梯之间的拥堵能够提升系统效率。

发明内容

本发明是为了克服传统的作业调度策略设计相对简单，没有对作业顺序进行优化研究、没有考虑电梯与穿梭车之间、电梯与电梯之间的交互影响的问题，提供一种双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化方法及系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化方法，包括以下步骤：S1：获取双电梯穿梭车仓储系统的参数，所述参数包括与取货作业调度相关的系统结构信息、穿梭车信息、电梯信息和作业信息；S2：根据所述参数，为所述双电梯穿梭车仓储系统构建取货作业优化模型；S3：利用所述取货作业优化模型，根据所述作业信息，获取所述穿梭车仓储系统的取货作业调度策略。本发明提供的双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化方法合理安排穿梭车和电梯完成取货作业，对作业顺序进行优化，考虑了电梯与穿梭车之间、电梯与电梯之间的交互影响，与现有技术相比，节约了完成时间，实现高吞吐能力。

作为本发明的优选方案，所述S1中所述系统结构信息包括货架层数数量信息、每层存储位置数量信息、相邻层的间距信息和存储位长度和宽度信息，所述穿梭车信息包括穿梭车速度信息和穿梭车拿起或释放一个货物的时间信息，所述电梯信息包括电梯速度信息和电梯初始停顿层位置信息，所述作业信息包括取货作业数量信息、取货作业坐标信息、穿梭车处理作业所需时间信息和电梯到达作业层所需时间信息。

作为本发明的优选方案，所述穿梭车处理作业i所需时间计算公式如下：

电梯1到达作业i所在层所需时间计算公式如下：

电梯2到达作业i所在层所需时间计算公式如下：

其中，X

作为本发明的优选方案，所述取货作业优化模型如下：

其中，

作为本发明的优选方案，所述电梯1在第k个循环中卸下作业到出口的时间

所述电梯2在第k个循环中卸下作业到出口的时间

其中，u

作为本发明的优选方案，所述取货作业优化模型的约束条件如下：

其中，x

作为本发明的优选方案，还包括利用动态规划模型优化所述双电梯的取货作业顺序，所述动态规划模型如下：

其中，F(s,e)表示在前s阶段完成了e个作业的最短完成时间，F(s-1,e′)表示在前s-1阶段完成了e′个作业的最短完成时间，c(s,e′,e)表示在第s阶段完成作业e-e

作为本发明的优选方案，还包括利用相对作业完成时间作为衡量指标，所述相对作业完成时间计算方式如下：

其中，M(P)表示经验式决策得到的作业总完成时间，M(C)是根据取货作业优化模型求解得到的作业总完成时间

一种双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化系统，包括：第一获取模块，用于所述双电梯穿梭车仓储系统的参数，其中，所述参数包括与取货作业调度相关的系统结构信息、穿梭车信息、电梯信息和作业信息；构建模块，用于根据所述参数，为所述双电梯穿梭车仓储系统构建取货作业优化模型；第二获取模块，用于利用所述双电梯穿梭车仓储系统构建取货作业优化模型，根据所述作业信息，获取所述双电梯穿梭车仓储系统的取货作业调度策略。本发明提供的一种双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化系统能够提高供应链的响应速度，提高双电梯穿梭车仓储系统的拣选作业效率

一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行本发明的一种双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化方法。

因此，本发明具有以下有益效果：本发明提供的双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化方法合理安排穿梭车和电梯完成取货作业，对作业顺序进行优化，考虑了电梯与穿梭车之间、电梯与电梯之间的交互影响，与现有技术相比，节约了完成时间，实现高吞吐能力；本发明提供的一种双电梯穿梭车仓储系统的取货作业优化系统能够提高供应链的响应速度，提高双电梯穿梭车仓储系统的拣选作业效率。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的系统结构示意图；

图3是本发明实施例的电子设备结构框图。

图中：300、取货作业优化系统；310、第一获取模块；320、构建模块；330、第二获取模块；401、处理器；402、只读存储器；403、随机访问存储器；404、总线；405、I/O接口；406、输入部分；407、输出部分；408、存储部分；409、通信部分；410、驱动器；411、可拆卸介质。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

双电梯穿梭车系统中，穿梭车可以在当前层内水平移动来取出货物，电梯会在竖直方向上行驶完成取货。虽然双电梯的系统相比单电梯系统效率更高，然而由于两个电梯共用同一桅杆，双电梯系统中的取货作业调度是复杂且具有挑战性的。为了提高系统效率，需要对取货作业的完成顺序进行优化，确定由哪辆电梯由什么样的顺序完成任务以及穿梭车完成任务的顺序。通过优化调度策略，能够减少系统的作业的完成时间，提高系统效率，进而提高整个供应链的效率。

图1示意性示出了根据本发明实施例的用于双电梯穿梭车仓储系统的作业优化方法的流程图。

如图1所示，该实施例的作业优化方法包括操作S1～操作S3。

在操作S1，获取双电梯穿梭车仓储系统的参数，其中，上述参数包括与取货作业调度相关的系统结构信息、穿梭车信息、电梯信息和作业信息。

在操作S2，根据参数，为双电梯穿梭车仓储系统构建作业优化模型。

通过决策取货顺序以及如何将任务分配给穿梭车，寻找完成所有作业的时间。

在操作S3，利用取货作业优化模型，根据作业信息，获取双电梯穿梭车仓储系统的取货作业调度策略。

作业信息包括取货作业数量信息和取货作业坐标信息。

利用上述作业优化方法，能够提高双电梯穿梭车仓储系统总的作业效率，减少双电梯穿梭车仓储系统完成所有作业时间，从而可以有效的降低成本。

根据本发明的实施例，上述系统结构信息包括货架层数数量信息、每层存储位置数量信息、相邻层的间距信息和存储位长度和宽度信息；穿梭车信息包括穿梭车速度信息和穿梭车拿起或释放一个货物的时间信息；电梯信息包括电梯速度信息和电梯初始停顿层位置信息；作业信息包括取货作业数量信息、取货作业坐标信息、穿梭车处理作业所需时间信息和电梯到达作业层所需时间信息。

在本实施例中，穿梭车处理作业i所需时间计算公式如下：

电梯1到达作业i所在层所需时间计算公式如下：

电梯2到达作业i所在层所需时间计算公式如下：

其中，X

在本实施例中，取货作业优化模型如下：

其中，

在本实施例中，电梯1在第k个循环中卸下作业到出口的时间

电梯2在第k个循环中卸下作业到出口的时间

其中，u

在本实施例中，取货作业优化模型的约束条件如下：

该约束确保电梯1在每个循环中只完成一个作业。

该约束确保每个作业都被完成。

该约束为网络流量约束。

该约束确定任务i是否在任务j之后执行，反之亦然。

该约束表明电梯2操作的作业层不能超过电梯1操作的作业层

该约束用来计算电梯获取作业的时间。

该约束给出了二元决策变量x

该约束给出了二元决策变量y

其中，x

在本实施例中，利用动态规划模型优化双电梯的取货作业顺序，动态规划模型如下：

其中，F(s,e)表示在前s阶段完成了e个作业的最短完成时间，F(s-1,e′)表示在前s-1阶段完成了e′个作业的最短完成时间，c(s,e′,e)表示在第s阶段完成作业e-e

在本实施例中，利用相对作业完成时间作为衡量指标，相对作业完成时间计算方式如下：

其中，M(P)表示经验式决策得到的作业总完成时间，M(C)是根据取货作业优化模型求解得到的作业总完成时间。

为了更加直观的展现本发明在双电梯穿梭车仓储系统中减少运作时间，在本实施例中，实例选自某地的双电梯穿梭车仓储系统。某地双电梯穿梭车仓储系统目前采用的经验式决策如下：取货作业按照先到先服务的顺序进行。本发明实施例选择经验式决策和本发明提出的方法在作业完成时间之间的百分比差距作为衡量指标，如下所示：

其中，M(P)，M(C)分别表示经验式决策和本发明提出的方法得到的作业总完成时间。表1是相对作业完成时间。

表1相对作业完成时间

注：|O|表示作业的数量。

由表1可知，本发明所提出的方法在现实应用中比经验式决策表现好，极大的减少了服务时间，提高了系统运作效率。

图2示意性示出了根据本发明实施例的用于双电梯穿梭车仓储系统的作业优化系统的结构图。

如图2所示，该实施例的取货作业优化系统300包括第一获取模块310、构建模块320和第二获取模块330。

第一获取模块310，用于获取双电梯穿梭车仓储系统的参数，其中，参数包括与取货作业调度相关的系统结构信息、穿梭车信息、电梯信息和作业信息；

构建模块320，用于根据参数，为双电梯穿梭车仓储系统构建取货作业优化模型；

第二获取模块330，用于利用双电梯穿梭车仓储系统取货作业优化模型，根据作业信息，获取双电梯穿梭车仓储系统的取货作业调度策略。

利用上述作业优化系统，能够使得双电梯穿梭车仓储系统获得最优的作业顺序，从而大大减少了作业完成时间，提高了作业效率，进而降低了整个双电梯穿梭车仓储系统的运作成本。

图3示意性示出了根据本发明实施例的适于实现用于双电梯穿梭车仓储系统的作业优化方法的电子设备的方框图。

如图3所示，根据本发明实施例的电子设备包括处理器401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的程序或者从存储部分408加载到随机访问存储器(RAM)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器401可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))等等。处理器401还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器401可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

在随机访问存储器403中，存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理器401、只读存储器402以及随机访问存储器403通过总线404彼此相连。处理器401通过执行只读存储器402和/或随机访问存储器403中的程序来执行根据本发明实施例的方法流程的各种操作。需要注意，程序也可以存储在除只读存储器402以及随机访问存储器403以外的一个或多个存储器中。处理器401也可以通过执行存储在一个或多个存储器中的程序来执行根据本发明实施例的方法流程的各种操作。

根据本发明的实施例，电子设备还可以包括输入/输出(I/O)接口405，输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。电子设备还可以包括连接至I/O接口405的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分406；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分407；包括硬盘等的存储部分408；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分409。通信部分409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器410根据需要连接至I/O接口405。可拆卸介质411，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器410上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分408。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明保护范围之内。