CN103500389A - 一种工业炸药仓库优化管理操作系统及货物优化管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业炸药仓库优化管理操作系统及货物优化管理方法。其包括电子标签、RFID读取终端、数据处理设备、车载终端设备、控制器：电子标签设在货物和仓库各个库位上；RFID读取终端，与数据处理设备连接，用于读取电子标签上的信息并传递给数据处理设备；车载终端设备，与数据处理设备、控制器连接，用于读取电子标签上的信息传递给数据处理设备以及接收控制器发出的操作信息；数据处理设备，与控制器连接，用于存储RFID读取终端和车载终端设备发来的信息并对发来的信息进行优化处理获得处理结果传递给控制器；控制器，用于接收数据处理设备的处理结果以及向车载终端设备发出操作信息。本发明能对炸药的仓储实现信息化管理。

Description

一种工业炸药仓库优化管理操作系统及货物优化管理方法

技术领域

本发明涉及工业炸药仓储管理领域，更具体地，涉及一种工业炸药仓库优化管理操作系统及货物优化管理方法。

背景技术

随着我国经济建设快速发展，工业炸药的需求量大大增高，民爆行业伴随着这种需求得到较大发展。但由于民爆行业的特殊性，出于多种因素考虑，该行业一直受到监管部门的严格控制，在炸药的仓储管理方面更是有着严格要求，使得炸药仓储管理面临区域分配、货位分配、出入货跟踪以及工作效率等重重问题，如何对炸药的存储实现信息化和精细化管理成为了一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

本发明的首要目的是提供一种能够对炸药的仓储实现信息化管理的工业炸药仓库优化管理操作系统。

本发明的进一步目的是提供一种能够对炸药的仓储实现信息化管理的工业炸药仓库优化管理操作系统的货物优化管理方法

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种工业炸药仓库优化管理操作系统，包括电子标签、RFID读取终端、数据处理设备、车载终端设备、控制器：

电子标签，设在货物上以及仓库各个库位上；

RFID读取终端，与数据处理设备连接，用于读取电子标签上的信息并传递给数据处理设备；

车载终端设备，与数据处理设备、控制器连接，用于读取电子标签上的信息传递给数据处理设备以及接收控制器发出的操作信息；

数据处理设备，与控制器连接，用于存储RFID读取终端和车载终端设备发来的信息并对发来的信息进行优化处理获得处理结果传递给控制器；

控制器，用于接收数据处理设备的处理结果以及向车载终端设备发出操作信息。

作为一种优选方案，所述RFID读取终端安装在仓库出入口处。

作为一种优选方案，货物上的电子标签存储有货物的规格、数量、保质期以及进货时间。

作为一种优选方案，仓库库位上的电子标签存储有库位位置信息、库位距离出入库口的距离信息、存储的货物信息、库存信息。

作为一种优选方案，所述车载终端设备包括与数据处理设备连接的车载RFID阅读器和与控制器连接的显示设备，所述车载RFID阅读器用于读取电子标签上的信息传递给数据处理设备，所述显示设备用于接收控制器发出的操作信息并将操作信息进行显示。

一种工业炸药仓库的优化管理操作系统的货物优化管理方法，采用上述所述的工业炸药仓库的优化管理操作系统实现，所述方法包括如下步骤：

利用RFID技术读取电子标签上的信息获取仓库的实时信息；

对仓库进行分区，并根据仓库的实时信息建立货物仓储的优化数学模型；

当有新货物需要入库时，读取新货物的信息，在优化数学模型中利用遗传算法求解出货物存储的最优存储路径；

根据最优存储路径发出货物入库的操作信息；

当需要调出货物时，将所需货物的信息输入优化数序模型中，利用遗传算法的参数寻找最优出货物，根据寻找结果发出出货的操作信息。

作为一种优选方案，所述仓库的实时信息包括库位的位置信息、每个库位距离出入库口的距离信息、货物的种类、货物的规格、货物的数量、每种规格货物的保质期。

作为进一步的优选方案，所述对仓库进行分区，并根据仓库的实时信息建立货物仓储的优化数学模型的具体步骤为：

根据货物的种类确定仓库的分区数目；

根据仓库的实时信息计算出每种规格货物的出入库频率；

建立权值矩阵，将该每种规格货物的出入库频率乘以入库时货物到达存放位置所用时间作为权值因子；

利用遗传算法的权重系数变换法求解货位动态分配优化问题，根据优化结果建立货物仓储的优化数学模型。

作为进一步的优选方案，所述优化数学模型具体为：

考虑到仓库中不同的炸药保存时间不同要放在不同的位置，因此还要考虑炸药的出入库频率及货物保质期问题，把分成的k个区中的每个区里炸药的保存时间记为P_k，因此可以得到一个炸药存储过程中的一个综合影响因子W_kj；

W_kj=P_kC_kj                   （5）

其中，权值因子C_kj=f_k sj，f_k为k区中的炸药出入库频率，s_j为仓储作业人员从原点到j区取放的距离，

经过以上处理，仓库的初始分区及第一次开始存放变为一个区内放入一类炸药，某一类炸药放入某一区后即不能再放入其他区，某一区放入某一类炸药后也不能再放其他类的炸药，即变成为0-1指派问题，其数学模型如下：

目标函数：

$F=\min \underset{k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_{\mathrm{kj}}{X}_{\mathrm{kj}}---\left(6\right)$

约束条件：

$\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{\mathrm{kj}}=1---\left(7\right)$

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{\mathrm{kj}}=1---\left(8\right)$

其中X_kj=1or0,k=1,2……n；j=1,2……n，X_kj=1时k区放入j类炸药，约束条件表示一个区内只能放一类炸药，约束条件表示一类炸药只能放在一个区内；

因为目标函数值为最小化问题，采用限界构造法用一个适当的值c_max减去目标函数值；如货位分成n个区时，相应的权值矩阵用下式建立；根据式（8）目标函数建立遗传算法的适应度函数Fit(f(x))，表示如下：

利用遗传算法采用不同交叉率变异率组合，判断在不同的交叉率和变异率时遗传算法寻找到的目标函数最优值。

作为一种优选方案，所述方法还包括：

在每次仓储操作完成后对仓库中电子标签进行刷新。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明根据货品的信息生成货物的电子标签，把电子标签悬挂在货物上。当被识别货物进入RFID读取终端的读取范围时，RFID读取终端自动以无接触的方式读取电子标签中的货物数据，从而实现自动识别货物规格或自动收集货品信息数据的功能。而且由于RFID读取终端与数据处理设备连接，RFID读取终端可以将读取到的货物信息数据上传至数据处理设备进行处理，通过控制器实时监控各种操作。系统还通过RFID读取终端收集库位上电子标签上的信息，并进行实时处理。而且每个库位上置有一张电子标签，用来记录该库位上的货品库存信息，库位标签上的信息在每次仓储操作后刷新，并且接受RFID读取终端的实时查询，有效地提高了信息收集的自动化程度，实现了对出进货作业的实时监控，方便了对库存货品的定位与查询，实现对炸药仓储的信息化管理，大幅提高了仓储作业的工作效率。

此外，由于本发明的系统获得了货物存储的实时信息，其为利用优化策略实现对仓储资源管理的优化决策提供可能，本发明的工业炸药仓库优化管理操作系统的货物优化管理方法对仓库进行分区，利用遗传算法求解货物出入库的最优路径，以实现对库位的优化分配，提高库位的使用效率，并提高货物出入库的效率。

附图说明

图1为本发明中一种工业炸药仓库优化管理操作系统具体实施例的架构图。

图2为本发明中一种工业炸药仓库的优化管理操作系统的货物优化管理方法具体实施例的流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，为本发明中一种工业炸药仓库优化管理操作系统具体实施例的架构图。参见图1，本实施例的工业炸药仓库优化管理操作系统，包括电子标签1、RFID读取终端2、数据处理设备3、车载终端设备4、控制器5：

电子标签1，设在货物上以及仓库各个库位上；

RFID读取终端2，与数据处理设备3连接，用于读取电子标签上的信息并传递给数据处理设备3；

车载终端设备4，与数据处理设备3、控制器5连接，用于读取电子标签上的信息传递给数据处理设备3以及接收控制器5发出的操作信息；

数据处理设备3，与控制器5连接，用于存储RFID读取终端2和车载终端设备4发来的信息并对发来的信息进行优化处理获得处理结果传递给控制器5；

控制器5，用于接收数据处理设备的处理结果以及向车载终端设备4发出操作信息。

其中，本发明中的电子标签1是根据货物或者库位信息生产的，其可以根据实际管理需要存储不同的信息，其也可以根据实际的仓储操作进行实时更新，便于RFID读取终端2和车载终端设备4实时查询。一般地，本发明中货物上的电子标签1存储有货物的规格、数量、保质期以及进货时间，仓库库位上的电子标签1储有库位位置信息、库位距离出入库口的距离信息、存储的货物信息、库存信息等信息。系统通过RFID读取终端2和车载终端设备4能够自动识别分布在仓库各个平面、托盘、库位等位置上的电子标签1，以获取仓库的位置、库位信息、库存信息、货物信息和仓库作业流程信息等信息，实现自动化和信息化的仓库空间管理、货物规格识别和跟踪管理。

其中，RFID读取终端2可以直接安装在仓库出入口处。其可以通过无线方式与各种电子标签1实现连接，自动识别分布在仓库不同地方的电子标签1。

其中，车载终端设备4包括与数据处理设备3连接的车载RFID阅读器和与控制器5连接的显示设备，车载RFID阅读器用于读取电子标签1上的信息传递给数据处理设备3，显示设备用于接收控制器5发出的操作信息并将操作信息进行显示。车载终端设备4的一个具体应用是在运货车上，如，当运货车需要将车上的货物进行入库时，车载终端设备4上的车载RFID阅读器可以直接读取运货车上货物的电子标签1信息传递给数据处理设备3，通知数据处理设备3运货车上所运的货物信息，数据处理设备3根据接收到的货物信息进行优化处理，将优化处理结果发给控制器5，控制器5根据优化处理结果发出操作信息给车载终端设备4上的显示设备，显示设备将该操作信息显示处理，运货车上的操作人员就可以根据显示设备上显示的操作信息进行入库处理。此外，车载终端设备4的车载RFID阅读器和显示设备均可以实现无线连接。

其中，数据处理设备3可以通过无线或者有线方式连接RFID读取终端2和车载终端设备4，用于自动接收RFID读取终端2和车载终端设备4发来的货物信息并进行处理，将处理结果反馈给控制器5。

其中，控制器5用于对仓库进行实时监控，并发出各种操作信息，如，其可以根据数据处理设备3发来的处理结果发出入库或者出库操作，也可以控制数据处理设备3向RFID读取终端2和车载终端设备4查询电子标签1上的实时信息。

本发明利用RFID技术来实时获取仓库中仓储信息，能够有效提高信息收集的自动化程度，并通过数据处理设备和控制器对仓库进出货作业进行实时监控，方便对货物的出入库操作以及库存货物的定位和查询，提高库位使用效率，便于库存盘点，能够大幅度提高仓储的信息化管理效率和信息化作业效率。

实施例2

如图2所示，为本发明中一种工业炸药仓库的优化管理操作系统的货物优化管理方法具体实施例的流程图，其中，本具体实施例是采用实施例1所述的工业炸药仓库的优化管理操作系统实现。参见图2，本实施例的工业炸药仓库的优化管理操作系统的货物优化管理方法的具体步骤包括：

S101:利用RFID技术读取电子标签上的信息获取仓库的实时信息；

S102:对仓库进行分区，并根据仓库的实时信息建立货物仓储的优化数学模型；

S103:当有新货物需要入库时，读取新货物的信息，在优化数学模型中利用遗传算法求解出货物存储的最优存储路径；该遗传算法是基于自然遗传和自然优选机理形成的一种全局寻优方法，遗传算法应用的瓶颈之一是编码问题，本发明中中编码采用实数编码顺序表达法；

S104:根据最优存储路径发出货物入库的操作信息；

S105:当需要调出货物时，将所需货物的信息输入优化数序模型中，利用遗传算法的参数寻找最优出货物，根据寻找结果发出出货的操作信息。

其中,本发明中为了克服传统遗传算法容易陷入“早熟”的缺点，对遗传算法的交叉率P_c和变异率P_m采用相应的改进。

P_c=（-0.6*GEN+180.6）/MAXGEN

P_m=(0.2*GEN+20)/MAXGEN

其中，仓库的实时信息一般包括库位的位置信息、每个库位距离出入库口的距离信息、货物的种类、货物的规格、货物的数量、每种规格货物的保质期等。

其中，S102中对仓库进行分区时采用的库位分区策略如下：

S1021：根据货物的种类确定仓库的分区数目。仓库的初始分区及第一次开始存放设为一个区内放入一类货物，某一类货物放入某一区后即不能再放入其他区，某一区放入某一类货物后也不能再放其他类的货物，即变成为0-1指派问题。经过该步骤得到的分区可能使得各个区所包含的货格数目不相等。如果各区的货数相差很大则需进行修正，修正的原则“就近取多补少”，即如果某个区货格数较少，则从含货格数较多相邻区取货格。

具体地，根据货物的种类确定分区数目，如有k种规格的炸药就把仓库分成k个区。设仓库货位的长宽均匀，分别为a和b表示，仓储作业人员从原点（仓库的出入口）到某一货位的距离d_pq(货位在p行q列)所需时间为t_pq，其中p、q为货格编码号。设某一时间值t（t的大小与分区数目有关）,v为送货车辆行走速度，在水平方向和垂直方向相同。如果p行q列货位满足下面（1）（2）（3）式，则此货位位于k区。

d_pq=（p*a+q*b）                       （1）

t_pq=d_pq/v                             （2）

k×t≤t_pq-t≤（k+1）×t               （3）

S1022：根据仓库的实时信息计算出每种规格货物的出入库频率。

S1023：建立权值矩阵，将该每种规格货物的出入库频率乘以入库时货物到达存放位置所用时间作为权值因子；由于单位时间内送货车辆取放某种规格货物的工作量与该货物的出入库频率跟炸药存放的位置有关，因此可以据此求取权值因子。

建立权值矩阵，单位时间内送货车辆取放某种规格炸药的工作量与该货物的出入库频率跟炸药存放的位置有关，将该货物的出入库频率乘以仓储作业人员到达存放位置所用时间作为权值因子，即：

C_kj=f_k s_j               （4）

上式中，f_k为k区中的炸药出入库频率（这里的出入库频率指的是这个区中的炸药出入库频率），s_j为仓储作业人员从原点到j区取放的距离(s_j为j区所有货位到仓库出入口距离之和的平均值)。

S1024：利用遗传算法的权重系数变换法求解货位动态分配优化问题，根据优化结果建立货物仓储的优化数学模型。其中，优化的目标是：先入库先出库，出入库频繁的货物尽量靠近出入库口，尽量缩短行走路径。

其中，S103，S105中优化数学模型如下：

考虑到仓库中不同的炸药保存时间不同要放在不同的位置，因此还要考虑炸药的出入库频率及货物保质期问题，我们把分成的k个区中的每个区里炸药的保存时间记为P_k，因此可以得到一个炸药存储过程中的一个综合影响因子W_kj。

W_kj=P_kC_kj                （5）

经过以上处理，仓库的初始分区及第一次开始存放变为一个区内放入一类炸药，某一类炸药放入某一区后即不能再放入其他区，某一区放入某一类炸药后也不能再放其他类的炸药，即变成为0-1指派问题，其数学模型如下：

目标函数：

$F=\min \underset{k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_{\mathrm{kj}}{X}_{\mathrm{kj}}---\left(6\right)$

约束条件：

$\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{\mathrm{kj}}=1---\left(7\right)$

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{\mathrm{kj}}=1---\left(8\right)$

其中X_kj=1or0,k=1,2……n；j=1,2……n，X_kj=1时k区放入j类炸药，约束条件表示一个区内只能放一类炸药，约束条件表示一类炸药只能放在一个区内。

因为目标函数值为最小化问题，采用“限界构造法”用一个适当的值c_max减去目标函数值。如货位分成n个区时，相应的权值矩阵用下式建立；根据式（8）目标函数建立遗传算法的适应度函数Fit(f(x))，表示如下：

利用遗传算法采用不同交叉率变异率组合，判断在不同的交叉率和变异率时遗传算法寻找到的目标函数最优值。在最优值情况每种规格的炸药快速的找到对应的库位分区，使同种规格的炸药能够集中存储在同一库区，同时满足出入库频率高的炸药存储在离仓库口近的位置原则。

其中，本实施例还在每次仓储操作完成后对仓库中电子标签进行刷新。

本实施例的货物优化管理方法利用RFID技术实时获取货物仓库信息，利用仓库库位分区策略对货物仓储进行分析，建立起货物仓储的优化数学模型，并运用遗传算法求解模型的得到优化解，该方法能够对货物的出入库进行实时优化配置，能够提高仓库的空间利用率，优化货物存取过程的行走路径，较好解决了受货物有效期等约束的优化操作问题。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工业炸药仓库优化管理操作系统，其特征在于，包括电子标签、RFID读取终端、数据处理设备、车载终端设备、控制器：

电子标签，设在货物上以及仓库各个库位上；

RFID读取终端，与数据处理设备连接，用于读取电子标签上的信息并传递给数据处理设备；

车载终端设备，与数据处理设备、控制器连接，用于读取电子标签上的信息传递给数据处理设备以及接收控制器发出的操作信息；

数据处理设备，与控制器连接，用于存储RFID读取终端和车载终端设备发来的信息并对发来的信息进行优化处理获得处理结果传递给控制器；

控制器，用于接收数据处理设备的处理结果以及向车载终端设备发出操作信息。

2.根据权利要求1所述的工业炸药仓库优化管理操作系统，其特征在于，所述RFID读取终端安装在仓库出入口处。

3.根据权利要求1所述的工业炸药仓库优化管理操作系统，其特征在于，货物上的电子标签存储有货物的规格、数量、保质期以及进货时间。

4.根据权利要求1所述的工业炸药仓库优化管理操作系统，其特征在于，仓库库位上的电子标签存储有库位位置信息、库位距离出入库口的距离信息、存储的货物信息、库存信息。

5.根据权利要求1所述的工业炸药仓库优化管理操作系统，其特征在于，所述车载终端设备包括与数据处理设备连接的车载RFID阅读器和与控制器连接的显示设备，所述车载RFID阅读器用于读取电子标签上的信息传递给数据处理设备，所述显示设备用于接收控制器发出的操作信息并将操作信息进行显示。

6.一种工业炸药仓库优化管理操作系统的货物优化管理方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的工业炸药仓库优化管理操作系统实现，所述方法包括如下步骤：

a:利用RFID技术读取电子标签上的信息获取仓库的实时信息；

b:对仓库进行分区，并根据仓库的实时信息建立货物仓储的优化数学模型；

c:当有新货物需要入库时，读取新货物的信息，在优化数学模型中利用遗传算法求解出货物存储的最优存储路径；

d:根据最优存储路径发出货物入库的操作信息；

e:当需要调出货物时，将所需货物的信息输入优化数序模型中，利用遗传算法寻找最优出货物，根据寻找结果发出出货的操作信息。

7.根据权利要求6所述的工业炸药仓库优化管理操作系统的货物优化管理方法，其特征在于，根据炸药产品本身的特殊性所述仓库的实时信息包括库位的位置信息、每个库位距离出入库口的距离信息、货物的种类、货物的规格、货物的数量、每种规格货物的保质期。

8.根据权利要求7所述的工业炸药仓库优化管理操作系统的货物优化管理方法，其特征在于，所述对仓库进行分区，并根据仓库的实时信息建立货物仓储的优化数学模型的具体步骤为：

根据炸药产品的规格种类确定仓库的分区数目；

根据仓库的实时信息计算出每种规格炸药的出入库频率；

建立权值矩阵，将该每种规格炸药的出入库频率乘以入库时炸药到达存放位置所用时间作为权值因子；

采用改进遗传算法的权重系数变换法求解货位动态分配优化问题，根据优化结果建立货物仓储的优化数学模型。

9.根据权利要求8所述的工业炸药仓库优化管理操作系统的货物优化管理方法，所述优化数学模型具体为：

考虑到仓库中不同的炸药保存时间不同要放在不同的位置，因此还要考虑炸药的出入库频率及货物保质期问题，把分成的k个区中的每个区里炸药的保存时间记为P_k，因此可以得到一个炸药存储过程中的一个综合影响因子W_kj；

W_kj=P_kC_kj                       （5）

其中，权值因子C_kj=f_k s_j，f_k为k区中的炸药出入库频率，s_j为仓储作业人员从原点到j区取放的距离，

经过以上处理，仓库的初始分区及第一次开始存放变为一个区内放入一类炸药，某一类炸药放入某一区后即不能再放入其他区，某一区放入某一类炸药后也不能再放其他类的炸药，即变成为0-1指派问题，其数学模型如下：

目标函数：

$F=\min \underset{k}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{W}_{\mathrm{kj}}{X}_{\mathrm{kj}}---\left(6\right)$

约束条件：

$\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{\mathrm{kj}}=1---\left(7\right)$

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{\mathrm{kj}}=1---\left(8\right)$

其中X_kj=1or0,k=1,2……n；j=1,2……n，X_kj=1时k区放入j类炸药，约束条件表示一个区内只能放一类炸药，约束条件表示一类炸药只能放在一个区内；

因为目标函数值为最小化问题，采用限界构造法用一个适当的值c_max减去目标函数值；如货位分成n个区时，相应的权值矩阵用下式建立；根据式（8）目标函数建立遗传算法的适应度函数Fit(f(x))，表示如下：

利用遗传算法采用不同交叉率变异率组合，判断在不同的交叉率和变异率时遗传算法寻找到的目标函数最优值。

10.根据权利要求6-9任一项所述的工业炸药仓库优化管理操作系统的货物优化管理方法，其特征在于，所述方法还包括：

在每次仓储操作完成后对仓库中电子标签进行刷新。

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