CN110077772B - 组托盘方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了组托盘方法及其应用，涉及车辆运输技术领域。组托盘方法包括步骤：组合层，将货箱进行层组合获取组合层方案；建立树，对于不同的组合层方案，获取该方案中剩余的货箱信息进行层组合获取组合层方案，作为上一层的组合层方案，不同层的堆叠产生一棵树；遍历树，计算树的所有叶子结点对应的货箱体积之和，选择货箱体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方案，并将装入该整托盘的货箱从待装货箱中删除；生成托盘单元，重复上述步骤，直至将需要托盘包装的货箱全部装入托盘中，完成组托盘步骤。本发明科学优化托盘运输的货箱堆叠策略，提升托盘的利用效率，降低托盘运输成本，具有良好的经济效益和推广价值。

Description

组托盘方法及其应用

技术领域

本发明涉及车辆运输技术领域。

背景技术

托盘是物料搬运过程中可以重复使用的储运物料器具，可分为平 托盘、立柱式托盘及箱式托盘，标准化托盘是推广单元化运输的重要 基础条件。托盘运输的优点在于可以采用机械化设备装卸、搬运和堆 垛，例如：叉车、托盘搬运车、高架仓库的全自动穿梭机。在多层仓 库或车间内进行托盘垂直搬运时，使用摇架和托架提升机。还有能将 大量包装货物自动码放在托盘上的码盘机和将码放在托盘上的包装 货物卸下的卸盘机。

对于需要托盘包装的货箱，实际车辆装载时，还需要考虑货箱堆 叠规则，因为包装容器(货箱)之间的堆叠有类型和尺寸的限定。通 常包含以下四种限定规则：a)不允许堆叠：是指容器上面不允许再堆 叠其他任何容器。b)仅允许同类型同尺寸堆叠：是指容器上面仅仅允 许堆叠同种类型容器，且上下堆叠的容器底部的长宽分别相同，如专 用的专用料架，这种包装容器支架上有凸凹槽，与底部对接，能加固 成一体。c)允许同类型同尺寸/底面尺寸小的堆叠：是指容器上面仅 仅允许堆叠同种类型容器，但是要求能完全支撑上面容器的底部面 积。如纸箱，上面可以堆叠纸箱，但不能堆叠其他类型的容器。d) 允许不同类型，同尺寸/底面尺寸小的堆叠，如木箱或带盖的塑料箱， 在满足单箱承重条件下，允许上面堆放同类或其他类如纸箱，但要求 下面容器能完成支撑上面容器的底部面积。除了以上四种限定规则之 外，包装容器之间堆叠时还需要考虑单箱承重。单箱承重是将容器堆叠在一个容器之上时，需要考虑上面堆叠的容器重量之和不能超过下 面容器的最大承受重量。否则将会出现因为无法承重而造成货物损坏 情况发生，降低合格率，影响后续生产。综上所述，不同容器之间堆 叠限定就形成了复杂的堆叠规则。

目前的组托盘方法往往基于装载人员的经验，缺少科学的指导。 而托盘的货箱堆叠规则又是三维装载问题中不可忽视的问题，如何科 学优化托盘运输的货箱堆叠策略，提升托盘的利用效率，以及将其应 用于三维装载问题求解，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种组托盘方 法及其应用，本发明科学优化托盘运输的货箱堆叠策略，提升托盘的 利用效率，降低托盘运输成本，具有良好的经济效益和推广价值。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种组托盘方法，包括如下步骤：

组合层，将需要托盘包装的货箱进行层组合获取组合层方案，层 组合时设定所有货箱的堆高为1，且将托盘作为堆高为1的单个容器；

建立树，对于不同的组合层方案，获取该方案中剩余的货箱信息， 对剩余货箱进行层组合获取组合层方案，作为上一层的组合层方案， 不同层的堆叠产生一棵树；

遍历树，计算树的所有叶子结点对应的货箱体积之和，选择货箱 体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方案，并将装入该整 托盘的货箱从待装货箱中删除；

生成托盘单元，重复上述步骤，直至将需要托盘包装的货箱全部 装入托盘中，完成组托盘步骤。

进一步，对每个层进行堆叠时，下层的被堆叠层能够完全支撑上 一层的底部面积，且除最顶层外的其它层的每一层中的待装对象的高 度相同。

进一步，多层堆叠时，以车厢高度作为堆叠高度阈值。

本发明的另一实施例，还提供了一种车辆装载时构造装载块的方 法，所述装载块之间在高度上不能相互叠放，根据待装载的货箱信息 对货箱进行分类，将货箱划分为不需要组托盘的待装货箱和需要组托 盘的待装货箱，对于需要组托盘的待装货箱，利用前述的方法构造装 载块，一个托盘视为一个装载块。

进一步，对于不需要组托盘的待装货箱，构造装载块的步骤为，

步骤201，获取不需要组托盘的待装货箱信息；

步骤202，将上述货箱按照底面积从大到小顺序排序，生成待装 货箱列表I_list；初始化iI＝1，iB＝1；

步骤203，将待装货箱列表I_list中的第i I个货箱放置于装载块 iB中，并令I_list＝I_list\{iI}；

步骤204，选择I_list中满足堆叠约束、单箱承重约束和货物与车 厢不相嵌约束条件的可堆叠于装载块iB的多个货箱，并从中选取底 面积最大的货箱jI；

步骤205，若存在jI，则jI放置于装载块iB目前已存在货物的 上一层，并令I_list＝I_list\{jI}，返回步骤204；若不存在jI，则进 入步骤206；

步骤206，判断I_list是否为空，若是，输出装载块结果；若不是， 设置iB＝iB+1，返回步骤203。

本发明的另一实施例，还提供了一种车辆装载方法，包括如下步 骤：根据前述的方法构造装载块，以装载块的装载顺序作为编码方式， 按照装载块的底面积从大到小的顺序，将装载块在满足预设约束条件 下按所述顺序装入车厢，生成装载方案。

进一步，所述预设约束条件包括重心约束，判断是否满足重心约 束的步骤为，

根据装载序列逐一判断剩下装载块是否能够装入车厢；

判定不能装入车厢时，计算当前格局下的车厢重心并判断重心是 否满足重心约束；

满足重心约束时输出装载方案；不满足重心约束时，取出已装入 装载块进行调整以满足重心约束，并更新装载方案。

进一步，取出已装入装载块进行调整以满足重心约束的步骤包 括，

获取当前格局下的车厢重心G的空间坐标位置(X₀，Y₀，Z₀)，所 述X₀、Y₀和Z₀为重心G在坐标轴X轴、Y轴和Z轴上的值；

判断前述X₀、Y₀和/或Z₀是否超过重心约束规定的重心范围；

判定X₀和/或Y₀超过重心范围时，按照已装入装载块的质量逆序 逐一取出已装入装载块，直到重心位置在X轴和Y轴上满足重心约束， 如果取出后车厢中还有已装入装载块，则再逐一放入能够满足约束的 之前待装装载块，直到所有待装装载块都无法放入为止，更新装载方 案；如果逐一取出已装入装载块后，车厢中的已装入序列中为空，则 放弃取出处理操作，恢复已装入装载块信息，并将重心不在规定范围 的已装入装载块以最短距离方向移动到规定的重心范围内，如果移动 后不能完全装载，则将不能完全装载的装载块从方案中去除使得剩余 部分满足重心约束，更新装载方案；

判定Z₀超过重心范围时，基于当前格局从最高位置的装载块开 始，从高到低逐一取出已装入装载块，直到重心位置在Z轴上满足重 心约束，更新装载方案。

进一步，还包括优化装载方案的步骤，通过模拟退火过程随机调 整装载块产生新的装载序列，不同装载序列对应不同的装载率F，通 过比较装载率选择最优的装载方案。

本发明的另一实施例，还提供了一种车辆装载系统，包括装载块 构建单元，构建形成的装载块之间在高度上不能相互叠放，所述装载 块构建单元包括货箱类型判定模块和组托盘模块；

所述货箱类型判定模块，用以根据货箱信息判定货箱是否需要组 托盘，并获取所有需要组托盘的货箱；

所述组托盘模块，用以将需要托盘包装的货箱进行层组合获取组 合层方案，层组合时设定所有货箱的堆高为1，且将托盘作为堆高为 1的单个容器，对于不同的组合层方案，获取该方案中剩余的货箱信 息，对剩余货箱进行层组合获取组合层方案，作为上一层的组合层方 案，不同层的堆叠产生一棵树，计算树的所有叶子结点对应的货箱体 积之和，选择货箱体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方 案，并将装入该整托盘的货箱从待装货箱中删除，重复上述步骤，直 至将需要托盘包装的货箱全部装入托盘中，完成组托盘步骤。

本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具 有以下的优点和积极效果：科学优化托盘运输的货箱堆叠策略，提升 托盘的利用效率，降低托盘运输成本，具有良好的经济效益和推广价 值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的空间笛卡尔直角坐标系示意图。

图2为本发明实施例提供的空包装容器叠放示例图，图2a为单 箱叠放示例图，图2b为托盘内多箱叠放示例图。

图3为本发明实施例提供的货物组托盘示例图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明公开的组托盘方法及其应 用作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征 或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从 而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相 同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一 旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进 一步讨论。

需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等， 均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅 读，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关 系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的 目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明 的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论 的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序， 来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理 解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详 细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说 明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解 释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它 示例可以具有不同的值。

本发明中，以朝向车头方向车厢左前角作为坐标原点建立空间笛 卡尔直角坐标系，将从车厢的车头到车尾方向作为X轴、将从车厢左 边到右边方向为Y轴、将从车厢底部到顶部方向作为Z轴，参见图1 所示。待装货物的装载位置是以其最靠近坐标原点的角点坐标值来表 示，则可行装载方案中各已装入货物的装载位置可用货物的角点坐标 值表示。

在图1所示的空间笛卡尔直角坐标系下，三维装载问题的求解方 法所需要的集合、参数、决策变量等技术术语定义如下：

1)集合I＝{1，…，n}：待装载货物的集合，其中包括n个待装载 货物。

2)参数设置：

符号Li、Wi、Hi、Qi、Vi、Si依次表示货物i的长度、宽度、高度、 重量、体积、承重重量，其中i∈I。

符号CL、CW、CH、CV、CS依次表示车厢的长度、宽度、高度、 体积、最大承重能力。

符号Ti、Pi依次表示货物i的包装类型、堆叠规则限制，其中i ∈I，Pi∈{1，2，3，4}，Pi＝1表示不允许堆叠，Pi＝2表示仅允许同类 型、同尺寸堆叠，Pi＝3表示允许同类型、同尺寸/底面尺寸小的堆叠， Pi＝4表示允许不同类型、同尺寸/底面尺寸小的堆叠。

符号GDL_u、GDL_l、GDW_u、GDW_l、GDH_u依次表示重心范围显示在车 厢长度的上届、车厢长度的下届、车厢宽度的上届、车厢宽度的下届、 车厢高度的上届。

3)决策变量：

汽车零部件三维装载问题的数学模型的决策变量，可以分成三 类，分别是连续决策变量、0-1决策变量和0-1辅助决策变量。其中 连续决策变量是用于刻画装载方案的连续变量；0-1决策变量是用于 刻画装载方案的0-1变量；而0-1辅助决策变量是用于保证决策变量 所刻画的装载方案为可行方案的变量。决策变量表如下表所示。

4)技术术语定义

a)格局：假设某一时刻，车厢内已放入若干个装载块，还有若干 个装载块待放入，这时称为一个格局。车厢内尚未放入任何装载块时， 称为初始格局。所有装载块已放入车厢，或车厢外剩余的装载块无法 再放入时，称为终止格局。

b)可装载点：可装载点是在当前装载格局下车厢中装载块的可行 放置点。举例说明，初始可装载点即为原点，坐标为(0，0)，当装入 长为l宽为w的装载块后，可装载点更新为(1，0)、(0，w)。

c)可装载度：可装载度表示待装载块与可装载点的匹配程度，用 于指导每个装载动作中可装载点的选择。

对任意装载块i放入可装载点j之间的可装载度定义为一个评价 函数：

其中，R¹，R²，R³，R⁴为各指标元素权重，当按任意给定方向可 装载点j装不下目标待装载块i时，令W_ij ^k＝-1<0，k∈{1，2，3，4，5}； 反之W_ij ^k：0。

评价函数中各元素计算方法如下：

W_ij ¹：紧密度指标，表示将装载块放入车厢后新生成的可装载点 数量，NE∈{0，1，2}，NE越小，表示箱子与当前空间的紧密度越高。

W_ij ²：穴度指标，Bl和Bw表示装入装载块的长和宽，Bd表示装入 装载块与车厢边界或相邻装载块最小距离。

W_ij ³：封闭空间面积指标，封闭空间是指装箱过程中，由装载块 间或装载块与车厢四个边界围成的空白区域，其面积为BA，封闭空 间面积越大，说明装载空间浪费越严重。

W_ij ⁴：贴边数指标，Bn表示新装入装载块与已装入装载块或车厢 边界相贴的边数，Bn∈{2，3，4}。

对任意装载块i和可装载点j、j′，记W_ij大于装载度W_ij′，如果(R¹W_ij ¹+R²W_ij ²+R³W_ij ³+R⁴W_ij ⁴)：(R¹W_ij′ ¹+R²W_ij′ ²+R³W_ij′ ³+R⁴W_ij′ ⁴)，评价函数通过调 整权重系数R¹、R²、R³和R⁴，来改变上述指标——紧密度指标、穴度 指标、封闭空间面积指标、贴边数指标——在选择装载块可行放置点 的作用(权重值)。

实施例

参见图2所示，根据包装容器的类型，堆载规则包括以下两方面：

1)单箱叠放要求。参见图2a所示，虽然允许单箱叠放，但是对 叠放货物的包装容器的类型和底面积尺寸要求。

2)多箱叠放要求。参见图2b所示，允许多箱叠放即每层可以多 个箱组成，但是这类包装容器(货箱)需要摆放在托盘上。所述托盘 外围还需要长绕膜固定，以防止运输过程出现因挤压、撞击等损害零 部件质量问题。同时，对每一层底面积和高度有要求——被堆叠层必 须能够完全支撑上一层的底部面积、且最顶层的箱子高度可以不相同 而其它层的箱子高必须相同。

对多箱叠放要求的货箱，组托盘时还要求所使用的托盘数尽量 少。

本实施例中，组托盘的方法是利用树搜索，步骤如下：

S100，组合层：将需要托盘包装的货箱进行层组合获取组合层方 案，层组合时设定所有货箱的堆高为1，且将托盘作为堆高为1的单 个容器。

一个托盘可以视为多堆叠成，而每的求解方法其实是求解一个堆 高为1的单个容器装载方案，并返回所有可能装载方案。其与求解车 辆装载方案相似，但是车辆装载方案返回的是最优方案。

S200，建立树：对于不同的组合层方案，获取该方案中剩余的货 箱信息，对剩余货箱进行层组合获取组合层方案，作为上一层的组合 层方案，不同层的堆叠产生一棵树。

每一层不同装载方案，方案中剩余的货物可再产生上一层满足堆 叠规则的装载方案，参见图3所示，不同层的堆叠从而产生组合托盘 过程一棵树。

S300，遍历树：计算树的所有叶子结点对应的货箱体积之和，选 择货箱体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方案，并将装 入该整托盘的货箱从待装货箱中删除。

S400，生成托盘单元：重复上述步骤，直至将需要托盘包装的货 箱全部装入托盘中，完成组托盘步骤。

在货箱多层堆叠时，以车厢高度作为堆叠高度阈值。即托盘单元 的整体高度不大于车厢高度。

本发明的另一实施例，还提供了一种车辆装载时构造装载块的方 法，所述装载块之间在高度上不能相互叠放。

首先，根据待装载的货箱信息对货箱进行分类，将货箱划分为不 需要组托盘的待装货箱和需要组托盘的待装货箱，对于需要组托盘的 待装货箱，利用前述的方法构造装载块，一个托盘视为一个装载块。

具体实施时，对于需要组托盘的待装货箱，构造装载块的步骤如 下：

步骤101，获取需要托盘包装的待装对象信息生成待装对象列表 I_list；

步骤102，设置待装对象列表I_list中的所有对象的堆高为1，将 托盘作为堆高为1的单个容器，求解堆高为1的单个容器的装载方案， 获取所有可能的装载方案，作为层的装载方案；

步骤103，对于不同的层的装载方案，获取方案中剩余的对象信 息，同样设置所有剩余对象的堆高为1，将托盘作为堆高为1的单个 容器，求解堆高为1的单个容器的装载方案，获取所有可能的装载方 案，作为上一层的装载方案，获取不同层的堆叠产生一棵树；

步骤104，计算树的所有叶子结点对应的对象体积之和，选择对 象体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘单元的装载方案，并将装 入该托盘单元的对象从待装对象列表I_list删除；

步骤105，判断I_list是否为空；若是，则输出托盘单元装载方 案；若不是，返回步骤102重复处理，直至将需要托盘包装的待装对 象全部装入对应的托盘中。

对于不需要组托盘的待装货箱，构造装载块的步骤如下：

步骤201，获取不需要组托盘的待装货箱信息；

步骤202，将上述货箱按照底面积从大到小顺序排序，生成待装 货箱列表I_list；初始化i I＝1，iB＝1；

步骤203，将待装货箱列表I_list中的第iI个货箱放置于装载块 iB中，并令I_list＝I_list\{iI}；

步骤204，选择I_list中满足堆叠约束、单箱承重约束和货物与 车厢不相嵌约束条件的可堆叠于装载块iB的多个货箱，并从中选取 底面积最大的货箱jI；

步骤205，若存在jI，则jI放置于装载块iB目前已存在货物的 上一层，并令I_list＝I_list\{jI}，返回步骤204；若不存在jI，则进 入步骤206；

步骤206，判断I_list是否为空，若是，输出装载块结果；若不 是，设置iB＝iB+1，返回步骤203。

本发明的另一实施例，还提供了一种车辆装载方法。

所述车辆装载方法包括如下步骤：构造装载块，以装载块的装载 顺序作为编码方式，按照装载块的底面积从大到小的顺序，将装载块 在满足预设约束条件下按所述顺序装入车厢，生成装载方案。

优选的，所述预设约束条件包括重心约束，判断是否满足重心约 束的步骤为，

根据装载序列逐一判断剩下装载块是否能够装入车厢；

判定不能装入车厢时，计算当前格局下的车厢重心并判断重心是 否满足重心约束；

满足重心约束时输出装载方案；不满足重心约束时，取出已装入 装载块进行调整以满足重心约束，并更新装载方案。

进一步，取出已装入装载块进行调整以满足重心约束的步骤包 括，

获取当前格局下的车厢重心G的空间坐标位置(X₀，Y₀，Z₀)，所 述X₀、Y₀和Z₀为重心G在坐标轴X轴、Y轴和Z轴上的值；

判断前述X₀、Y₀和/或Z₀是否超过重心约束规定的重心范围；

判定X₀和/或Y₀超过重心范围时，按照已装入装载块的质量逆序 逐一取出已装入装载块，直到重心位置在X轴和Y轴上满足重心约束， 如果取出后车厢中还有已装入装载块，则再逐一放入能够满足约束的 之前待装装载块，直到所有待装装载块都无法放入为止，更新装载方 案；如果逐一取出已装入装载块后，车厢中的已装入序列中为空，则 放弃取出处理操作，恢复已装入装载块信息，并将重心不在规定范围 的已装入装载块以最短距离方向移动到规定的重心范围内，如果移动 后不能完全装载，则将不能完全装载的装载块从方案中去除使得剩余 部分满足重心约束，更新装载方案；

判定Z₀超过重心范围时，基于当前格局从最高位置的装载块开 始，从高到低逐一取出已装入装载块，直到重心位置在Z轴上满足重 心约束，更新装载方案。

具体实施时，采用二维装载点和穴度混合评价可装载度来选择装 载位置，求出达到最大装载率的装载方案，并对生成的装载方案进行 重心校验，利用回溯算法对不满足重心约束的装载方案进行调整，以 满足重心约束。

车辆装载问题的求解目标为车辆装载率最大，如式(1)所示

所述的预设约束条件，主要分为两类：

一类为一般约束：主要有体积约束、装入货物之间互不嵌入约束、 装入货物与车厢不相嵌约束，具体约束的数学表达如下：

a)体积约束：装入所有货物的体积总和不超过车厢最大容积，如

式(2)所示。

b)装入货物之间互不嵌入约束，如式(3-10)所示。

c)装入货物与车厢不相嵌约束，如式(11-13)所示。

另一类为特殊约束：主要有完全支撑约束、单箱承重约束、货物 堆叠约束、车辆承重约束和重心约束，具体数学表达如下：

a)完全支撑约束：货物必须得到车厢底部或其他唯一一件货物的

完全支撑，不允许悬空，如式(14)所示。

b)单箱承重约束：货物叠放时，货物重量不得大于支撑其摆放的

货物的承重能力，如式(15)所示。

c)堆叠约束：汽车零部件包装容器通常包含四种堆叠限定：①不

允许堆叠，如式(16)所示；②仅允许同类型、同尺寸堆叠，如

式(17)所示；③允许同类型，同尺寸/底面尺寸小的堆叠，如

式(18)所示；④允许不同类型，同尺寸/底面尺寸小的堆叠，

如式(19)所示。

如果P_i＝1，则

如果P_i＝2，则

d)期望重心约束：装入货物后车辆的重心必须在指定范围内，即

如式(20-22)所示。

e)车辆承重约束：已装入货物的重量之和不能超过车辆承重，即

如式(23)所示。

具体的，生成装载方案的步骤如下：

步骤201，获取装载块序列B_list信息，以及货物与装载块的对 应关系；设置令iB＝1，可装载点为坐标原点(0，0)；

步骤202，选择B_list中第iB个装载块，如果放入第iB个装载块 后能够满足车辆承重约束，则进入步骤203，否则进入步骤205；

步骤203，获得当前格局下的可装载点列表EP；计算B_list中第 iB个装载块对EP中各可装载点的可装载度值；判定第iB个装载块对 EP中各可装载点的可装载度值均小于0时，进入步骤205；否则，选 择可装载点列表EP中可装载度值最大的可装载点和其对应的装载方 向作为第iB个装载块的装载位置和装载方向，进入步骤204；

步骤204，按照当前装入装载块，得到一个新的格局；

步骤205，设置iB＝iB+1，判定iB≤length(B_list)时，返回步骤 202，否则执行步骤206；

步骤206，计算当前格局下的车厢重心，如果车厢重心满足约束， 则进入步骤207，否则，将当前格局下的车厢重心调整到规定的重心 范围内，并生成一个新的装载方案，然后用新的装载方案替代当前方 案后进入步骤207；

步骤207：输出更新后的装载方案，包括任意货物i∈I的放置位 置的x轴坐标x_i，y轴坐标y_i，z轴坐标z_i，以及是否装载在车上α_i； 并计算对应的装载率f(B_list)＝Σ_i∈IV_iα_i/CV，其中，货物i的体积为 V_i，α_i为0-1变量，α_i＝1表示货物i装入车辆，α_i＝0表示货物i未装 入车辆，CV为车厢的体积。

另一实施方式中，还可以包括优化装载方案的步骤：通过模拟退 火过程随机调整装载块产生新的装载序列，不同装载序列对应不同的 装载率F，通过比较装载率选择最优的装载方案。

其中，所述随机扰动的策略优选为：在装载序列B_list中随机选 择两个装载块，对选择的两个装载块的位置进行交换，其它装载块排 序位置保持不变。作为举例而非限制，比如初始装载序列为[A、B、C、 D、E、F、G]，随机选择到第2位和第5位进行交换，则新的装载序 列为[A、E、C、D、B、F、G]。不同的装载序列产生装载方案及其装 载率，通过比较装载率来选择最优的装载方案。

本发明的另一实施例，还提供了一种车辆装载系统。

所述车辆装载系统包括装载块构建单元，构建形成的装载块之间 在高度上不能相互叠放，所述装载块构建单元包括货箱类型判定模块 和组托盘模块。

所述货箱类型判定模块，用以根据货箱信息判定货箱是否需要组 托盘，并获取所有需要组托盘的货箱。

所述组托盘模块，用以将需要托盘包装的货箱进行层组合获取组 合层方案，层组合时设定所有货箱的堆高为1，且将托盘作为堆高为 1的单个容器，对于不同的组合层方案，获取该方案中剩余的货箱信 息，对剩余货箱进行层组合获取组合层方案，作为上一层的组合层方 案，不同层的堆叠产生一棵树，计算树的所有叶子结点对应的货箱体 积之和，选择货箱体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方 案，并将装入该整托盘的货箱从待装货箱中删除，重复上述步骤，直 至将需要托盘包装的货箱全部装入托盘中，完成组托盘步骤。

其它技术特征参见前述实施例，在此不再赘述。

在上面的描述中，本发明的公开内容并不旨在将其自身限于这些 方面。而是，在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数 目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”、“囊括”以及“具 有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的 或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他 方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相 反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不 被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那 样。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修 饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种车辆装载时构造装载块的方法，所述装载块之间在高度上不能相互叠放，其特征在于：根据待装载的货箱信息对货箱进行分类，将货箱划分为不需要组托盘的待装货箱和需要组托盘的待装货箱，对于需要组托盘的待装货箱进行组托盘以构造装载块，一个托盘视为一个装载块；

其中，组托盘的步骤如下：

将需要托盘包装的货箱进行层组合获取组合层方案，层组合时设定所有货箱的堆高为1，且将托盘作为堆高为1的单个容器；

对于不同的组合层方案，获取该方案中剩余的货箱信息，对剩余货箱进行层组合获取组合层方案，作为上一层的组合层方案，不同层的堆叠产生一棵树；

计算树的所有叶子结点对应的货箱体积之和，选择货箱体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方案，并将装入该托盘的货箱从待装货箱中删除；

重复上述步骤，直至将需要托盘包装的货箱全部装入托盘中，完成组托盘步骤，

其中，对于不需要组托盘的待装货箱，构造装载块的步骤为，

步骤201，获取不需要组托盘的待装货箱信息；

步骤202，将上述货箱按照底面积从大到小顺序排序，生成待装货箱列表𝐼_li𝑠𝑡；初始化iI=1，iB=1，其中iI代表第iI个货箱，iB代表第iB个装载块；

步骤203，将待装货箱列表𝐼_li𝑠𝑡中的第iI个货箱放置于装载块iB中，并令𝐼_li𝑠𝑡=𝐼_li𝑠𝑡\{iI}；

步骤204，选择𝐼_li𝑠𝑡中满足堆叠约束、单箱承重约束和货物与车厢不相嵌约束条件的可堆叠于装载块iB的多个货箱，并从中选取底面积最大的货箱jI;

步骤205，若存在jI，则jI放置于装载块iB目前已存在货物的上一层，并令𝐼_li𝑠𝑡=𝐼_li𝑠𝑡\{jI}，返回步骤204；若不存在jI，则进入步骤206；

步骤206，判断𝐼_li𝑠𝑡是否为空，若是，输出装载块结果；若不是，设置iB=iB+1，返回步骤203。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对每个层进行堆叠时,下层的被堆叠层能够完全支撑上一层的底部面积，且除最顶层外的其它层的每一层中的待装对象的高度相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：多层堆叠时，以车厢高度作为堆叠高度阈值。

4.一种车辆装载方法，其特征在于：根据权利要求1所述的方法构造装载块，以装载块的装载顺序作为编码方式，按照装载块的底面积从大到小的顺序，将装载块在满足预设约束条件下按所述顺序装入车厢，生成装载方案。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述预设约束条件包括重心约束，判断是否满足重心约束的步骤为，

根据装载序列逐一判断剩下装载块是否能够装入车厢;

判定不能装入车厢时,计算当前格局下的车厢重心并判断重心是否满足重心约束;

满足重心约束时输出装载方案;不满足重心约束时，取出已装入装载块进行调整以满足重心约束，并更新装载方案。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：取出已装入装载块进行调整以满足重心约束的步骤包括,

获取当前格局下的车厢重心G的空间坐标位置（X0，Y0，Z0），所述X0、Y0和Z0为重心G在坐标轴X轴、Y轴和Z轴上的值；

判断前述X0、Y0和/或Z0是否超过重心约束规定的重心范围；

判定X0和/或Y0超过重心范围时，按照已装入装载块的质量逆序逐一取出已装入装载块，直到重心位置在X轴和Y轴上满足重心约束，如果取出后车厢中还有已装入装载块，则再逐一放入能够满足约束的之前待装装载块，直到所有待装装载块都无法放入为止，更新装载方案；如果逐一取出已装入装载块后，车厢中的已装入序列中为空，则放弃取出处理操作，恢复已装入装载块信息，并将重心不在规定范围的已装入装载块以最短距离方向移动到规定的重心范围内，如果移动后不能完全装载，则将不能完全装载的装载块从方案中去除使得剩余部分满足重心约束，更新装载方案；

判定Z0超过重心范围时，基于当前格局从最高位置的装载块开始，从高到低逐一取出已装入装载块，直到重心位置在Z轴上满足重心约束，更新装载方案。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：还包括优化装载方案的步骤，通过模拟退火过程随机调整装载块产生新的装载序列，不同装载序列对应不同的装载率F，通过比较装载率选择最优的装载方案。

8.一种车辆装载系统，包括装载块构建单元，构建形成的装载块之间在高度上不能相互叠放，其特征在于：所述装载块构建单元包括货箱类型判定模块和组托盘模块；

所述货箱类型判定模块，用以根据货箱信息判定货箱是否需要组托盘，并获取所有需要组托盘的货箱；

所述组托盘模块，用以将需要托盘包装的货箱进行层组合获取组合层方案，层组合时设定所有货箱的堆高为1，且将托盘作为堆高为1的单个容器，对于不同的组合层方案，获取该方案中剩余的货箱信息，对剩余货箱进行层组合获取组合层方案，作为上一层的组合层方案，不同层的堆叠产生一棵树，计算树的所有叶子结点对应的货箱体积之和，选择货箱体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方案，并将装入该托盘的货箱从待装货箱中删除，重复上述步骤，直至将需要托盘包装的货箱全部装入托盘中，完成组托盘步骤，

其中，对于不需要组托盘的待装货箱，构造装载块的步骤为，

步骤201，获取不需要组托盘的待装货箱信息；

步骤202，将上述货箱按照底面积从大到小顺序排序，生成待装货箱列表𝐼_li𝑠𝑡；初始化iI=1，iB=1，初始化iI=1，iB=1，其中iI代表第iI个货箱，iB代表第iB个装载块；

步骤203，将待装货箱列表𝐼_li𝑠𝑡中的第iI个货箱放置于装载块iB中，并令𝐼_li𝑠𝑡=𝐼_li𝑠𝑡\{iI}；

步骤204，选择𝐼_li𝑠𝑡中满足堆叠约束、单箱承重约束和货物与车厢不相嵌约束条件的可堆叠于装载块iB的多个货箱，并从中选取底面积最大的货箱jI;

步骤205，若存在jI，则jI放置于装载块iB目前已存在货物的上一层，并令𝐼_li𝑠𝑡=𝐼_li𝑠𝑡\{jI}，返回步骤204；若不存在jI，则进入步骤206；

步骤206，判断𝐼_li𝑠𝑡是否为空，若是，输出装载块结果；若不是，设置iB=iB+1，返回步骤203。

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