CN106022689A - 一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法 - Google Patents
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Abstract
一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，包括如下步骤：（1）获取信息；（2）依据巷道配置规则和配置信息，设定反出库死锁的入库储位配置规则；（3）采用首次适应的反死锁入库算法，获得并输出入库储位分配信息，实现入库储位分配；（4）快速配对并优化出库次序，实现配对出库；（5）在进行玻璃切片出入库时，设置任务优先级对底车调度。本发明优先设定了反出库死锁的入库储位配置规则，有效解决出库死锁的问题；并对入库储位的分配优化、配对出库的优化以及底车分配调度，实现了分层优化的出入库调度方法，具有规则简单、效率高、计算复杂度低的优点，实现最大化网格架吞吐效率，降低中空玻璃配对仓的能耗成本和提升运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动化仓储技术领域，尤其涉及一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法。
背景技术
中空玻璃是一种具有良好的隔音、隔热和节能的新型建筑材料，它由两片或多片具有不同品质的玻璃，通过高强度高气密性复合粘结剂，与内含干燥剂的铝合金框架粘结，经热压后制成。中空玻璃深加工需要经过：开料、磨边、清洗、钢化前储片、钢化、中空配对储片、中空热压等主要工序，其中，两大储片环节对于企业进行流程优化和精细管理有着极其重要的作用。
但储片环节的缺位或失效极易导致企业生产现场混乱、配对信息紊乱，严重制约企业的生产效益的提升；自动化与智能化的中空配对仓储系统是传统型玻璃深加工企业实施自动化工程与推行智能管控能力的保障性基础设施，其作用与地位不言而喻。
中空玻璃配对仓结构如图1所示，其中网格架为主要储片装置，网格架分为若干巷道，每个巷道竖直储放若干玻璃切片，切片之间保持一定避撞距离。玻璃切片入库或出库时，出入库运输车与网格架下面的底部小车同时移动到需要入库的巷道位置，将底车的运动辊轴上提，与出入库运输车的运动辊轴对齐，完成运动联动锁定后，依靠出入库运输车与底车底部的运动辊轴同向同步运动，完成玻璃的出入库动作。一般而言，一次可以入库多块玻璃切片；出库时，配对的两块或多块非同类型玻璃同时出库，进入中空热压工序。
企业制定中空玻璃配对仓储系统生产计划时，必须同步考虑仓储系统的吞吐效率、库存容量、设备运行效率、订单交货期等诸多要素。孤立地考虑其生产过程中的某一优化问题，片面地追求某一优化目标，极易形成生产失衡现象，导致原料、能耗成本的快速上升，产能与坪效大幅下降。因此，为实现中空玻璃配对仓的智能化管控，亟待一种能够综合考虑储位分配、配对出库、底车调度和避死锁形成的反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，可有效解决出库死锁问题，实现快速响应的要求和动态实时调度，保证最大化网格架的吞吐效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，包括如下步骤：
（1）获取信息：获取配对仓网格架的巷道配置信息和初始储位存储信息；
（2）设定规则：依据巷道配置规则和配置信息，设定反出库死锁的入库储位配置规则，即根据入库次序，每种类型的玻璃切片设有一个对应的Id，与其配对的玻璃切片设有相同的Id；每条巷道中后入库的玻璃切片的Id大于该巷道已入库玻璃切片最大的Id，否则新开一条存储该类型玻璃切片的巷道，实现反出库死锁功能；
（3）分配并优化入库储位：采用首次适应的反死锁入库算法，获得并输出入库储位分配信息，实现入库储位分配；
（4）快速配对并优化出库次序：依据实时储位信息快速配对，并设置优先出库规则优化出库次序，实现配对出库；
（5）底车分配调度：在进行玻璃切片出入库时，依据实时储位信息，设置任务优先级来对底车进行调度。
进一步说明，所述巷道配置信息包括网格架配置参数和配对仓运行参数；
所述网格架配置参数包括：装配模型的几何信息和部件数量、网格架数量、每个网格架的巷道数量、底车数量、出入库运输车数量和最大配对玻璃切片数的取值；所述配对仓运行参数包括：出入库运输车与底部小车的运动参数、最大配对玻璃切片数和是否支持混存。
进一步说明，所述初始储位存储信息包括网格架每条巷道中初始存储的所有玻璃切片的序号、类型、长度和宽度。
进一步说明，所述巷道配置规则包括：同类型同厚度的玻璃切片储放在同一巷道，相邻巷道交错存储不同类型玻璃切片，同批次玻璃切片存放在相连续的巷道区间内，巷道具有“左进右出”的单向传输特性。
进一步说明，所述首次适应的反死锁入库算法包括如下步骤：
（1）获取信息：获取实时储位信息和巷道配置规则；
（2）入库巷道的选择：遍历配置信息指定的巷道区间，寻找能够满足玻璃切片入库要求的巷道入库；
（3）存储空间判断：判断该巷道的存储空间是否足够容纳玻璃切片，不能容纳则回到步骤（2）遍历下一个巷道；
（4）Id判断：判断该巷道最后入库的玻璃切片Id是否小于该需要入库的玻璃切片的Id，如果小于则入库更新数据，否则回到步骤（2）遍历下一个巷道；
（5）输出入库储位分配信息。
进一步说明，依据所述优先出库规则优化出库次序，包括如下步骤：
（1）遍历搜索可配对出库的玻璃切片对序列为M{A,B,C,D …,X}；
（2）在可出库的玻璃切片序列M中按优先出库规则选出一个优先出库的玻璃切片对出库；
（3）玻璃切片对挡住的下一块玻璃切片是否可配对出库，把新增的可配对出库的玻璃切片对序列D添加到M序列中；
（4）重复步骤2直至所有切片出库完毕，结束出库。
进一步说明，通过底车交换调度器进行底车调度，所述底车分配调度的方法包括如下内容：
（1）根据巷道配置信息和底车数量，将每辆底车均匀地指定工作巷道区间范围，其中一个区间可有两辆或多辆底车工作；
（2）当出入库运输车到达指定巷道时，调动在该巷道工作区间内的最近的底车来接、送出入库运输车上的玻璃切片；
（3）在同时进行出入库任务且底车数量不够时，当出入库运输车需要等待同一底车接、送的情况，则先将底车分配给出库运输。
更优选的，所述配对仓的网格架数量为2个，且分别为左进右出和右进左出的入库方向，所述2个网格架的巷道同长且相对，所述玻璃切片在所述2个网格架的巷道中间进行配对出库。
本发明的有益效果：本发明在动态储位分配过程中，优先设定了反出库死锁约束功能，有效避免了在配对出库时的出库死锁现象；并且通过首次适应的反死锁入库算法对入库储位的分配和优化、通过优先出库规则对配对出库次序的优化以及通过设置任务优先级对底车的分配调度，实现了分层优化的出入库调度方法，有效解决了中空玻璃配对仓储的储位分配问题、配对出库问题和底车调度问题，具有规则简单、效率高、计算复杂度低、易于实现的优点，实现快速响应的要求和动态实时调度，有效解决出库死锁的问题，实现最大化网格架吞吐效率，降低中空玻璃配对仓的能耗成本和提升运行效率。
附图说明
图1是本发明一个实施例的中空玻璃配对仓的结构示意图；
图2是本发明一个实施例的中空玻璃配对仓出入库调度问题的耦合优化图；
图3是本发明一个实施例的出库死锁示意图；
图4是本发明一个实施例的入库储位分配示意图；
图5是本发明一个实施例的入库储位分配示意图；
图6是本发明一个实施例的配对仓出入库的流程图；
其中：底车1，入库运输车2，出库运输车3，白玻璃W1、W2…W10，镀膜玻璃L1、L2…L10。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，包括如下步骤：
（1）获取信息：获取配对仓网格架的巷道配置信息和初始储位存储信息；
（2）设定规则：依据巷道配置规则和配置信息，设定反出库死锁的入库储位配置规则，即根据入库次序，每种类型的玻璃切片设有一个对应的Id，与其配对的玻璃切片设有相同的Id；每条巷道中后入库的玻璃切片的Id大于该巷道已入库玻璃切片最大的Id，否则新开一条存储该类型玻璃切片的巷道，实现反出库死锁功能；
（3）分配并优化入库储位：采用首次适应的反死锁入库算法，获得并输出入库储位分配信息，实现入库储位分配；
（4）快速配对并优化出库次序：依据实时储位信息快速配对，并设置优先出库规则优化出库次序，实现配对出库；
（5）底车分配调度：在进行玻璃切片出入库时，依据实时储位信息，设置任务优先级来对底车进行调度。
由于现有的中空玻璃配对仓出入库调度问题主要是储位分配优化问题、底车调度问题和配对出库优化问题，将此三个问题进行耦合，三者之间的关系如图2所示，其中，设计参数、配置变量及赋值区间、运行参数是指配对仓网格架的巷道的配置信息，在配对仓出入库调度的过程中，储位分配、配对出库和底车调度必须遵循巷道配置规则，并且在动态储位分配和配对出库过程中，需考虑反出库死锁的约束。
常见的出库死锁现象如图3所示，其中白玻璃W1与镀膜玻璃L1配对，白玻璃W2与镀膜玻璃L2配对，当白玻璃W2与镀膜玻璃L2同期出库时，镀膜玻璃L2被镀膜玻璃L1挡住；类似地，同样白玻璃W1被白玻璃W2阻挡，使得配对玻璃不能同期出库，形成出库死锁。所述反出库死锁约束是在配对仓入库储位分配前考虑避免死锁，使网格架中的玻璃切片都能从巷道右端配对出库。
本发明提出的一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，通过设定反死锁的入库储位配置规则，实现反出库死锁功能，即在动态储位分配过程中，优先设定了反出库死锁约束功能，从而有效避免了在配对出库时的出库死锁现象；并且通过首次适应的反死锁入库算法对入库储位的分配和优化、通过优先出库规则对配对出库次序的优化以及通过设置任务优先级对底车的分配调度，实现了分层优化的出入库调度方法，有效解决了中空玻璃配对仓储的储位分配问题、配对出库问题和底车调度问题，具有规则简单、效率高、计算复杂度低、易于实现的优点，实现快速响应的要求和动态实时调度，有效解决出库死锁的问题，实现最大化网格架吞吐效率，降低中空玻璃配对仓的能耗成本和提升运行效率。
需要说明，所述底车为网格架下面的底部小车，所述Id为入库次序的序号，由于同种类型的玻璃切片在每条巷道中都是根据Id严格递增的，保证了至少有一种玻璃切片按Id由小到大的可配对出库次序，因此能够避免出现出库死锁现象且同样适用于三配对或多配对的情况；并且每个配对仓的具有多条巷道，即每次可能多个巷道可从巷道右端出库，因此往往能有多种可配对出库的次序供选择。如图4所示，每个编号的成品玻璃由两块玻璃切片组成（如：L1和W1），按照所述反死锁的入库储位配置规则入库的10对两两配对的玻璃存储情况，针对该存储情况进行配对出库时不会出现死锁现象，且这10对两两配对出库的玻璃有207种出库次序可供选择，如依次配对出库为：(L1W1)-(L2W2)-(L3W3)-(L4W4)-(L5W5)-(L6W6)-(L7W7)-(L8W8)-(L9W9)-(L10W10) 或(L1W1)-(L2W2)-(L5W5)-(L7W7)-(L10W10)-(L3W3)-(L4W4)-(L8W8)-(L6W6)-(L9W9)等，其中白玻璃W1、W2…W10，镀膜玻璃L1、L2…L10。
进一步说明，所述巷道配置信息包括网格架配置参数和配对仓运行参数；
所述网格架配置参数包括：装配模型的几何信息和部件数量、网格架数量、每个网格架的巷道数量、底车数量、出入库运输车数量和最大配对玻璃切片数的取值；所述配对仓运行参数包括：出入库运输车与底部小车的运动参数、最大配对玻璃切片数和是否支持混存。
通过配对仓网格架的巷道配置信息的获取，为后续的反死锁的入库储位配置规则的设定、入库储位分配的优化和快速配对出库提供信息条件。
进一步说明，所述初始储位存储信息包括网格架每条巷道中初始存储的所有玻璃切片的序号、类型、长度和宽度。
获取初始储位存储信息，为设定反死锁的入库储位配置规则提供信息和依据，有效实现反出库死锁功能，为快速配对出库和底车的调度提供信息条件。
进一步说明，所述巷道配置规则包括：同类型同厚度的玻璃切片储放在同一巷道，相邻巷道交错存储不同类型玻璃切片，同批次玻璃切片存放在相连续的巷道区间内，巷道具有“左进右出”的单向传输特性。
所述巷道具有的“左进右出”的单向传输特性，是指当某一巷道入库后，若要从右边出库一块玻璃切片，则该巷道上的所有玻璃切片都要向右移动，巷道左边腾出来的空间不能再入库，只有当该巷道上的玻璃切片都出库完后才能往该巷道入库；将同类型同厚度的玻璃切片储放在同一巷道可使不同类型的玻璃之间相互不干扰；由于入库时是连续一批同类型的玻璃入库，出库时是需要不同类型的玻璃配对出库的，在玻璃切片入库或出库时，出入库运输车与底车同时移动到需要出入库的巷道位置，因此采用相邻巷道交错存储不同类型玻璃，既减少出入库运输车的移动距离又减少了底部小车移动距离。
进一步说明，所述首次适应的反死锁入库算法包括如下步骤：
（1）获取信息：获取实时储位信息和巷道配置规则；
（2）入库巷道的选择：遍历配置信息指定的巷道区间，寻找能够满足玻璃切片入库要求的巷道入库；
（3）存储空间判断：判断该巷道的存储空间是否足够容纳玻璃切片，不能容纳则回到步骤（2）遍历下一个巷道；
（4）Id判断：判断该巷道最后入库的玻璃切片Id是否小于该需要入库的玻璃切片的Id，如果小于则入库更新数据，否则回到步骤（2）遍历下一个巷道；
（5）输出入库储位分配信息。
反死锁的入库储位配置规则适用于所述首次适应的反死锁入库算法，通过所述首次适应的反死锁入库算法可快速高效地分配入库储位，不仅满足了反出库死锁约束，而且还满足了巷道配置规则和工艺约束，如避撞、禁出入并行等，以最大化利用储片空间为目标。
需要说明，首次适应入库算法(First Fit Intake)是指当玻璃切片准备入库时，首先依据巷道配置规则和当前储位信息，从可存放类型玻璃切片的第一个巷道开始遍历，把最先能容纳玻璃切片且满足避死锁和其它约束的巷道入库。所述首次适应的反死锁入库算法优先使用已经存放玻璃切片的巷道，当已存放的巷道不能满足要求时再开辟新的巷道，且同一批次的玻璃都在相邻的几个巷道里，具有既能实现网格架的快速响应、提高网格架的吞吐效率、减少出入库运输车和底车的运动路径，又能优先考虑配对出库死锁的约束的优点。
进一步说明，依据所述优先出库规则优化出库次序，包括如下步骤：
（1）遍历搜索可配对出库的玻璃切片对序列为M{A,B,C,D …,X}；
（2）在可出库的玻璃切片序列M中按优先出库规则选出一个优先出库的玻璃切片对出库；
（3）玻璃切片对挡住的下一块玻璃切片是否可配对出库，把新增的可配对出库的玻璃切片对序列D添加到M序列中；
（4）重复步骤2直至所有切片出库完毕，结束出库。
在中空玻璃配对仓执行出库任务时，出库时要依据当前存储信息快速寻找可配对出库的玻璃切片，即巷道最右端的玻璃切片与其配对的玻璃切片也都在巷道最右端则可以配对出库，则存在着配对的两块或多块不同类型玻璃切片同时出库的情况，当可配对出库的玻璃切片较多时，便依据优先出库规则进行快速出库次序优化，实时快速获取合理的出库次序，以最大化网格架的吞吐效率。
需要说明，所述出库规则依据“先入先出”或“订单优先”制定。
进一步说明，通过底车交换调度器进行底车调度，所述底车分配调度的方法包括如下内容：
（1）根据巷道配置信息和底车数量，将每辆底车1均匀地指定工作巷道区间范围，其中一个区间可有两辆或多辆底车1工作；
（2）当出入库运输车到达指定巷道时，调动在该巷道工作区间内的最近的底车1来接、送出入库运输车上的玻璃切片；
（3）在同时进行出入库任务且底车1数量不够时，当出入库运输车需要等待同一底车接、送的情况，则先将底车1分配给出库运输车3。
由于网格架在同时进行出入库任务时，要实时的为入库运输车2和出库运输车3分配接/送的底车1，通过底车交换调度器进行合理的底车调度能够减少出入库运输车等待时间，所述底车调度以出入库运输车等待时间和底车移动路径最短为目标，因此依据出入库方案和实时储位信息实时地进行合理调度，减少出入库运输车的等待时间，提高底车移动效率，以保证网格架的吞吐效率和生产效率。
更优选的，所述配对仓的网格架数量为2个，且分别为左进右出和右进左出的入库方向，所述2个网格架的巷道同长且相对，所述玻璃切片在所述2个网格架的巷道中间进行配对出库。
在所述巷道“左进右出”的单向传输特性的基础上，所述玻璃切片配对还可以在巷道中间配对，即所述两两配对的玻璃切片所在的巷道是分别位于左右两侧网格架中，其中左侧的巷道中的所述玻璃切片为由左端入库，右端出库，即“左进右出”，该巷道上的玻璃切片向右移动；右侧的巷道中的玻璃切片为由右端入库，左端出库，即“右进左出”，该巷道上的玻璃切片向左移动；所述两两配对的玻璃切片在所述网格架的巷道中间实现配对出库，如图5所示。
所述玻璃切片的在巷道中间配对，即满足了的反出库死锁功能，并且同时可以更快速地响应配对出库，大大提高了网格架的吞吐效率，减少配对出库的等待时间，优化执行效率，从而提升中空配对仓的运行效率。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）获取信息：获取配对仓网格架的巷道配置信息和初始储位存储信息；
（2）设定规则：依据巷道配置规则和配置信息，设定反出库死锁的入库储位配置规则，即根据入库次序，每种类型的玻璃切片设有一个对应的Id，与其配对的玻璃切片设有相同的Id；每条巷道中后入库的玻璃切片的Id大于该巷道已入库玻璃切片最大的Id，否则新开一条存储该类型玻璃切片的巷道，实现反出库死锁功能；
（3）分配并优化入库储位：采用首次适应的反死锁入库算法，获得并输出入库储位分配信息，实现入库储位分配；
（4）快速配对并优化出库次序：依据实时储位信息快速配对，并设置优先出库规则优化出库次序，实现配对出库；
（5）底车分配调度：在进行玻璃切片出入库时，依据实时储位信息，设置任务优先级来对底车进行调度。
2.根据权利要求1所述的一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，其特征在于：所述巷道配置信息包括网格架配置参数和配对仓运行参数；
所述网格架配置参数包括：装配模型的几何信息和部件数量、网格架数量、每个网格架的巷道数量、底车数量、出入库运输车数量和最大配对玻璃切片数的取值；所述配对仓运行参数包括：出入库运输车与底部小车的运动参数、最大配对玻璃切片数和是否支持混存。
3.根据权利要求1所述的一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，其特征在于：所述初始储位存储信息包括网格架每条巷道中初始存储的所有玻璃切片的序号、类型、长度和宽度。
4.根据权利要求1所述的一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，其特征在于：所述巷道配置规则包括：同类型同厚度的玻璃切片储放在同一巷道，相邻巷道交错存储不同类型玻璃切片，同批次玻璃切片存放在相连续的巷道区间内，巷道具有“左进右出”的单向传输特性。
5.根据权利要求1所述的一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，其特征在于：所述首次适应的反死锁入库算法包括如下步骤：
（1）获取信息：获取实时储位信息和巷道配置规则；
（2）入库巷道的选择：遍历配置信息指定的巷道区间，寻找能够满足玻璃切片入库要求的巷道入库；
（3）存储空间判断：判断该巷道的存储空间是否足够容纳玻璃切片，不能容纳则回到步骤（2）遍历下一个巷道；
（4）Id判断：判断该巷道最后入库的玻璃切片Id是否小于该需要入库的玻璃切片的Id，如果小于则入库更新数据，否则回到步骤（2）遍历下一个巷道；
（5）输出入库储位分配信息。
6.根据权利要求1所述的一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，其特征在于：依据所述优先出库规则优化出库次序，包括如下步骤：
（1）遍历搜索可配对出库的玻璃切片对序列为M{A,B,C,D …,X}；
（2）在可出库的玻璃切片序列M中按优先出库规则选出一个优先出库的玻璃切片对出库；
（3）玻璃切片对挡住的下一块玻璃切片是否可配对出库，把新增的可配对出库的玻璃切片对序列D添加到M序列中；
（4）重复步骤2直至所有切片出库完毕，结束出库。
7.根据权利要求1所述的一种反死锁的中空玻璃配对仓出入库调度方法，其特征在于：通过底车交换调度器进行底车调度，所述底车分配调度的方法包括如下内容：
（1）根据巷道配置信息和底车数量，将每辆底车均匀地指定工作巷道区间范围，其中一个区间可有两辆或多辆底车工作；
（2）当出入库运输车到达指定巷道时，调动在该巷道工作区间内的最近的底车来接、送出入库运输车上的玻璃切片；
（3）在同时进行出入库任务且底车数量不够时，当出入库运输车需要等待同一底车接、送的情况，则先将底车分配给出库运输。
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