CN113486533A - 一种实时组合优化智能装箱模拟方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能装箱领域，提供了一种实时组合优化智能装箱模拟方法及系统。其中，该实时组合优化智能装箱模拟方法包括获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型；选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求。

Description

一种实时组合优化智能装箱模拟方法及系统
技术领域
本发明属于智能装箱领域，尤其涉及一种实时组合优化智能装箱模拟方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
对于装载对象是圆柱体货物的情况下，在二维平面上为圆形，考虑到实际货物的装箱情形，这些圆形只能相切或相离，无法相交。而这些相切或相离的圆形之间会存在空隙。对于如何提高这些空隙的利用率，增加可装入的货物的数量，就是圆柱体装箱的重点与难点。且对于不同大小的圆形，根据其直径与集装箱长、宽的关系，排列方式有所不同。根据Dowsland等人提出的传统圆柱摆放算法，可能出现I布局(如图1所示，每行的圆形个数是相等的)、Z布局(如图2所示，每行的圆形个数是相等的，相邻两行左右交错放置)、X布局(如图3所示，相邻两行间圆形个数差值为1，较短行完全被嵌套到较长行内)这三种布局方式。在传统圆柱摆放的基础上，某些工厂实际的装箱经验中，也会产生以连续多个货物相切并贴箱边放置的形式来达到最大程度装箱的情况，如图4所示。
然而在实际装箱过程中，当圆柱体货物为软体性质时，装箱方案需要根据软体伸缩性和实际需求随时调整，譬如纺织布这类的产品，均可包装成带有一定伸缩性的圆柱体货物，这类货物在装箱过程中，极有可能因被挤压而产生形变，进而空出一些或可再加以利用的空间。
由于圆柱体货物的布局直接影响到装箱利用率的大小，发明人发现，目前圆柱体货物装箱方案大多是根据传统布局和人为经验进行装箱，这样导致装箱利用率不能得到保障，而且若想要装箱利用率最大，需要人为手动不断调整，影响装箱效率。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种实时组合优化智能装箱模拟方法及系统，其能够根据设定模拟需求来自适应地进行装箱模拟，以提高装箱效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种实时组合优化智能装箱模拟方法，其包括：
获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型；
选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；
其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求。
本发明的第二个方面提供一种实时组合优化智能装箱模拟系统，其包括：
三维模型生成模块，其用于获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型；
装箱过程模拟模块，其用于选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；
其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的实时组合优化智能装箱模拟方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的实时组合优化智能装箱模拟方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型，选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求，实现了可针对每个圆柱体货物的实时装箱过程进行模拟，也可让每层单独进行模拟，且货物尺寸大小和数量均可灵活变动，根据设定模拟需求自适应地进行装箱模拟，提高了装箱效率。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是Z布局示意图；
图2是X布局示意图；
图3是I布局示意图；
图4是连续多个货物相切并贴箱边放置布局示意图；
图5是本发明实施例的实时组合优化智能装箱模拟方法流程图；
图6是本发明实施例的实时组合优化智能装箱模拟系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
如图5所示，本实施例提供了一种实时组合优化智能装箱模拟方法，其具体包括如下步骤：
步骤1：获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型。
在具体实施中，集装箱的尺寸包括集装箱的长、宽和高；圆柱体货物尺寸包括圆柱体货物的直径和长度。
其中，基于集装箱及圆柱体货物尺寸，根据现有的仿真及三维模型生成程序或软件，则可对应生成集装箱及圆柱体货物三维模型。
步骤2：选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；
其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求。
在具体实施中，所述模拟方案包括I型实时模拟装箱方案和一键生成单层模拟装箱方案，分别与单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求一一对应。
其中，所述I型实时模拟装箱方案为：
基于集装箱及圆柱体货物尺寸，计算每层均以I型布局动态地整齐摆放的圆柱体货物个数；
当下一层放满时，计算集装箱的剩余空间，比较集装箱的剩余空间与剩余圆柱体货物的尺寸，再累计到上一层摆放。
在动态展示I型实时模拟装箱方案的装箱过程中，确定货物位置，将集装箱数据与货物的尺寸数据转化为坐标。对于集装箱，使集装箱底部某角与三维坐标系的原点重合，并构建出集装箱三维图像。对于圆柱体货物，若能入箱，则结合其之前已经装入的货物坐标，计算当前货物的坐标，进行定位，并画出图像；若不能入箱，则直接在远离箱体外处定位，并构建出货物图像。根据集装箱数据与当前目标位置累计的货物数据，得出警告信息和提示信息。
动态展示I型实时模拟装箱方案的算法过程为：
Figure BDA0003182161280000061
具体地，在所述I型实时模拟装箱方案中，同一层的圆柱体货物尺寸相同。
在一个实施例中，在所述I型实时模拟装箱方案中，不同层的圆柱体货物尺寸相同。
在另一个实施例中，在所述I型实时模拟装箱方案中，不同层的圆柱体货物尺寸不同。当逐一放置货物至当前层无法再放置，需换层时，可改变货物的尺寸大小。
在具体实施中，所述一键生成单层模拟装箱方案为：
按照预设规则，每次模拟生成一层相同尺寸大小的圆柱体货物；
计算集装箱的剩余空间，比较集装箱的剩余空间与剩余圆柱体货物的尺寸，若剩余的集装箱空间允许，生成模拟生成多层圆柱体货物。
其中，在所述一键生成单层模拟装箱方案中，不同层的圆柱体货物尺寸相同或不同。
根据当前层需要模拟的货物尺寸大小，在剩余箱高允许的情况下，以货物的直径与箱宽的关系来判断采用何种摆放形式能最大程度节约当前层箱体空间。若超出可用空间，自动调整圆柱体货物的数量或进行警告提示。
在具体实施中，一键生成单层模拟装箱方案的数据处理过程为：
数据输入，包括集装箱数据与货物数据。
单位转换，由于集装箱数据单位为米，货物数据单位为厘米，故要进行单位转换。
确定货物摆放形式，根据输入的货物卷径与箱宽的数量关系，确定该尺寸大小的货物的摆放形式。
确定货物位置，将输入的数据转化为坐标。对于集装箱，使集装箱底部某角与三维坐标系的原点重合，并画出集装箱图像。对于圆柱体货物，若能入箱，则结合输入的货物数量进行定位，确定奇数列货物和偶数列货物的坐标，并画出图像；若不能入箱，则显示警告信息。
显示提示信息，根据集装箱数据与当前层累计的货物数据，显示剩余箱高、总计装卷数、每层的货物尺寸大小和数量和剩余箱长等数据信息。
撤销会还原上一步的数据和图像信息。
保存会将当前数据信息下载到本地。
其中，一键生成单层模拟装箱方案的算法过程为：
Figure BDA0003182161280000081
Figure BDA0003182161280000091
Figure BDA0003182161280000101
Figure BDA0003182161280000111
Figure BDA0003182161280000121
本实施例通过获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型，选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求，实现了可针对每个圆柱体货物的实时装箱过程进行模拟，也可让每层单独进行模拟，且货物尺寸大小和数量均可灵活变动，根据设定模拟需求自适应地进行装箱模拟，提高了装箱效率。
实施例二
如图6所示，本实施例提供了一种实时组合优化智能装箱模拟系统，其具体包括如下模块：
三维模型生成模块，其用于获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型；
装箱过程模拟模块，其用于选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；
其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求。
此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的实时组合优化智能装箱模拟方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的实时组合优化智能装箱模拟方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实时组合优化智能装箱模拟方法，其特征在于，包括：
获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型；
选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；
其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求。
2.如权利要求1所述的实时组合优化智能装箱模拟方法，其特征在于，所述模拟方案包括I型实时模拟装箱方案和一键生成单层模拟装箱方案，分别与单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求一一对应。
3.如权利要求2所述的实时组合优化智能装箱模拟方法，其特征在于，所述I型实时模拟装箱方案为：
基于集装箱及圆柱体货物尺寸，计算每层均以I型布局动态地整齐摆放的圆柱体货物个数；
当下一层放满时，计算集装箱的剩余空间，比较集装箱的剩余空间与剩余圆柱体货物的尺寸，再累计到上一层摆放。
4.如权利要求2所述的实时组合优化智能装箱模拟方法，其特征在于，在所述I型实时模拟装箱方案中，同一层的圆柱体货物尺寸相同。
5.如权利要求2所述的实时组合优化智能装箱模拟方法，其特征在于，在所述I型实时模拟装箱方案中，不同层的圆柱体货物尺寸相同或不同。
6.如权利要求2所述的实时组合优化智能装箱模拟方法，其特征在于，所述一键生成单层模拟装箱方案为：
按照预设规则，每次模拟生成一层相同尺寸大小的圆柱体货物；
计算集装箱的剩余空间，比较集装箱的剩余空间与剩余圆柱体货物的尺寸，若剩余的集装箱空间允许，生成模拟生成多层圆柱体货物。
7.如权利要求2所述的实时组合优化智能装箱模拟方法，其特征在于，在所述一键生成单层模拟装箱方案中，不同层的圆柱体货物尺寸相同或不同。
8.一种实时组合优化智能装箱模拟系统，其特征在于，包括：
三维模型生成模块，其用于获取集装箱及圆柱体货物尺寸，生成集装箱及圆柱体货物三维模型；
装箱过程模拟模块，其用于选择并运行与设定模拟需求相匹配的模拟方案，且基于集装箱及圆柱体货物三维模型来动态展示装箱过程；
其中，所述设定模拟需求包括单个圆柱体货物实时装箱模拟需求和单层圆柱体货物装箱模拟需求。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的实时组合优化智能装箱模拟方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的实时组合优化智能装箱模拟方法中的步骤。
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