CN113869808A - 一种任务均衡调度方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种任务均衡调度方法、装置及系统，涉及通信技术领域。所述方法包括：根据智能立体仓库的设备设定多个工作点，设置每个工作点的任务排队数；监控每个工作点的任务满载量；当监控到存在任务满载量小于任务排队数的工作点，则根据由智能立体仓库特点设定的库内任务调度规则，在任务池中筛选最适合所述工作点的最优任务，向所述工作点调度下发所述最优任务。所述任务均衡调度系统，包括调度设备以及智能立体仓库，所述调度设备调度所述智能立体仓库中的设备进行任务处理。采用本申请的技术方案，能够结合智能立体仓库的特点进行任务的均衡调度，提高智能立体仓库的任务处理效率。

Description

一种任务均衡调度方法、装置及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种任务均衡调度方法、装置及系统。

背景技术

在智能立体仓库进行作业时，通常会同时产生多个出库任务、入库任务、移库任务，而智能立体仓库中处理任务的设备是有限的，所以很容易出现设备处理流程混乱，也可能存在某一设备频繁操作而其他设备长时间空闲的情况，不能充分利用设备性能会使得立体仓库的处理效率低下。因此亟需一种能够均衡调度任务的方法合理调度任务，以提高任务的处理效率。

发明内容

本申请提供了一种任务均衡调度方法，包括：

根据智能立体仓库的设备设定多个工作点，设置每个工作点的任务排队数；

监控每个工作点的任务满载量；

当监控到存在任务满载量小于任务排队数的工作点，则根据由智能立体仓库特点设定的库内任务调度规则，在任务池中筛选最适合该工作点的最优任务，向所述工作点调度下发所述最优任务。

如上所述的任务均衡调度方法，其中，智能立体仓库的设备包括穿梭车和提升机，将每个穿梭车和提升机作为一个工作点，根据设备种类及处理任务能力的不同，为每个工作点设置不同的能够容纳的最大任务排队数。

如上所述的任务均衡调度方法，其中，从任务池中筛选最合适该工作点的最优任务具体包括如下子步骤：

根据智能立体仓库设计特点和任务执行的约束特点设置任务调度所遵循的调度规则；

根据任务调度所遵循的调度规则设置任务调度维度，并根据任务调度维度的优先级为设置的任务调度维度设定对应的权重基数；

计算任务池中每个任务在任务调度维度的任务得分，按照工作点的作业类型进行任务得分排序，筛选最符合工作点的最优任务进行任务下发。

如上所述的任务均衡调度方法，其中，智能立体仓库的设计特点具体包括：①由于硬件限制，两个通道间的每一排货位只有左右两个出入口，靠墙的只有一个出入口，也就是说在货位上穿梭车只能左右移动；②穿梭车运行时，同一个巷道内的任务不能既出又入，复合作业时穿梭车不能完全避让规划路线，有撞车的风险；③线体作业时，由于输送线无自动检测避让的功能，因此不允许一个工作点同时进行出入库作业；④穿梭车避让时间耗时长，需减少穿梭车任务执行相遇的几率；⑤穿梭车按任务分发到车辆的时间顺序执行，无法按业务优先级调整任务执行顺序；⑥车辆数量有限，每个仓间仅有两台穿梭车，任务消耗能力有限，且车辆相遇时避让耗时较长，影响效率，需尽量让任务执行时具备一定的分散，减少车辆任务执行路线重合度。

如上所述的任务均衡调度方法，其中，根据立体仓库的设计特点和任务执行的约束特点，在任务调度时需要遵循的调度规则具体为：出入库点位排队任务最大原则、仓间任务平衡原则、街区任务分散原则、楼层任务平衡原则、任务创建时间优先原则、外层任务优先下发原则、任务不变更原则和任务优先级原则。

如上所述的任务均衡调度方法，其中，根据任务调度所遵循的调度规则设置任务调度维度，具体为：根据仓间任务平衡原则设置的仓间任务数控制维度、根据楼层任务平衡原则设置的楼层任务均衡维度、根据街区任务分散原则设置的街区任务均衡效率维度、外层任务优先下发原则和任务不变更原则设置的任务执行效率维度、根据任务创建时间优先原则设置的任务创建时间维度、根据出入库点位排队任务最大原则设置的仓间任务类型均衡维度，以及根据任务优先级原则设置的任务优先级维度。

如上所述的任务均衡调度方法，其中，根据库内任务调度规则在任务池中筛选最适合该工作点的最优任务，具体为计算所有任务调度维度的任务总得分，根据筛选出来的需要补充的工作台的作业类型，按分值从大到小筛选符合工作台的任务进行下发。

如上所述的任务均衡调度方法，其中，通过实时刷新仓库任务分布地图监控任务下发过程，通过每次测试后的效率统计分布数据调整各个任务调度维度的权重大小。

本申请还提供一种调度设备，所述控制设备执行上述任一项所述的任务均衡调度方法。

本申请还提供一种任务均衡调度系统，包括调度设备，以及智能立体仓库，所述调度设备调度所述智能立体仓库中的设备进行任务处理。

本申请实现的有益效果如下：采用本申请的技术方案，能够结合智能立体仓库的特点进行任务的均衡调度，提高智能立体仓库的任务处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的一种任务均衡调度方法流程图；

图2是从任务池中筛选最合适该工作点的最优任务的具体方法流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

实施例一

本申请实施例一提供一种任务均衡调度方法，应用在智能立体仓库中，智能立体仓库，包括左右两个仓库（以下简称左仓、右仓），分别为左仓1楼，左仓2楼，左仓3楼，右仓1楼，右仓2楼，右仓3楼，在每个仓间内设置多台穿梭车，例如设置两台；左仓库和右仓库之间由一道防火墙隔离，防火墙从仓库地面基层隔断至仓库顶层；由于穿梭车通过防火墙前往另一边仓库的效率很低，所以为了节省时间提高穿梭车效率，正常情况下不允许穿梭车在左右仓库之间穿梭；

在左右仓库均设置多层货架，每层货架由供穿梭车运动的多条纵向通道分割而成的多个货架区域，其中通道上不能放置货物，仅供穿梭车运动；每个货架区域中包括多排均匀分布的货位，每一排位置连续的货位平分为左右两个巷道，每个巷道至少有一个出口，即靠墙的巷道只有一个出入口，其他巷道有左右两个出入口，穿梭车在巷道内只能左右移动；

在左右仓库出入口位置分别设置能够前往任一货架层的提升机，提升机以能够容纳一辆穿梭车为最佳，楼层间采用提升机进行货物转运。

由于在智能立体仓库出入库时会同时产生多个出库任务、入库任务、移库任务等，且任务作业有时效考核、车数量有限、工作点位数量固定，因此为了充分利用穿梭车及提升机设备，以提高任务下发执行效率，本申请提供一种任务均衡调度方法，综合当前库内正在执行的任务楼层、仓间分布，以及设备数量、各设备的任务最大执行能力，在库内任务较多时，调度库内的设备同时作业，调度下发库内任务，迅速消化执行任务池中的任务，充分利用有限的设备调度更多的任务，提高出入库效率。

如图1所示，所述任务均衡调度方法具体包括如下步骤：

步骤110、根据智能立体仓库的设备设定多个工作点，设置每个工作点的任务排队数；

本申请实施例中，智能立体仓库中运输货物的设备包括但不限于穿梭车和提升机，将每个设备作为一个工作点，为每个工作点设置任务排队数，具体地，根据设备种类及处理任务能力的不同，为不同的工作点设置不同的任务排队数，任务排队数为每个工作点能够容纳的最大排队数量。

步骤120、监控每个工作点的任务满载量；

具体地，为每个工作点设置待执行任务队列，当需要该工作点执行任务时，将待执行任务压入待执行任务队列中，实时监控每个工作点的任务满载量，当待执行任务队列中的任务不是满载时，即该工作点已执行完一项任务时，需要对该工作点的排队任务进行调整。

步骤130、当监控到存在任务满载量小于任务排队数的工作点，则根据由智能立体仓库特点设定的库内任务调度规则，在任务池中筛选最适合所述工作点的最优任务，向所述工作点调度下发所述最优任务；

本申请实施例中，在向工作点下发任务时，先将所有需要处理的任务存储至任务池中，当监控到某一工作点的任务满载量低于该工作点能容纳的任务排队数时，则从任务池中筛选最合适该工作点的任务；

具体地，如图2所示，从任务池中筛选最合适该工作点的最优任务具体包括如下子步骤：

步骤210、根据智能立体仓库设计特点和任务执行的约束特点设置任务调度所遵循的调度规则；

在智能立体仓库中，由于智能立体仓库的设计特点以及任务执行的约束特点，因此需要根据仓库特点设置任务调度规则；

其中，智能立体仓库的设计特点具体包括：①由于硬件限制，两个通道间的每一排货位只有左右两个出入口，靠墙的只有一个出入口，也就是说在货位上穿梭车只能左右移动；②穿梭车运行时，同一个巷道内的任务不能既出又入，复合作业时穿梭车不能完全避让规划路线，有撞车的风险；③线体作业时，由于输送线无自动检测避让的功能，因此不允许一个工作点同时进行出入库作业；④穿梭车避让时间耗时长，需减少穿梭车任务执行相遇的几率；⑤穿梭车按任务分发到车辆的时间顺序执行，无法按业务优先级调整任务执行顺序；⑥车辆数量有限，每个仓间仅有两台穿梭车，任务消耗能力有限，且车辆相遇时避让耗时较长，影响效率，需尽量让任务执行时具备一定的分散，减少车辆任务执行路线重合度。

根据立体仓库的设计特点和任务执行的约束特点，在任务调度时需要遵循的调度规则具体为：

①出入库点位排队任务最大原则：根据点位正在执行的任务数量，及时补充下发各点位的任务数，达到系统设置的每个点位的任务最大值；

②仓间任务平衡原则：根据每个仓间的穿梭车、提升机的任务执行能力，每个仓间正在执行的任务数量，及时补充下发仓间任务，提高设备利用率；

③街区任务分散原则：将每个仓间中的多个连续的巷道按车辆作业避让范围划分为多个街区，尽量将任务划分在多个街区中同时执行，降低一个街区中的任务同时执行的几率，通过该原则降低车辆相遇避让的几率；

④楼层任务平衡原则：根据每个楼层的正在执行的任务比例，综合考虑出入库点位排队任务最大原则和仓间任务平衡原则，及时调度楼层穿梭，提高楼层利用率；

⑤任务创建时间优先原则：任务创建后等待下发的时间超出系统设定的最大值，优先下发。

⑥外层任务（靠近通道）优先下发原则：巷道内的外层任务优先下发，避免任务冲突，设备拥堵降低效率；

⑦任务不变更原则：即已执行的底层任务调度不支持任务变更（取消、终点变化）。

⑧任务优先级原则：对于业务的加急出入库单据产生的出入库任务，可在任务池中加急执行，调度所有资源优先满足业务的紧急单据。

步骤220、根据任务调度所遵循的调度规则设置任务调度维度，并根据任务调度维度的优先级为设置的任务调度维度设定对应的权重基数；

具体地，采用任务调度算法在任务池中筛选最适合该工作点的最优任务；其中，因为车辆的作业限制，任务调度算法用于均衡业务作业效率及智能设备（穿梭车、提升机）任务执行效率，包括从业务角度尽量减少每个作业点的作业等待时间，提高单个作业点的作业效率，以及从设备角度，需要尽量让每台设备都参与到作业中，共同消耗任务池中的任务，提高整体任务执行效率，且还要避免设备的交通堵塞及路线冲突。

本申请实施例中，采用任务调度算法将任务调度所遵循的调度规则数字化为七个任务调度维度，包括根据仓间任务平衡原则设置的仓间任务数控制维度、根据楼层任务平衡原则设置的楼层任务均衡维度、根据街区任务分散原则设置的街区任务均衡效率维度、外层任务优先下发原则和任务不变更原则设置的任务执行效率维度、根据任务创建时间优先原则设置的任务创建时间维度、根据出入库点位排队任务最大原则设置的仓间任务类型均衡维度，以及根据任务优先级原则设置的任务优先级维度；任务调度算法将系统产生的所有任务汇总到任务池中，算法对在任务池中的任务综合各个维度进行权重计算。

每个维度根据对任务执行效率的影响会有一个权重占比，占比越大说明对任务下发效率的影响越大，上述七个维度的权重占比相加为1(即满分100分)，每个维度又会有一个得分，也就是任务池中的每个未下发的任务在这个维度的得分，每个维度满分为100分，分值高低反应该任务相对于任务池中其他等待下发的任务相对于业务效率和设备执行效率的高低，分数越接近100说明越满足维度要求，所有维度分值之和最大为100分；优选地，为仓间任务数控制维度设置仓间任务数控制权重基数为10%、为楼层任务均衡维度设置楼层任务均衡权重基数为20%、为街区任务均衡效率维度设置的街区任务均衡效率权重基数为10%、为任务执行效率维度设置的任务执行效率权重基数为10%、为任务创建时间维度设置的任务创建时间权重基数为3%、为仓间任务类型均衡维度设置的仓间任务类型均衡权重基数为10%、为任务优先级维度设置的任务优先级权重基数为37%。

步骤230、计算任务池中每个任务在任务调度维度的任务得分，按照工作点的作业类型进行任务得分排序，筛选最符合工作点的最优任务进行任务下发；

具体地，采用任务下发算法计算任务池中每个任务在任务调度维度的任务得分，具体包括如下子步骤：

步骤310、根据每个仓间的任务满载量和正在执行的任务数量，计算每个任务在仓间任务数控制维度的第一任务得分；

按照每个仓间配置的穿梭车数量及每台穿梭车的作业能力，设置每个仓间的任务执行满载量；在其他维度条件同等的情况下，正在执行的任务量较少的仓间可下发的任务权重较高；参与评分的任务按任务类型定位关联的仓间分组，即入库类任务按终点定位、出库类任务按起点定位，计算任务在仓间任务数控制维度的第一任务得分为：

S₁=(100-100 / T_CMax* T₁) * R₁

其中，T₁为设定的每个仓间正在执行的任务数量，T_CMax为每个仓间的任务执行满载量，R₁为仓间任务数控制维度在任务下发算法中的占比，即仓间任务数控制权重基数。

步骤320、根据每个楼层的任务满载量和正在执行的任务数量，计算每个任务在楼层任务均衡维度的第二任务得分；

按每个楼层配置的穿梭车的总数，每台穿梭车的作业能力，及每个楼层的任务分布情况，在其他维度条件同等的情况下，正在执行任务较少的楼层，可下发的任务权重较高；参与评分的任务按任务类型定位关联的楼层分组，入库类任务按终点定位，出库类任务按起点定位，计算任务在楼层任务均衡维度的第二任务得分为：

S₂=（100-100 / T_LMax * T₂）*R₂

其中，T₂为设定每个楼层正在执行的任务数量，T_LMax为每个楼层的任务执行满载量，R₂为楼层任务均衡维度在任务下发算法中的占比，即楼层任务均衡权重基数。

步骤330、根据每个街区的任务满载量和正在执行的任务数量，计算每个任务在街区任务均衡维度的第三任务得分；

按每个街区配置的穿梭车的总数，每台穿梭车的作业能力，及每个街区的任务分布情况，在其他维度条件同等的情况下，正在执行任务较少的街区，可下发的任务权重较高；参与评分的任务按任务类型定位关联的街区分组，入库类任务按终点定位，出库类任务按起点定位，计算任务在街区任务均衡维度的第三任务得分为：

S₃=（100-100 / T_LMax * T₃）*R₃

其中，T₃为设定每个街区正在执行的任务数量，T_LMax为每个街区的任务执行满载量，R₃为街区任务均衡维度在任务下发算法中的占比，即街区任务均衡权重基数。

步骤340、根据每个任务所处的巷道位置，计算每个任务在任务执行效率维度的第四任务得分；

具体地，通过位置权重来数字化标识任务执行效率维度，由于出库口位于x = 0的位置上，所以采用就近原则只需要通过巷道的Y坐标来标识任务在出库或入库的巷道位置，则每个任务在任务执行效率维度上的第四任务得分为：

S₄=(Y_MAX - Y_H) /Y_MAX

其中，Y_H为每个任务要出库或入库的巷道纵坐标值，Y_MAX为智能立体仓库的巷道总排数，例如，智能立体仓库设置60排巷道，则Y_MAX=60。

步骤350、根据每个任务的任务创建时间与业务最大等待时间，计算每个任务在任务执行效率维度的第五任务得分；

具体地，任务创建时间维度权重基数为R₅，任务创建时间即为业务提单的时间T_create，设置业务最大等待时间T_tmax，任务池监控每个未下发到设备的任务的等待时间T，当前的计算时间为T₀，T=T₀-T_create，当T超出T_tmax时，该任务在任务创建时间维度得分直接为100分，当T小于Tmax时，每个任务在任务创建时间维度的第五任务得分具体为：

S₅=100/T_max*(T₀-T_create) * R₅。

步骤360、根据每个任务若被选定时的任务趋势比例与标准比例，计算每个任务在仓间任务类型均衡维度的第六任务得分；

业务提单是基于不同的任务类型进行提单，为了减少业务等待的时间，需要通过仓间任务类型均衡维度保证每个类型的任务都是均衡的被下发，同时为了保证设备的最大运行效率，基于仓间设定系统的任务类型的任务执行比例；

设定出库：入库：移库：盘点=1:1:1:1，标准比例设为P₀；下发任务时，通过每个仓间正在执行的任务数，得到一个目前每个仓间的任务比例P₁，计算每个任务的仓间任务类型均衡维度时，将该任务假定为选中，得到选中后的任务趋势比例P₂，如果任务所在的仓间已经满负荷运转，则该任务在该维度得分为0；如果仓间未满负荷运转，每个参与筛选的任务在仓间任务类型均衡维度的第六任务得分为：S₆=(P₂-P₀)*100*R₃，其中，R₃为仓间任务类型均衡权重基数。

步骤370、为任务设置支持的优先级，计算任务在任务优先级维度的第七任务得分；

对于已经产生的任务或即将产生的任务，可设定下发的优先级，例如设定支持优先级1-5，数字越大，优先级越高，则该任务在任务优先级维度的得分越高，设定当前任务优先级为P，优先级跨度为N（即若优先级为1-5，则N=4），则任务在任务优先级维度的第七任务得分为：S₇=100/N*P*R₄，其中，R₄为任务优先级维度均衡权重基数。

步骤380、根据第一至第七任务得分，计算每个任务的任务总得分；

具体地，计算每个任务的任务总得分S=S₁+S₂+S₃+S₄+S₅+S₆+S₇。

本申请实施例中，根据以上规则动态计算任务，汇总任务在所有维度的得分之和，根据筛选出来的需要补充的工作台的作业类型，按分值从大到小筛选符合该工作台的任务进行下发，在考虑了业务作业效率的同时，确保下发的任务在整个任务池中是最佳符合的任务。

本申请还提供一种调度设备，执行上述均衡调度方法，并提供一种任务均衡调度系统，包括所述调度设备，以及智能立体仓库，所述调度设备调度所述智能立体仓库中的设备进行任务处理。

以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请揭露的技术范围内，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申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种任务均衡调度方法，其特征在于，包括：

根据智能立体仓库的设备设定多个工作点，设置每个工作点的任务排队数；

监控每个工作点的任务满载量；

当监控到存在任务满载量小于任务排队数的工作点，则根据由智能立体仓库特点设定的库内任务调度规则，在任务池中筛选最适合所述工作点的最优任务，向所述工作点调度下发所述最优任务。

2.如权利要求1所述的任务均衡调度方法，其特征在于，智能立体仓库的设备包括穿梭车和提升机，将每个穿梭车和提升机作为一个工作点，根据设备种类及处理任务能力的不同，为每个工作点设置不同的能够容纳的最大任务排队数。

3.如权利要求1所述的任务均衡调度方法，其特征在于，从任务池中筛选最合适该工作点的最优任务具体包括如下子步骤：

根据智能立体仓库设计特点和任务执行的约束特点设置任务调度所遵循的调度规则；

根据任务调度所遵循的调度规则设置任务调度维度，并根据任务调度维度的优先级为设置的任务调度维度设定对应的权重基数；

计算任务池中每个任务在任务调度维度的任务得分，按照工作点的作业类型进行任务得分排序，筛选最符合工作点的最优任务进行任务下发。

4.如权利要求3所述的任务均衡调度方法，其特征在于，智能立体仓库的设计特点具体包括：①由于硬件限制，两个通道间的每一排货位只有左右两个出入口，靠墙的只有一个出入口，也就是说在货位上穿梭车只能左右移动；②穿梭车运行时，同一个巷道内的任务不能既出又入，复合作业时穿梭车不能完全避让规划路线，有撞车的风险；③线体作业时，由于输送线无自动检测避让的功能，因此不允许一个工作点同时进行出入库作业；④穿梭车避让时间耗时长，需减少穿梭车任务执行相遇的几率；⑤穿梭车按任务分发到车辆的时间顺序执行，无法按业务优先级调整任务执行顺序；⑥车辆数量有限，每个仓间仅有两台穿梭车，任务消耗能力有限，且车辆相遇时避让耗时较长，影响效率，需尽量让任务执行时具备一定的分散，减少车辆任务执行路线重合度。

5.如权利要求4所述的任务均衡调度方法，其特征在于，根据立体仓库的设计特点和任务执行的约束特点，在任务调度时需要遵循的调度规则具体为：出入库点位排队任务最大原则、仓间任务平衡原则、街区任务分散原则、楼层任务平衡原则、任务创建时间优先原则、外层任务优先下发原则、任务不变更原则和任务优先级原则。

6.如权利要求5所述的任务均衡调度方法，其特征在于，根据任务调度所遵循的调度规则设置任务调度维度，具体为：根据仓间任务平衡原则设置的仓间任务数控制维度、根据楼层任务平衡原则设置的楼层任务均衡维度、根据街区任务分散原则设置的街区任务均衡效率维度、外层任务优先下发原则和任务不变更原则设置的任务执行效率维度、根据任务创建时间优先原则设置的任务创建时间维度、根据出入库点位排队任务最大原则设置的仓间任务类型均衡维度，以及根据任务优先级原则设置的任务优先级维度。

7.如权利要求6所述的任务均衡调度方法，其特征在于，根据库内任务调度规则在任务池中筛选最适合该工作点的最优任务，具体为计算所有任务调度维度的任务总得分，根据筛选出来的需要补充的工作台的作业类型，按分值从大到小筛选符合工作台的任务进行下发。

8.如权利要求6所述的任务均衡调度方法，其特征在于，通过实时刷新仓库任务分布地图监控任务下发过程，通过每次测试后的效率统计分布数据调整各个任务调度维度的权重大小。

9.一种调度设备，其特征在于，所述控制设备执行如权利要求1-8任一项所述的任务均衡调度方法。

10.一种任务均衡调度系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的调度设备，以及智能立体仓库，所述调度设备调度所述智能立体仓库中的设备进行任务处理。

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