CN110619471A - 货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统 - Google Patents

货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统;该货架调度方法包括:基于预设的待处理订单,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点;根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少;其中,约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;根据访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点。该方式可以避免出现一个站点同时被较多的货架访问的情况,从而使各个站点之间的货架量趋于平均,避免在未来一段时间内将多个货架分配至同一站点,使得站点之间繁忙程度较为平均,进而提高系统订单的生成效率。

Description

货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统
技术领域
本发明涉及人工智能技术领域,尤其是涉及一种货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统。
背景技术
在自动化的货到人的仓库中,仓库管理系统按照一定的规则和流程调度机器人,以通过机器人将货架运送到各个拣货站点(简称站点),由站点上的工作人员根据订单从货架上拣选相关货品,从而完成订单生产过程。仓库中通常存在多个站点,在一个时间段内,会有多个机器人运送货架到站点;因而仓库管理系统需要采取调度策略,将各个货架合理地分配至相应的站点。
相关技术中,常采用随机调度、最近站点调度、贪心选择最空闲站点等方式,为货架分配站点,但是这些方式通常仅考虑各站点当前的瞬时因素,很容易在未来某个时间段内将多个货架被分配至同一个站点,造成站点之间繁忙程度不均,进而影响订单生成效率。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统,以避免出现在未来一段时间内将多个货架分配至同一站点,使得站点之间繁忙程度较为平均,进而提高系统订单的生成效率。
第一方面,本发明实施例提供了一种货架调度方法,该方法应用于电子设备;电子设备与机器人通信连接;机器人用于运送货架至目标站点;该方法包括:基于预设的待处理订单,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点;根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少;其中,约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;根据访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,待处理订单的数量为多个;目标站点的数量为多个;基于预设的待处理订单,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点的步骤,包括:按照预设的分配规则,将多个待处理订单分配至相应的目标站点;根据每个目标站点分配到的待处理订单,以及仓库中各个货架上存放的货品,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点。
结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,待调度货架需要访问多个目标站点,约束关系还包括:待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差大于或等于待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间。
结合第一方面的第二种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间,通过下述方式确定:
t1=(s/v)*σ
其中,t1是移动时间;s是当前目标站点与下一个目标站点之间的路程;v是待调度货架的移动速度;σ是预设的拥堵系数。
结合第一方面的第二种或第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少的步骤,包括:将待调度货架访问目标站点的总耗时最少设置为目标函数;通过目标函数和约束关系,进行整数线性规划处理,得到待调度货架访问目标站点的访问方案。
结合第一方面的第四种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,
目标函数包括:min T;
约束关系包括:
其中,T是待调度货架访问目标站点的总耗时;i是未来预设时间段内的第i秒;如果待调度货架f在第i秒正在访问目标站点s,则xf,i,s=1;如果待调度货架f在第i秒没有访问目标站点s,则xf,i,s=0;qs是预设的最大货架量;Δ(s,s2)是待调度货架f从目标站点s移动至目标站点s2的移动时间;tf是待调度货架f的总工作时间;代表任意。
结合第一方面的上述任一实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,访问方案包括:待调度货架访问目标站点的访问时间;根据访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点的步骤,包括:控制机器人,在访问时间将待调度货架运送至目标站点。
第二方面,本发明实施例提供了一种货架调度装置,其中,装置设置于电子设备;电子设备与机器人通信连接;机器人用于运送货架至目标站点;装置包括:货架和站点确定模块,用于基于预设的待处理订单,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点;
访问方案确定模块,用于根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少;其中,约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;
运送模块,用于根据访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点。
第三方面,本发明实施例提供了一种电子设备,其中,电子设备包括:处理器和存储装置;存储装置上存储有计算机程序,计算机程序在被处理器运行时执行如第一方面任一实施方式的货架调度方法。
第四方面,本发明实施例提供了一种仓库管理系统,其中,系统包括第三方面的电子设备、机器人和站点;电子设备分别与机器人和站点通信连接;电子设备用于向站点分配待处理订单,还用于控制机器人运送货架至站点。
第五方面,本发明实施例提供了一种机器可读存储介质,其中,机器可读存储介质存储有机器可执行指令,机器可执行指令在被处理器调用和执行时,机器可执行指令促使处理器实现第一方面任一实施方式的货架调度方法。
本发明实施例带来了以下有益效果:
本发明实施例提供的一种货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统,在确定待调度货架访问目标站点的访问方案时,以待调度货架访问目标站点的总耗时最少为目标,同时限制每个站点在任一时刻的最大货架量,避免出现一个站点同时被较多的货架访问的情况,从而使各个站点之间的货架量趋于平均,避免出现在未来一段时间内将多个货架分配至同一站点,使得站点之间繁忙程度较为平均,进而提高了系统订单的生成效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种货架调度方法的流程图;
图3为本发明实施例提供的另一种货架调度方法的流程图;
图4为本发明实施例提供的另一种货架调度方法的流程图;
图5为本发明实施例提供的另一种货架调度方法的流程图;
图6为本发明实施例提供的一种货架调度装置的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的一种仓库管理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
目前在货架调度的相关技术中,常采用随机调度、最近站点调度、贪心选择最空闲站点等方式,为货架分配站点,但是这些方式通常仅考虑各站点当前的瞬时因素,很容易在未来某个时间段内将多个货架被分配至同一个站点,造成站点之间繁忙程度不均,进而影响订单生成效率。基于此,本发明实施列提供了一种货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统,该技术可以应用于电子商务仓库、立体仓库、自动化仓库、存储仓库等多种类型的实际仓库生产过程中,使调度策略更优,该技术可以采用相关软件和硬件实现,下面通过实施例进行描述。
实施例一:
首先,参照图1来描述用于实现本发明实施例的货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统的示例电子设备100。
如图1所示的一种电子设备的结构示意图,电子设备100包括一个或多个处理器102、一个或多个存储装置104、输入装置106、输出装置108以及一个或多个图像采集设备110,这些组件通过总线系统112和/或其它形式的连接机构(未示出)互连。应当注意,图1所示的电子设备100的组件和结构只是示例性的,而非限制性的,根据需要,电子设备也可以具有其他组件和结构,或者电子设备还可以具有比图中所示更少的部件,或者电子设备还可以具有不同的部件布置。
处理器102可以是网关,也可以为智能终端,或者是包含中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元的设备,可以对电子设备100中的其它组件的数据进行处理,还可以控制电子设备100中的其它组件以执行期望的功能。
存储装置104可以包括一个或多个计算机程序产品,计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质,例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令,处理器102可以运行程序指令,以实现下文的本发明实施例中(由处理器实现)的客户端功能以及/或者其它期望的功能。在计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据,例如应用程序使用和/或产生的各种数据等。
输入装置106可以是用户用来输入指令的装置,并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。
输出装置108可以向外部(例如,用户)输出各种信息(例如,图像或声音),并且可以包括显示器、扬声器等中的一个或多个。
图像采集设备110可以采集预览视频帧或图片数据(如待识别图片或训练图片),并且将采集到的预览视频帧或图像数据存储在存储装置104中以供其它组件使用。
示例性地,用于实现根据本发明实施例的货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统的示例电子设备中的各器件可以集成设置,也可以分散设置,诸如将处理器102、存储装置104、输入装置106和输出装置108集成设置于一体,而将图像采集设备110设置于可以采集到图片的指定位置。当上述电子设备中的各器件集成设置时,该电子设备可以被实现为诸如相机、智能手机、平板电脑、计算机、车载终端等智能终端。
实施例二:
本实施例提供了一种货架调度方法,该方法可以应用于上述电子设备;该电子设备与机器人通信连接;机器人用于运送货架至目标站点;如图2所示,该方法包括如下步骤:
步骤S202,基于预设的待处理订单,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点;
上述预设的待处理订单可以为用户使用计算机、平板电脑、手机或可穿戴设备等设备,通过网页、购物APP等应用发送的订单;也可以为大批量的人工输入的订单,如大宗货物订单等;也可以为仓库或车间的控制系统为了满足某一生产环节所需的物料或零件而生成的订单。
待处理订单的数量往往为多个;举例说明,仓库管理系统可以每隔一段时间收集一次订单,比如,将十分钟或者一个小时的时间段内仓库接收到的多个订单,作为预设的待处理订单。
上述待调度货架,可以通过待处理订单所包含的货品确定,待处理订单信息包含的货品所在的货架可以为待调度货架;目标站点可以通过待处理订单信息的货品确定,具体可以将多个待处理订单按照一定的规则分配到不同或者相同的站点;另外,也可以由人工分配各个站点需要处理的待处理订单或者需要拣选的货品。
需要说明是,本公开所提到的货品可以包括但不限于售卖的商品、生产环节所需物料或零件、包裹或快递等。
步骤S204,根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少;其中,该约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;
上述预设的约束关系可以通过非线性等式约束函数、非线性不等式约束函数、整数线性规划、机器学习、深度学习等数学方法设置。上述访问方案可以是货架调度的顺序,访问站点的顺序,也可以是货架调度的时间顺序、访问站点的时间顺序,甚至可以是货架调度的具体时刻、访问站点的具体时刻等。上述待调度货架访问目标站点的总耗时最少,可以通过计算一个时间段内货架调度的耗时时间,将其排列组合得到最少的总耗时间,也可以通过数学方法建立约束关系使总耗时时间最少。
具体实现时,上述预设的约束关系需要提取仓库的订单信息、货架信息、货品信息、站点信息、货架道路信息等与货架调度相关的所有信息,包括,在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量,然后将该相关信息通过数学方法建立约束关系。上述预设时间可以是5分钟、10分钟、1小时、半天或者一天的时间,通常电商类仓库的预设时间较短,如在10分钟左右,另一种有大批量订单的仓库,其预设时间较长,例如以小时为单位。上述预设的最大货架量,一般由人工根据经验设定,可以是3个、5个或者更多。
步骤S206,根据上述访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点。
上述机器人运行可以由仓库管理系统的电子设备远程控制,首先,仓库管理系统先控制机器人到达待调度货架,运载上待调度货架后,再按照一定的顺序运送待调度货架至目标站点。
本发明实施例提供的一种货架调度方法,在确定待调度货架访问目标站点的访问方案时,以待调度货架访问目标站点的总耗时最少为目标,同时限制每个站点在任一时刻的最大货架量,避免出现一个站点同时被较多的货架访问的情况,从而使各个站点之间的货架量趋于平均,避免出现在未来一段时间内将多个货架分配至同一站点,使得站点之间繁忙程度较为平均,进而提高了系统订单的生成效率。
实施例三:
本实施例提供了另一种货架调度方法,该方法在上述实施例的基础上实现;本实施例重点描述基于预设的待处理订单,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点的具体过程;本实施例中,待处理订单的数量为多个,目标站点的数量为多个。如图3所示,本实施例的货架调度方法包括如下步骤:
步骤S302,按照预设的分配规则,将多个待处理订单分配至相应的目标站点;
上述预设的分配原则可以是某一段时间内,对待处理订单的分配,该时间可以是5分钟、10分钟、1小时、半天或一天,可以是由仓库系统分配,也可以是由人工分配。该分配原则可以是根据当前站点的繁忙度确定,优先分配给空闲的站点,也可以根据待处理订单的货品信息,将货品相似的待处理订单分配到同一个站点。
步骤S304,根据每个目标站点分配到的待处理订单,以及仓库中各个货架上存放的货品,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点;
由上述实施例可知,该目标站点和待调度货架可以通过待处理订单信息的货品确定,本实施例中,待处理订单根据预设的分配原则分配到目标站点,每个目标站点可能有0个、1个或者多个待处理订单,每个分配到待处理订单的目标站点,一般会知晓到待处理订单的信息,包括货品种类,货品数量等。仓库中货架上存放的货品通常是预先存储到仓库系统中的,可以通过计算机将货架和货品信息输出。通过一段时间内多个目标站点分配到的多个待处理订单和仓库中各个货架上存放的货品,可以找到待处理订单所需货品所在的待调度货架的相关信息,包括货架位置、货架编号、货架中货品的种类和数量等。
步骤S306,根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少;其中,约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;
步骤S308,根据访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点;
上述方式中,当待处理订单的数量为多个,且目标站点的数量为多个时,需要按照预设的分配规则,将多个待处理订单分配至相应的目标站点;该方式中在确定待调度货架访问目标站点的访问方案时,以待调度货架访问目标站点的总耗时最少为目标,同时限制每个站点在任一时刻的最大货架量,避免出现一个站点同时被较多的货架访问的情况,从而使各个站点之间的货架量趋于平均,避免出现在未来一段时间内将多个货架分配至同一站点,使得站点之间繁忙程度较为平均,进而提高了系统订单的生成效率。
实施例四:
本实施例提供了另一种货架调度方法,该方法在上述实施例的基础上实现;本实施例重点描述根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少的具体过程。如图4所示,本实施例的货架调度方法包括如下步骤:
步骤S402,按照预设的分配规则,将多个待处理订单分配至相应的目标站点;
步骤S404,根据每个目标站点分配到的待处理订单,以及仓库中各个货架上存放的货品,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点;
步骤S406,将待调度货架访问目标站点的总耗时最少设置为目标函数;
在实际实现时,由于待调度货架已确定,目标站点已确定,因而可以通过排列组合的方式得到多种备选的访问方案;按照一定的规则,可以计算得到每个访问方案的总耗时。上述待调度货架访问目标站点的总耗时最少,可以通过数学方法建立约束关系使总耗时时间最少。上述目标函数可以是待调度货架访问目标站点的总耗时与仓库待调度货架信息、待处理订单信息、目标站点信息和调度路程信息等的函数关系。简单的说,就是求解后所得出的那个函数,在求解前函数是未知的,按照预设的思路将已知条件信息利用起来,去求解未知量的函数关系式,即为目标函数。
具体实现时,待调度货架访问目标站点的过程中,往往会有其他货架正在工作运送货品,比如其中一个货架访问完某一站点后,需要访问下一个站点,在移动的过程中可能会有其他货架,正在经过相同的道路向某一站点运送货品。充分考虑到货架在调度过程中,实际的移动路况,规定待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间,通过下述方式确定:
t1=(s/v)*σ
其中,t1是待调度货架移动时间;s是当前目标站点与下一个目标站点之间的路程;v是待调度货架的移动速度;σ是预设的拥堵系数。该预设的拥堵系数可以是根据经验人工设定,也可以是根据某一段时间内货架移动的平均路况设定。
步骤S408,通过上述目标函数和约束关系,进行整数线性规划处理,得到待调度货架访问目标站点的访问方案;
由上述实施例可知,约束关系可以通过非线性等式约束函数、非线性不等式约束函数、整数线性规划、机器学习、深度学习等数学方法设置。本实施例中,该约束关系包括整数线性规划。上述整数线性规划可以是指规划中的变量(全部或部分)限制为整数,若在线性模型中,变量限制为整数。在本实施例中,可以指某一段时间内将仓库信息转换为规划中的变量,该仓库信息包括多个待处理订单的信息、待调度货架信息、目标站点信息、仓库道路信息等,将其全部或者部分限制为整数,将问题建模为整数规划问题。
具体实现时,由于步骤S406规定了待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间,为了使调度方案更加合理,避免货架移动速度过快,出现待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差过小的问题,约束关系还包括:待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差大于或等于待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间。即,在待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间这一时间段之内,待调度货架仅可以出现在当前目标站点,只有当时间差大于或等于待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间,待调度货架才可以先出现在当前目标站点,然后再出现在下一个目标站点。
步骤S410,根据访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点;
上述方式中,说明了根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少的具体实施方式;其中,通过预设拥堵系数,可以确定待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间;另外,上述约束关系还包括,待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差大于或等于待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间;该方式可以减少货架在移动过程中出现移动速度过快的问题,降低货架移动的拥堵风险,进而提高仓库系统的订单生成效率。
实施例五:
本实施例提供了另一种货架调度方法,该方法在上述实施例的基础上实现;本实施例重点描述目标函数和约束关系的具体内容。本实施例的目标函数包括:min T;
约束关系包括:
上述约束关系,已知所有货架要访问的站点列表,其中,公式(1)中,i是未来预设时间段内的第i秒;如果待调度货架f在第i秒正在访问目标站点s,则xf,i,s=1,代表任意;进一步地,未来预设时间可以是5分钟、10分钟、30分钟、1小时或者半天等,其中i是随时间变化的变量,最小为0,最大为预设时间的秒数,举例说明,假如预设时间为10分钟,i的最大秒数为600秒。公式(1)可以理解为,在未来预设时间段内,任一待调度货架必须访问需要访问的站点,且在访问该站点的过程中,将需要在该站点完成的任务全部完成,再离开该站点,即,在上述预设时间段内,在该目标站点只停留一次。
上述公式(2)中,如果待调度货架f在第i秒没有访问目标站点s,则xf,i,s=0;第二个公式可以理解为,任一带调度货架不允许访问无需访问的站点。
上述公式(3)中,其中,qs是预设的最大货架量,具体为站点同时工作的货架数量上限,不同站点同时工作的货架数量可以不同也可以相同,主要由仓库现场的运营情况决定。该预设的最大货架量可以是由人工根据经验设定,可以是3个、5个或者更多。该公式表示,对于任一站点在任一时间内,站点的货架量要小于或者等于预设的最大货架量,该方式可以约束站点货架数量,减少站点的繁忙度和站点繁忙度不均的问题。
上述公式(4)中,Δ(s,s2)是待调度货架f从目标站点s移动至目标站点s2的移动时间,该公式中,xf,i,s最多只有一个的取值是1;该公式可以理解为,待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差大于或等于待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间,避免货架移动速度过快,出现待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差过小的问题。
充分考虑到货架在调度过程中,实际的移动路况,规定待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间,通过下述方式确定:
t1=(s/v)*σ
其中,t1是待调度货架的移动时间;s是当前目标站点与下一个目标站点之间的路程;v是待调度货架的移动速度;σ是预设的拥堵系数。该预设的拥堵系数可以是根据经验人工设定,也可以是根据某一段时间内货架移动的平均路况设定。
上述公式(5),其中,tf是待调度货架f的总工作时间,xf,i,s*中,若待调度货架f在第i秒访问站点s,其xf,i,s*结果为i,若待调度货架f在第i秒没有访问站点s,其xf,i,s*结果为0;待调度货架往往不仅仅只访问一个站点,待调度货架访问到最后一个站点时,xf,i,s*得到的最大值即为当前货架的总工作时间,该公式表示待调度货架的总工作时间应该大于或等于xf,i,s*的最大值。
上述公式(6),其中,T是待调度货架访问目标站点的总耗时,可以表示待调度货架完成了站点列表所有需要访问的站点,将对于任一待调度货架其完成所有工作所需要的时间大于或等于该货架的总工作时间。
上述目标函数,其中,T是待调度货架访问目标站点的总耗时,目标函数是使待调度货架访问目标站点的总耗时最小。
上述方式最大化利用仓库信息,通过限制每个站点在任一时刻的最大货架量,同时使待调度货架访问目标站点的总耗时最少,避免出现一个站点同时被较多的货架访问的情况,从而使各个站点之间的货架量趋于平均,同时还可以减少货架在移动过程中出现移动速度过快的问题,避免了货架移动的拥堵风险,使得站点之间繁忙程度较为平均,在这些条件下最优化货架调度方案,可进一步提升仓库效率,进而提高了系统订单的生成效率。
实施例六:
本实施例提供了另一种货架调度方法,该方法在上述实施例的基础上实现;访问方案包括:待调度货架访问目标站点的访问时间;本实施例重点描述根据访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点的具体过程。如图5所示,本实施例的货架调度方法包括如下步骤:
步骤S502,按照预设的分配规则,将多个待处理订单分配至相应的目标站点;
步骤S504,根据每个目标站点分配到的待处理订单,以及仓库中各个货架上存放的货品,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点;
步骤S506,将待调度货架访问目标站点的总耗时最少设置为目标函数;
步骤S508,通过目标函数和约束关系,进行整数线性规划处理,得到待调度货架访问目标站点的访问时间;
由实施例五可知,约束关系主要包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差大于或等于待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间;将该约束关系进行整数线性规划,将问题转化为整数线性规划模型,求解此整数线性规划模型,理论上可在规定时间内求得最优解,也可求得理论最优调度策略,即可得到一个可行的待调度货架访问目标站点的访问方案,该方案可以包括,货架调度的顺序,访问站点的顺序,也可以是货架调度的时间顺序、访问站点的时间顺序,甚至是货架调度的具体时刻、访问站点的具体时刻。整数线性规划为参数化模型,可以根据仓库实际生产流程动态调整。
举例说明,参见表1所示的一种待调度货架访问目标站点的时间列表:
表1
货架f1 货架f2 货架f3 货架f4 货架f5 货架f6
站点s1 第30秒 第70秒 第260秒 第120秒 第90秒 第180秒
站点s2 第200秒 第130秒 第180秒 第50秒 第25秒 第80秒
站点s3 第50秒 第100秒 第120秒 第150秒 第200秒 第20秒
站点s4 第100秒 第20秒 第40秒 第250秒 第60秒 第150秒
如表1所示,表1以电商类仓库为例,获取了5分钟的多个待处理订单,通过上述方式确定待调度货架为f1到f6,目标站点为s1到s4,最后通过目标函数和约束关系,进行整数线性规划处理,得到待调度货架访问目标站点的访问时间。以货架f1为例说明,货架f1首先通过机器人在第30秒时运送至站点s1,在站点s1进行相应的货品拣选,然后通过机器人在第50秒时运送至站点s3,在站点s1进行相应的货品拣选,随后在200秒时访问站点s4,最后访问站点s2;同样以站点s1为例说明,首先在第30秒运送至站点s1的货架为f1,拣选完相应货品后,在第70秒货架f2运送至该站点,随后在第90秒时货架f5、在180秒时货架f4、在260秒时货架f3依次将货品送至该站点。在规定的访问时间内完成货架调度后,再依次返回。
以上整数线性规划问题还可以应用于在线生产过程,其中,只需每隔固定时间重新计算调度方案并更新调度方案即可。
步骤S510,控制机器人,在上述访问时间将待调度货架运送至目标站点。
上述机器人用于运送货架至目标站点,通过步骤S508的求解结果,可以得到访问方案,具体为站点的访问时间和访问顺序,系统将控制机器人,在整数线性规划求解得到的规定访问时间将调度货架运送至目标站点,并在目标站点告知站点的工作人员需要拣选的货品。
本发明实施例提供的一种货架调度方法,可以更加合理地规划货架访问站点的访问方案,避免出现一个站点同时被较多的货架访问的情况,从而使各个站点之间的货架量趋于平均,站点之间繁忙程度较为平均,进而提高了系统订单的生成效率,同时该方法为参数化模型,可以根据仓库实际生产流程动态调整。
实施例七:
对应于上述方法实施例,参见图6所示的一种货架调度装置的结构示意图,装置设置于电子设备;电子设备与机器人连接;机器人用于运送货架至目标站点,该装置包括:
货架和站点确定模块61,用于基于预设的待处理订单,确定待调度货架和待调度货架需要访问的目标站点;
访问方案确定模块62,用于根据预设的约束关系,确定待调度货架访问目标站点的访问方案,以使待调度货架访问目标站点的总耗时最少;其中,约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;
运送模块63,用于根据访问方案,控制机器人运送待调度货架至目标站点。
进一步地,上述货架和站点确定模块用于:通过待处理订单的货品信息,确定货品所在的货架信息,将包含该货品的货架确定为待调度货架;通过待处理订单的货品信息,将待处理订单所需要拣选货架货品的信息分配到不同或者相同的站点,确定该待调度货架的目标站点。
进一步地,上述访问方案确定模块用于:通过建立约束关系,其中约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;还包括,待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差大于或等于待调度货架从当前目标站点移动至下一个目标站点的移动时间;将该约束关系进行整数线性规划,求解此整数线性规划问题,即可得到一个可行的待调度货架访问目标站点的访问方案,该访问方案为站点的访问时间和访问顺序。
进一步地,上述运送模块用于:系统控制机器人,在整数线性规划求解得到的规定访问时间将调度货架运送至目标站点,并在目标站点告知站点的工作人员需要拣选的货品。
本发明实施例提供的一种货架调度装置,在确定待调度货架访问目标站点的访问方案时,以待调度货架访问目标站点的总耗时最少为目标,同时限制每个站点在任一时刻的最大货架量,避免出现一个站点同时被较多的货架访问的情况,从而使各个站点之间的货架量趋于平均,避免出现在未来一段时间内将多个货架分配至同一站点,使得站点之间繁忙程度较为平均,进而提高了系统订单的生成效率。
实施例八:
本发明实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括:处理器和存储装置;存储装置上存储有计算机程序,计算机程序在被处理器运行时执行如上述货架调度方法,或者上述货架调度方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的电子设备的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质,机器可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器运行时执行如上述货架调度方法,或者上述货架调度方法的步骤。
本发明实施例所提供的货架调度方法、装置、电子设备和仓库管理系统的计算机程序产品,包括存储了程序代码的计算机可读存储介质,程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法,具体实现可参见方法实施例,在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的设备和/或装置的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
实施例九:
本发明实施例提供了一种仓库管理系统,如图7所示的一种仓库管理系统的结构示意图,该系统包括上述的电子设备100、机器人71和站点72;电子设备100分别与机器人71和站点72通信连接;电子设备100用于向站点72分配待处理订单,还用于控制机器人71运送货架至站点72;
上述电子设备,用于将一段时间内收到待处理订单通过预设的分配原则分配到各个站点,该分配原则可以是根据当前站点的繁忙度确定,优先分配给空闲的站点,也可以根据待处理订单的货品信息,将货品相似的待处理订单分配到同一个站点。上述机器人,用于调度货架至目标站点,上述站点,用于拣选待处理订单的货品。
上述电子设备,还用于控制机器人将待调度货架运送至目标站点。
本发明实施例提供的一种仓库管理系统,其中,系统包括电子设备、机器人和站点;电子设备分别与机器人和站点通信连接;电子设备用于向站点分配待处理订单,还用于控制机器人运送货架至站点。该系统通过电子设备存储的货架调度方法程序,不仅考虑了未来一段时间,站点最大货架量和货架移动、工作时间的问题,避免在未来末段时间内将多个货架分配至同一站点,还考虑了货架在移动过程中出现移动速度过快的问题,降低货架移动的拥堵风险;最后求解目标函数,得到最小的工作时间,降低了站点之间繁忙程度不均的问题,进而提高了系统订单的生成效率。
另外,在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种货架调度方法,其特征在于,所述方法应用于电子设备;所述电子设备与机器人通信连接;所述机器人用于运送货架至目标站点;所述方法包括:
基于预设的待处理订单,确定待调度货架和所述待调度货架需要访问的目标站点;
根据预设的约束关系,确定所述待调度货架访问所述目标站点的访问方案,以使所述待调度货架访问所述目标站点的总耗时最少;其中,所述约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;
根据所述访问方案,控制所述机器人运送所述待调度货架至所述目标站点。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待处理订单的数量为多个;所述目标站点的数量为多个;
所述基于预设的待处理订单,确定待调度货架和所述待调度货架需要访问的目标站点的步骤,包括:
按照预设的分配规则,将多个所述待处理订单分配至相应的目标站点;
根据每个所述目标站点分配到的待处理订单,以及仓库中各个货架上存放的货品,确定待调度货架和所述待调度货架需要访问的目标站点。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述待调度货架需要访问多个目标站点,所述约束关系还包括:所述待调度货架访问当前目标站点与下一个目标站点之间的时间差大于或等于所述待调度货架从所述当前目标站点移动至所述下一个目标站点的移动时间。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述待调度货架从所述当前目标站点移动至所述下一个目标站点的移动时间,通过下述方式确定:
t1=(s/v)*σ
其中,t1是移动时间;s是所述当前目标站点与所述下一个目标站点之间的路程;v是所述待调度货架的移动速度;σ是预设的拥堵系数。
5.根据权利要求3或4所述的方法,其特征在于,根据预设的约束关系,确定所述待调度货架访问所述目标站点的访问方案,以使所述待调度货架访问所述目标站点的总耗时最少的步骤,包括:
将所述待调度货架访问所述目标站点的总耗时最少设置为目标函数;
通过所述目标函数和所述约束关系,进行整数线性规划处理,得到所述待调度货架访问所述目标站点的访问方案。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,
所述目标函数包括:min T;
所述约束关系包括:
其中,T是所述待调度货架访问所述目标站点的总耗时;i是未来预设时间段内的第i秒;如果待调度货架f在第i秒正在访问目标站点s,则xf,i,s=1;如果待调度货架f在第i秒没有访问目标站点s,则xf,i,s=0;qs是所述预设的最大货架量;Δ(s,s2)是待调度货架f从目标站点s移动至目标站点s2的移动时间;tf是待调度货架f的总工作时间;代表任意。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,所述访问方案包括:所述待调度货架访问所述目标站点的访问时间;
所述根据所述访问方案,控制所述机器人运送所述待调度货架至所述目标站点的步骤,包括:控制所述机器人,在所述访问时间将所述待调度货架运送至所述目标站点。
8.一种货架调度装置,其特征在于,所述装置设置于电子设备;所述电子设备与机器人通信连接;所述机器人用于运送货架至目标站点;所述装置包括:
货架和站点确定模块,用于基于预设的待处理订单,确定待调度货架和所述待调度货架需要访问的目标站点;
访问方案确定模块,用于根据预设的约束关系,确定所述待调度货架访问所述目标站点的访问方案,以使所述待调度货架访问所述目标站点的总耗时最少;其中,所述约束关系包括:在未来预设时间段内的任一时刻,任一站点中正在访问的货架的数量小于或等于预设的最大货架量;
运送模块,用于根据所述访问方案,控制所述机器人运送所述待调度货架至所述目标站点。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:处理器和存储装置;
所述存储装置上存储有计算机程序,所述计算机程序在被所述处理器运行时执行如权利要求1至7任一项所述的货架调度方法。
10.一种仓库管理系统,其特征在于,所述系统包括权利要求9所述的电子设备、机器人和站点;所述电子设备分别与所述机器人和所述站点通信连接;
所述电子设备用于向所述站点分配待处理订单,还用于控制所述机器人运送货架至站点。
11.一种机器可读存储介质,其特征在于,所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令,所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时,所述机器可执行指令促使处理器实现权利要求1至7任一项所述的货架调度方法。
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