CN114282764A - 一种电子标签拣货管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子标签拣货管理系统，包括管理计算机、基站、电子标签、导轨、第一信息读取装置和第二信息读取装置；拣货分配模块根据每个拣货机器的当前任务量和相应电子标签的剩余使用时长，将拣货请求分配给拣货机器或者拣货人员；标签控制模块用于根据分配结果生成拣货请求任务画面，刷新电子标签的显示内容。本发明从拣货执行者的角度出发，对订单包含的拣货信息进行管理，一方面，通过电子标签实时显示拣货进度辅助拣货人员降低错误率，另一方面，在确保拣货机器满负载运行的前提下，结合历史出货数据，考虑所有电子标签的电池使用情况，通过对拣货请求进行合理分配，使电子标签的用电量尽可能趋于一致，减少运维次数。

Description

一种电子标签拣货管理系统

技术领域

本发明涉及电子纸标签技术领域，具体而言涉及一种电子标签拣货管理系统。

背景技术

采用电纸子的电子标签因为其低功耗、高对比度，目前广泛应用于零售业、制作业和仓储物流行业。在大多数领域，电子标签可以在不耗电的情况下长时间显示相应货架上的货品信息，还可以通过后台统一刷新多个或者全部电子标签的显示内容，降低人工调整价格标签带来的各种风险。以商超为例，在大促时，工作人员只需要在后台生成新的价格标签，将生成信息按地址发送给相应的电子标签，就可以一次性更换几十个甚至几百个电子标签的显示内容，极大地降低了人工成本。

而在仓储物流领域，目前电子标签还是多用于显示货品信息，在货品信息更改时，由后台进行远程调整。部分研究人员提出，可以利用电子标签的特性，在物流行业提供更多的信息辅助，例如辅助显示出货进度等信息。但是目前的仓储环境还相当复杂，各个仓库的货品类型和仓储规模不同，导致拣货方式也不同。以线上零售行业，其仓储系统日益智能化，越来越倾向于采用机器完成拣货和出货，再安排少量人员同时负责作业监控和辅助拣货；而对于在某些领域，由于诸多限制因素，仍然是以人工拣货为主，例如，需要具备一定专业知识的零配件仓库、医药仓库，场地不适宜全场布设拣货机器的仓库等等。但为了减轻拣货人员的负担和提高出货效率，仍然会在有限的条件下布设一定量的拣货机器，仍是以人工拣货为主，结合部分拣货机器辅助拣货人员处理一些较为简单且出货量大的拣货任务。

理论上，仓储物流行业的电子标签正常使用的寿命可达3年左右，但在实际应用时，例如，对于常见的4寸电子标签，当纽扣电池的输出电压降低至2.4V以下时，容易出现显示错误等问题。目前的电子标签均会设计成可拆卸的，以便于更换电池，随着智能标签系统的进一步智能化和复杂化，为了确保整个系统的正常运行，通常用户会直接联系智能标签系统的运维人员来更换电池或者直接更换电子标签。然而，如前所述，仓库类型不同，即使同一仓库中也存在着大量不同种类的货品，每种货品的出货量和出货频次是不同的，即使是同一批次安装的电子标签，因为使用情况不同，导致电量不足出现的时间也不一致，需要运维人员经常来维护，对于标签系统的厂家来说相当不便，同时也会增加运维成本。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种电子标签拣货管理系统，从拣货执行者的角度出发，对订单包含的拣货信息进行管理，一方面，通过电子标签实时显示拣货进度辅助拣货人员降低错误率，另一方面，在确保拣货机器满负载运行的前提下，结合历史出货数据，考虑所有电子标签的电池使用情况，通过对拣货请求进行合理分配，使电子标签的用电量尽可能趋于一致，减少运维次数。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电子标签拣货管理系统，所述管理系统包括管理计算机、基站、电子标签、导轨、第一信息读取装置和第二信息读取装置；

所述基站分布设置在仓库内，仓库内设置有若干个货架，货架外侧安装有导轨，导轨上可拆卸地安装有一定量的电子标签，每个电子标签均包括拣货提示灯和电子纸显示屏，在拣货过程中，拣货提示灯常亮；当拣货请求由拣货机器完成时，电子纸显示屏用于显示任务进行状态；当拣货请求由人工完成时，电子纸显示屏用于根据信息读取装置反馈的拣货动作动态显示已完成拣货任务量和未完成拣货任务量；所述货架根据货品类型划分成若干个拣货单元，拣货单元与电子标签一一对应；每个基站与一个或多个电子标签建立通讯连接，管理计算机通过基站与相应的电子标签进行数据交互；

所述第一信息读取装置分布安装在货架上，每个第一信息读取装置对应若干个拣货单元，用于读取拣货人员拿取的拣货单元的货品信息；所述第二信息读取装置安装在拣货机器上，用于读取所属拣货机器拿取的拣货单元的货品信息；

所述管理计算机包括基站管理模块、标签管理模块、信息读取装置管理模块、订单管理模块、订单解析模块、拣货分配模块、标签控制模块；

所述基站管理模块用于对仓库内的基站进行管理；所述标签管理模块用于对仓库内的电子标签进行管理，管理内容包括电子标签编号、每个电子标签对应的拣货单元编号、每个电子标签的剩余使用时长、所属的运维周期以及所属运维周期的最小理论剩余时长；所述信息读取装置管理模块用于对所有第一信息读取装置和第二信息读取装置进行管理；所述订单管理模块用于对所有接收到的拣货订单进行管理；

所述订单解析模块用于对接收到的新订单进行解析，生成相应的拣货请求，发送至拣货分配模块，拣货请求至少包括拣货单元编号和拣货任务量；

所述拣货分配模块接收订单解析模块发送的拣货请求，在满足最迟出货时限的基础上，根据每个拣货机器的当前任务量和相应电子标签的剩余使用时长，将拣货请求分配给拣货机器或者拣货人员，使每个电子标签的剩余使用时长始终大于所属运维周期的最小理论剩余时长，并且将分配结果发送至标签控制模块；

所述标签控制模块用于根据分配结果生成拣货请求任务画面，刷新电子标签的显示内容，以及在拣货任务进行过程中：

接收第一信息读取装置反馈的拣货人员拿取的拣货单元的货品信息，结合相应的拣货请求实时调整拣货单元对应的电子标签的显示内容以显示任务进度；接收第二信息读取装置反馈的拣货机器拿取的拣货单元的货品信息，在拣货请求完成时再刷新电子标签的显示内容。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述标签控制模块根据拣货执行者的类型启动不同颜色的拣货提示灯。

进一步地，所述管理系统包括出货检测端，用于再次读取拣货人员和拣货机器运送的货品信息，将之于相应的拣货请求进行匹配；

所述订单管理模块接收出货检测端反馈的匹配结果，根据匹配结果调整订单状态或者重新生成补充订单。

进一步地，所述标签管理模块包括电量预估单元，所述电量预估单元用于统计各个拣货单元在一定时间范围内的出货频次和出货量，对拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的耗电量和使用寿命进行预估；

所述标签管理模块根据电量预估单元预估的使用寿命和最小维护周期将电子标签分为若干类，针对每类计算相应的最小理论剩余时长。

进一步地，所述电量预估单元对拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的耗电量和使用寿命进行预估的过程包括以下步骤：

设第i个拣货单元对应的电子标签的当前剩余电量为a_i，最小允许电量为a_i，min；

统计历史出货频次和历史出货量，以时间为横轴，分别以历史出货频次和历史出货量为纵轴，生成历史出货频次的拟合曲线x_it′和历史出货量的拟合曲线y_it′；

收集当前周期的外部影响因素，对历史出货频次的拟合曲线x_it′和历史出货量的拟合曲线y_it′进行修正，得到当前周期内的预估出货频次的拟合曲线x_it和预估出货量的拟合曲线y_it；

根据下述公式计算第i个拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的使用寿命T_i：

则第i个拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的最大出货量为Y_i：

式中，Δa_i1是电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δa_i2是机器拣货时，拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量。

进一步地，当预估任意一个周期内即将出现超额出货量时，电量预估单元计算超额出货量对应的电子标签的耗电量a′_i，从当前电量a_i中减去a′_i，再重新计算在只有机器拣货时的使用寿命。

进一步地，所述拣货分配模块在满足最迟出货时限的基础上，根据每个拣货机器的当前任务量和相应电子标签的剩余使用时长，将拣货请求分配给拣货机器或者拣货人员的过程包括以下步骤：

判断是否存在空闲拣货机器，如果有，直接将该拣货请求分配给空闲拣货机器，否则，根据下述公式计算新的拣货请求由拣货人员执行时需要的耗电量和相应电子标签的剩余使用时长T_i′：

式中，A_i是新的拣货请求中第i个拣货单元对应的电子标签需要的耗电量，A_i＝y_i′×(Δa_i1+Δa_i3)，Δa_i1是电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δa_i3是人工拣货时，拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量；y_i′是当前拣货请求中包含的第i个拣货单元的出货量；

调取第i个拣货单对应的电子标签所属类的最小理论剩余时长，判断剩余使用时长T_i′是否大于最小理论剩余时长，如果大于最小理论剩余时长，则该拣货任务分配给空闲拣货人员，否则，将该拣货请求发送至请求列表，等待拣货机器处理。

进一步地，所述导轨包括相互连接的标签固定部和货架固定部；

所述标签固定部呈U型结构，标签固定部的内侧面上设置有多个突出部，突出部的位置和尺寸与电子标签外壳上的多个凹槽相匹配，用于将电子标签固定在标签固定部内；

所述货架固定部连接在标签固定部远离电子标签的外侧面上，货架固定部的主体部分与标签固定部之间存在第一空隙或者货架固定部的主体部分构成第二空隙；通过将货架边缘卡接在第一空隙或者第二空隙的方式使导轨固定在货架上。

进一步地，所述货架固定部通过软胶与标签固定部连接，该软胶在外力作用下调整货架固定部与标签固定部的夹角，以调整第一空隙的宽度。

进一步地，所述货架固定部构成的第二空隙的侧壁上安装有软胶。

本发明的有益效果是：

本发明从拣货执行者的角度出发，对订单包含的拣货信息进行管理，一方面，通过电子标签实时显示拣货进度辅助拣货人员降低错误率，另一方面，在确保拣货机器满负载运行的前提下，结合历史出货数据，考虑所有电子标签的电池使用情况，通过对拣货请求进行合理分配，使电子标签的用电量尽可能趋于一致，减少运维次数。本发明适用于几乎所有同时包括拣货机器和拣货人员的仓储物流行业。

附图说明

图1是本发明实施例的电子标签拣货管理系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的其中一种导轨的结构示意图。

图3是本发明实施例的另一种导轨的结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1是本发明实施例的电子标签拣货管理系统的结构示意图。参见图1，该管理系统包括管理计算机、基站、电子标签、导轨、第一信息读取装置和第二信息读取装置。

(一)仓储设施相关

基站分布设置在仓库内，仓库内设置有若干个货架，货架外侧安装有导轨，导轨上可拆卸地安装有一定量的电子标签，每个电子标签均包括拣货提示灯和电子纸显示屏，在拣货过程中，拣货提示灯常亮；当拣货请求由拣货机器完成时，电子纸显示屏用于显示任务进行状态；当拣货请求由人工完成时，电子纸显示屏用于根据信息读取装置反馈的拣货动作动态显示已完成拣货任务量和未完成拣货任务量；货架根据货品类型划分成若干个拣货单元，拣货单元与电子标签一一对应；每个基站与一个或多个电子标签建立通讯连接，管理计算机通过基站与相应的电子标签进行数据交互。

第一信息读取装置分布安装在货架上，每个第一信息读取装置对应若干个拣货单元，用于读取拣货人员拿取的拣货单元的货品信息；所述第二信息读取装置安装在拣货机器上，用于读取所属拣货机器拿取的拣货单元的货品信息。优选的，信息读取装置可以采用扫描枪，通过扫描贴附在货品或者货品包装上的条纹码等录入货品信息。

在实际应用中，每个货架上通常会放置一种或者多种货品，每个货品对应一个电子标签。在实际应用中，可以根据需要，在电子纸显示屏上显示货品的名称、编号、产地、库存数量、存储位置和管理人员等等货品相关信息。现场仓储管理人员可以通过读取标签快速获取获知当前货品的状态。当货架上的货品种类或者货品信息发生变化时，管理人员只需要在后台进行修改即可。

一次拣货任务通常会包含多件货品的出货量，不同于机器，人在拣货时，有相当一部分精力是放在统计拣货数量上的。为了辅助拣货人员的拣货操作，本实施例提出以下设计：电子标签包括拣货提示灯和电子纸显示屏，在拣货过程中，拣货提示灯常亮，用来表示当前拣货单元正在进行拣货操作；优选的，还可以根据拣货执行者(拣货人员和拣货机器)的类型启动不同颜色的拣货提示灯。另外，在货架上同时安装第一信息读取装置，当拣货请求由拣货机器完成时，电子纸显示屏用于显示任务进行状态；当拣货请求由人工完成时，第一信息读取装置识别拣货人员的拣货动作，并将识别结果分别反馈给管理计算机，使管理计算机根据第一信息读取装置反馈的拣货动作动态刷新相应电子标签的显示内容，拣货人员可以通过查看电子纸显示屏上的已出货数量和未出货数量来快速获取当前拣货进度，而不必再另外统计。通过该设计，可以极大地减少拣货人员的工作量，并且提高拣货准确率，实现对整个仓库货品的无纸化、高即时性管理。

在此需要说明的是，电子纸显示屏不同于传统的液晶显示屏，只有在刷新时才需要耗电，这是其能保持长寿命的关键所在。也因此，当某类货品的出货量和出货频率比另一类货品高出太多时，必然会出现剩余电量差值越来越大导致需要高频次维护的问题，特别是考虑拣货人员参与的情况下。

在本实施例中，电子标签通过导轨安装在货架上。参见图2和图3，导轨包括相互连接的标签固定部和货架固定部。标签固定部呈U型结构，标签固定部的内侧面上设置有多个突出部，突出部的位置和尺寸与电子标签外壳上的多个凹槽相匹配，用于将电子标签固定在标签固定部内。

货架固定部连接在标签固定部远离电子标签的外侧面上，货架固定部的主体部分与标签固定部之间存在第一空隙或者货架固定部的主体部分构成第二空隙；通过将货架边缘卡接在第一空隙或者第二空隙的方式使导轨固定在货架上。

优选的，货架固定部通过软胶与标签固定部连接，该软胶在外力作用下调整货架固定部与标签固定部的夹角，以调整第一空隙的宽度。

当货架边缘卡在第二空隙内时，可以在货架固定部构成的第二空隙的侧壁上安装有软胶，一方面提高摩擦力，避免导轨晃动，另一方面，也可以减少导轨安装对货架的损伤。

(二)管理软件相关

管理计算机包括基站管理模块、标签管理模块、信息读取装置管理模块、订单管理模块、订单解析模块、拣货分配模块、标签控制模块。

基站管理模块用于对仓库内的基站进行管理。标签管理模块用于对仓库内的电子标签进行管理，管理内容包括电子标签编号、每个电子标签对应的拣货单元编号、每个电子标签的剩余使用时长、所属的运维周期以及所属运维周期的最小理论剩余时长。信息读取装置管理模块用于对所有第一信息读取装置和第二信息读取装置进行管理。订单管理模块用于对所有接收到的拣货订单进行管理。

订单解析模块用于对接收到的新订单进行解析，生成相应的拣货请求，发送至拣货分配模块，拣货请求至少包括拣货单元编号和拣货任务量。

拣货分配模块接收订单解析模块发送的拣货请求，在满足最迟出货时限的基础上，根据每个拣货机器的当前任务量和相应电子标签的剩余使用时长，将拣货请求分配给拣货机器或者拣货人员，使每个电子标签的剩余使用时长始终大于所属运维周期的最小理论剩余时长，并且将分配结果发送至标签控制模块。

标签控制模块用于根据分配结果生成拣货请求任务画面，刷新电子标签的显示内容，以及在拣货任务进行过程中：

接收第一信息读取装置反馈的拣货人员拿取的拣货单元的货品信息，结合相应的拣货请求实时调整拣货单元对应的电子标签的显示内容以显示任务进度；接收第二信息读取装置反馈的拣货机器拿取的拣货单元的货品信息，在拣货请求完成时再刷新电子标签的显示内容。

优选的，标签控制模块根据拣货执行者的类型启动不同颜色的拣货提示灯，例如，针对拣货机器执行的拣货请求，提示灯为红灯；对于拣货人员执行的拣货请求，提示灯为绿灯。当拣货人员操作时，看到提示灯为红色的电子标签，也可以注意规避拣货机器，减少碰撞。

在一些例子中，管理系统包括出货检测端，用于再次读取拣货人员和拣货机器运送的货品信息，将之于相应的拣货请求进行匹配。订单管理模块接收出货检测端反馈的匹配结果，根据匹配结果调整订单状态或者重新生成补充订单。

例如，管理计算机接收到的新的订单为100个货品A、100个货品B和30个货品C，管理计算机对订单进行解析，生成3个拣货请求，分别对应货品A、B和C。其中，货品A和B的拣货请求采用拣货机器执行，货品C的拣货请求采用拣货人员执行。拣货分配模块将拣货请求分配给相应拣货人员和拣货机器的同时，记录分配结果，分配结果包括拣货人员的工号和拣货机器的编号，以便于后续出货核对和工作量统计。同时，拣货分配模块还将分配结果发送至标签控制模块和相应的信息读取装置，标签控制模块启动货品A和B对应的电子标签a和b的红色提示灯，启动货品C对应的电子标签c的绿色提示灯；刷新电子标签a、b和c，使其分别显示待出货量100、100和30。在拣货过程中，电子标签a和b始终显示“正在拣货中”信息，而电子标签c随着拣货人员的拣货操作不断刷新当前完成数量和未完成数量，当拣货人员拣错货品时，第一信息读取装置还可以发出警报，提示用户注意。在拣货完成后，拣货人员和拣货机器分别将中转货舱内的货品运送至出货检测端，出货检测端会对中转货舱内的货品进行再次检测，将之与相应的拣货请求进行匹配，匹配信息包括拣货请求、货品类型、货品数量和执行人。如果匹配正确，订单管理模块在后台将订单状态改成已完成，否则将根据偏差生成新的补充订单，重新拣选货品。本实施例可以采用现有技术中的自动出货设备，通过读取货品的条形码，与后台数据进行匹配校验。

(三)拣货请求分配

标签管理模块包括电量预估单元，电量预估单元用于统计各个拣货单元在一定时间范围内的出货频次和出货量，对拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的耗电量和使用寿命进行预估。标签管理模块根据电量预估单元预估的使用寿命和最小维护周期将电子标签分为若干类，针对每类计算相应的最小理论剩余时长。

实例一，以机器拣货为主

电量预估单元对拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的耗电量和使用寿命进行预估的过程包括以下步骤：

设第i个拣货单元对应的电子标签的当前剩余电量为a_i，最小允许电量为a_i，min。统计历史出货频次和历史出货量，以时间为横轴，分别以历史出货频次和历史出货量为纵轴，生成历史出货频次的拟合曲线x_it′和历史出货量的拟合曲线y_it′。收集当前周期的外部影响因素，对历史出货频次的拟合曲线x_it′和历史出货量的拟合曲线y_it′进行修正，得到当前周期内的预估出货频次的拟合曲线x_it和预估出货量的拟合曲线y_it。根据下述公式计算第i个拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的使用寿命T_i：

则第i个拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的最大出货量为Y_i：

式中，Δa_i1是电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δa_i0是机器拣货时，拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量。

理论上还应该包括拣货机器在寻径时拣货提示灯的耗电量，考虑到目前通常都会采用最短路径的分配方式，因此，这部分耗电量是极低的，为了简化计算过程，可以将该部分耗电量忽略不计。电子纸显示屏刷新一次的耗电量包括刷新屏幕的耗电量和数据通讯的耗电量，这部分耗电量相对来说比较稳定，可以视为一个固定值，只与电子纸显示屏的通讯方式以及电子纸显示屏的参数相关。拣货提示灯在整个拣货过程中处于常亮状态，而对于同一个货品来说，机器的拣货速度是相对稳定的，因此可以视单个出货量的出货时长和单元耗电量均是固定值。

经统计，一般仓库的出货量是具有某种规律性的，在实际应用中，对于某些受外部因素导致具有增长或者衰减趋势的仓库，可以通过结合实际情况对历史出货频次的拟合曲线x_it′和历史出货量的拟合曲线y_it′进行修正，得到当前周期的预估出货频次的拟合曲线x_it和预估出货量的拟合曲线y_it，再进行使用寿命的计算。例如，当因市场行情或者主体扩展等因素，预估本年度的订单量相对于上一年度同幅增长20％时，可以将这一增长量反馈在当前年度的预估出货频次的拟合曲线x_it和预估出货量的拟合曲线y_it；同样的，即使只是影响其中一个子周期，也可以采用同样的方式做出预估。而对于超出预估的部分订单，可以视为突发订单。对于突发订单，则将其视为特例单独计算，例如，当预估任意一个周期内即将出现超额出货量时，计算超额出货量对应的电子标签的耗电量a′_i，从当前电量a_i中减去a′_i，再重新计算在只有机器拣货时的使用寿命。

示例性地，步骤S2中，根据预估的使用寿命和最小维护周期将电子标签分为若干类，针对每类计算相应的最小理论剩余时长的过程包括以下步骤：

按照使用寿命由小到大的顺序对电子标签进行排序；

根据下述公式将电子标签分为若干类：

式中，T_j1是第j类中排序最小的标签的使用寿命，也是第j类的最小理论剩余时长；T_(j-1)1是第j-1类中排序最小的标签的使用寿命，

是第j类中排序最大的标签的使用寿命；m_j是第j类中包含的电子标签的数量，m_min是每个类允许的电子标签的最小数量；

是最小维护周期；

是同一类中允许的最大使用寿命差值，受电子标签对应的拣货单元的出货量和出货频次影响。

例如，一个仓库内包含500个电子标签，首先查找排序最小的标签的使用寿命是1年，厂家的最小维护周期是半年，则将使用寿命在1～1.5年范围的电子标签设置为第1类，再依次统计1.5～2年，2～2.5年等范围的电子标签分别设置为第2类和第3类。而如果第1类的电子标签的数量过少，则可以适当放宽使用寿命范围，以增加每一类的电子标签的总数量。应当理解的是，使用寿命的放宽范围是受限的，更应该侧重于确保任意一类的电子标签均能够正常使用，因此使用寿命的放宽范围会受到电子标签对应的货品的出货特征和电子标签的允许浮动电压影响，即每一类电子标签的最大使用寿命与最小使用寿命的差值必须满足同一类中允许的最大使用寿命差值。

S3，构建标签管理数据库，标签管理数据库用于存储每个电子标签对应的拣货单元编号、当前电量、所属类以及对应类的最小理论剩余时长。优选的，根据预设更新周期定期更新标签管理数据库；其中，在经历一定量的人为拣货操作后，直接更新标签管理数据库，并对当前更新周期进行刷新。由于只能对预设时间范围的出货量和出货频次进行预估，拣货请求具有一定的随机性和不可控性，因此标签管理数据库需要定期更新以使其更符合实际应用需求。例如，某个货品突然出现了额外订单，并且需要频繁借助人工协助，电子标签的额外耗电量增大，在计算使用寿命后很有可能会需要调整其所属类别，将其调入下一个类等等。在本发明中，标签管理数据库的实时性直接决定拣货请求分配的准确性，因此需要定期更新，尤其是经过一次或者多次人为拣货操作之后。

S4，接收新的拣货请求，拣货请求中至少包括拣货单元编号和拣货任务量。

S5，判断是否存在空闲拣货机器，如果有，直接将该拣货请求分配给空闲拣货机器，否则，进入步骤S6。在该步骤中，可以直接借鉴现有技术中的拣货请求分配方法，例如，根据路径最优原则选择空闲拣货机器等。

S6，计算新的拣货请求需要的耗电量和相应电子标签的剩余使用时长，如果计算得到的电子标签的剩余使用时长大于最小理论剩余时长，则将该拣货任务分配给空闲拣货人员，否则，将该拣货请求发送至请求列表，等待拣货机器处理。

步骤S6具体包括以下步骤：

S61，采用下述公式计算新的拣货请求中第i个拣货单元对应的电子标签需要的耗电量A_i：

A_i＝y_i′×(Δa₁+Δa₃)

式中，Δa₁是电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δa₃是人工拣货时，拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量；y_i′是当前拣货请求中包含的第i个拣货单元的出货量。

S62，计算相应电子标签的剩余使用时长T_i′：

S63，调取第i个拣货单对应的电子标签所属类的最小理论剩余时长，判断剩余使用时长T_i′是否大于最小理论剩余时长，如果大于最小理论剩余时长，则该拣货任务分配给空闲拣货人员，否则，将该拣货请求发送至请求列表，等待拣货机器处理。示例性地，对于请求列表中的拣货请求，按照先入先出的顺序安排拣货机器进行处理。

实例二，以人员拣货为主

对每个拣货单元的可操作对象进行分析，分别构建允许协作拣货的第一拣货单元集合和只允许人操作的第二拣货单元集合。统计各个拣货单元在一定时间范围内的出货频次和出货量，对第二拣货单元集合中的拣货单元对应的电子标签的使用寿命进行预估，根据预估结果和最小维护周期计算得到一个或多个维护时间节点；对第一拣货单元集合中的拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的耗电量和使用寿命进行预估；结合拣货机器的最大理论工作量对预估的使用寿命进行修正；根据修正后的预估的使用寿命和维护时间节点将电子标签分为若干类，针对每类计算相应的最小理论剩余时长；接收新的拣货请求，拣货请求中至少包括拣货单元编号和拣货任务量；判断拣货单元编号是否属于第一拣货单元集合，如果否，将该拣货请求分配给空闲拣货人员，否则，判断是否有空闲拣货机器，若有，将该拣货请求分配给空闲拣货机器，否则，计算拣货请求由拣货人员执行时对应的电子标签的耗电量和相应的剩余使用时长，将剩余使用时长小于最小理论剩余时长且完成时间满足相应的最迟完成时限的拣货请求放入请求列表，等待拣货机器处理，其他拣货请求分配给空闲拣货人员。

具体的，统计各个拣货单元在一定时间范围内的出货频次和出货量，对第二拣货单元集合中的拣货单元对应的电子标签的使用寿命进行预估的过程包括以下步骤：

设第二拣货单元集合中的第j个拣货单元对应的电子标签的当前剩余电量为a_j，最小允许电量为a_j，min。统计历史出货频次和历史出货量，以时间为横轴，分别以历史出货频次和历史出货量为纵轴，生成历史出货频次的拟合曲线x_jt′和历史出货量的拟合曲线y_jt′。收集当前周期的外部影响因素，对历史出货频次的拟合曲线x_jt′和历史出货量的拟合曲线y_jt′进行修正，得到当前周期内的预估出货频次的拟合曲线x_jt和预估出货量的拟合曲线y_jt。根据下述公式计算第二拣货单元集合中的第j个拣货单元对应的电子标签的预估使用寿命T_2，j：

式中，Δa_j1是第二拣货单元集合中的第j个拣货单元对应的电子标签的电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δa_j3是人工拣货时，第二拣货单元集合中的第j个拣货单元对应的电子标签的拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量。理论上还应该包括拣货人员在寻径时拣货提示灯的耗电量，考虑到目前通常都会采用最短路径的分配方式，因此，这部分耗电量是极低的，为了简化计算过程，可以将该部分耗电量忽略不计。后文拣货机器在寻径时拣货提示灯的耗电量同理忽略。电子纸显示屏刷新一次的耗电量包括刷新屏幕的耗电量和数据通讯的耗电量，这部分耗电量相对来说比较稳定，可以视为一个固定值，只与电子纸显示屏的通讯方式以及电子纸显示屏的参数相关，例如大屏的耗电量会稍高于小屏的耗电量。拣货提示灯在整个拣货过程中处于常亮状态，而对于同一个货品来说，机器的拣货速度是相对稳定的，因此可以视单个出货量的出货时长和单元耗电量均是固定值。

经统计，一般仓库的出货量是具有某种规律性的，在实际应用中，对于某些受外部因素导致具有增长或者衰减趋势的仓库，可以通过结合实际情况对历史出货频次的拟合曲线x_it′和历史出货量的拟合曲线y_it′进行修正，得到当前周期的预估出货频次的拟合曲线x_it和预估出货量的拟合曲线y_it，再进行使用寿命的计算。例如，当因市场行情或者主体扩展等因素，预估本年度的订单量相对于上一年度同幅增长20％时，可以将这一增长量反馈在当前年度的预估出货频次的拟合曲线x_it和预估出货量的拟合曲线y_it；同样的，即使只是影响其中一个子周期，也可以采用同样的方式做出预估。而对于超出预估的部分订单，可以视为突发订单。对于突发订单，则将其视为特例单独计算，例如，当预估任意一个周期内即将出现超额出货量时，计算超额出货量对应的电子标签的耗电量a′_i，从当前电量a_i中减去a′_i，再重新计算在只有机器拣货时的使用寿命。

根据预估结果和最小维护周期计算得到一个或多个维护时间节点的过程包括以下步骤：

按照预估使用寿命由小到大的顺序对第二个拣货单元集合中的电子标签进行排序。根据下述公式计算得到一个或多个维护时间节点，划分得到多个维护周期：

式中，T_2，p1是第p个维护周期中排序最小的标签的预估使用寿命，也是第p个维护周期的最小理论剩余时长；T_2，(p-1)1是第p-1个维护周期中排序最小的标签的预估使用寿命，

是第p个维护周期中排序最大的标签的预估使用寿命；m_p是第p个维护周期中包含的电子标签的数量，m_min是每个维护周期允许的电子标签的最小数量；

是最小维护周期；

是同一个维护周期中允许的最大使用寿命差值，受电子标签对应的拣货单元的出货量和出货频次影响。

示例性地，还可以构建标签管理数据库，标签管理数据库用于存储每个电子标签对应的拣货单元编号、当前电量、所属类以及对应类的最小理论剩余时长。优选的，根据预设更新周期定期更新标签管理数据库；其中，在经历一定量的人为拣货操作后，直接更新标签管理数据库，并对当前更新周期进行刷新。由于只能对预设时间范围的出货量和出货频次进行预估，拣货请求具有一定的随机性和不可控性，因此标签管理数据库需要定期更新以使其更符合实际应用需求。例如，某个货品突然出现了额外订单，并且需要频繁借助人工协助，电子标签的额外耗电量增大，在计算使用寿命后很有可能会需要调整其所属类别，将其调入下一个类等等。在本发明中，标签管理数据库的实时性直接决定拣货请求分配的准确性，因此需要定期更新。

具体的，对第一拣货单元集合中的拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的耗电量和使用寿命进行预估的过程包括以下步骤：

设第一拣货单元集合中第i个拣货单元对应的电子标签的当前剩余电量为b_i，最小允许电量为b_i，min。统计历史出货频次和历史出货量，以时间为横轴，分别以历史出货频次和历史出货量为纵轴，生成历史出货频次的拟合曲线X_it′和历史出货量的拟合曲线Y_it′。收集当前周期的外部影响因素，对历史出货频次的拟合曲线X_it′和历史出货量的拟合曲线Y_it′进行修正，得到当前周期内的预估出货频次的拟合曲线X_it和预估出货量的拟合曲线Y_it。根据下述公式计算第i个拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的使用寿命T_1，i：

式中，Δb_i1是第一拣货单元集合中第i个拣货单元对应的电子标签的电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δb_i2是机器拣货时，第一拣货单元集合中第i个拣货单元对应的电子标签的拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量。

在本实施例中，因为是以人工拣货为主，因此，拣货单元的工作量通常是超出拣货机器的最大理论工作量，所以需要结合拣货机器的最大理论工作量对预估的使用寿命进行修正。修正过程包括以下步骤：

计算第一拣货单元集合中的第i个拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的最大出货量为S_i：

计算超额出货总量ΔQ：

式中，Q_max是拣货机器的最大理论工作量；I是第一拣货单元集合中的拣货单元的数量。

计算超额总寿命ΔT：

式中，Δc_i3是人工拣货时，第一拣货单元集合中的第i个拣货单元对应的电子标签的拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量；ω_i是权重，受拣货单元的出货优先级影响。

根据下述公式对预估的使用寿命进行修正：

式中，

是修正后的预估使用寿命；ΔT_1，i是修正差值；T_2，pmid是第一拣货单元集合中的第i个拣货单元对应的电子标签所属的第p个维护周期的剩余时长中间值。

在实际应用中，对于此类仓库，由于拣货机器数量有限且通常被分配处理出货量大的拣货单元，因此拣货机器会持续处于满负荷状态。此时可以适当的放宽空闲拣货机器的标准，例如，在预设时间(如3分钟)后，如果某拣货机器会完成当前任务，则认为其可以被定义为空闲拣货机器。该设定可以通过提前分配拣货任务以进一步优化拣货机器的工作状态，使其持续维持更加合理的满负荷拣货状态。

采用下述公式计算新的拣货请求中第i个拣货单元对应的电子标签需要的耗电量A_i：

A_i＝Y_i′×(Δb_i1+Δb_i3)

式中，Δb_i1是电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δb_i3是人工拣货时，拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量；Y_i′是当前拣货请求中包含的第i个拣货单元的出货量。

计算相应电子标签的剩余使用时长T_i′：

调取第i个拣货单元对应的电子标签所属类的最小理论剩余时长，判断剩余使用时长T_i′是否大于最小理论剩余时长，如果小于最小理论剩余时长，则调取当前拣货机器的最小剩余工作时长，计算最小剩余工作时长和该拣货请求的预估完成时长之和，如果计算结果小于最迟完成时限，则将该拣货请求放入请求列表。

示例性地，对于请求列表中的拣货请求，按照先入先出的顺序安排拣货机器进行处理。

应当理解，实例二和实例二可以任选其一，且两者都不影响前述系统的基本功能，区别在于根据不同场景采用不同的拣货请求分配方法。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述管理系统包括管理计算机、基站、电子标签、导轨、第一信息读取装置和第二信息读取装置；

所述基站分布设置在仓库内，仓库内设置有若干个货架，货架外侧安装有导轨，导轨上可拆卸地安装有一定量的电子标签，每个电子标签均包括拣货提示灯和电子纸显示屏，在拣货过程中，拣货提示灯常亮；当拣货请求由拣货机器完成时，电子纸显示屏用于显示任务进行状态；当拣货请求由人工完成时，电子纸显示屏用于根据信息读取装置反馈的拣货动作动态显示已完成拣货任务量和未完成拣货任务量；所述货架根据货品类型划分成若干个拣货单元，拣货单元与电子标签一一对应；每个基站与一个或多个电子标签建立通讯连接，管理计算机通过基站与相应的电子标签进行数据交互；

所述第一信息读取装置分布安装在货架上，每个第一信息读取装置对应若干个拣货单元，用于读取拣货人员拿取的拣货单元的货品信息；所述第二信息读取装置安装在拣货机器上，用于读取所属拣货机器拿取的拣货单元的货品信息；

所述管理计算机包括基站管理模块、标签管理模块、信息读取装置管理模块、订单管理模块、订单解析模块、拣货分配模块、标签控制模块；

所述基站管理模块用于对仓库内的基站进行管理；所述标签管理模块用于对仓库内的电子标签进行管理，管理内容包括电子标签编号、每个电子标签对应的拣货单元编号、每个电子标签的剩余使用时长、所属的运维周期以及所属运维周期的最小理论剩余时长；所述信息读取装置管理模块用于对所有第一信息读取装置和第二信息读取装置进行管理；所述订单管理模块用于对所有接收到的拣货订单进行管理；

所述订单解析模块用于对接收到的新订单进行解析，生成相应的拣货请求，发送至拣货分配模块，拣货请求至少包括拣货单元编号和拣货任务量；

所述拣货分配模块接收订单解析模块发送的拣货请求，在满足最迟出货时限的基础上，根据每个拣货机器的当前任务量和相应电子标签的剩余使用时长，将拣货请求分配给拣货机器或者拣货人员，使每个电子标签的剩余使用时长始终大于所属运维周期的最小理论剩余时长，并且将分配结果发送至标签控制模块；

所述标签控制模块用于根据分配结果生成拣货请求任务画面，刷新电子标签的显示内容，以及在拣货任务进行过程中：

接收第一信息读取装置反馈的拣货人员拿取的拣货单元的货品信息，结合相应的拣货请求实时调整拣货单元对应的电子标签的显示内容以显示任务进度；接收第二信息读取装置反馈的拣货机器拿取的拣货单元的货品信息，在拣货请求完成时再刷新电子标签的显示内容。

2.根据权利要求1所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述标签控制模块根据拣货执行者的类型启动不同颜色的拣货提示灯。

3.根据权利要求1所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述管理系统包括出货检测端，用于再次读取拣货人员和拣货机器运送的货品信息，将之于相应的拣货请求进行匹配；

所述订单管理模块接收出货检测端反馈的匹配结果，根据匹配结果调整订单状态或者重新生成补充订单。

4.根据权利要求1所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述标签管理模块包括电量预估单元，所述电量预估单元用于统计各个拣货单元在一定时间范围内的出货频次和出货量，对拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的耗电量和使用寿命进行预估；

所述标签管理模块根据电量预估单元预估的使用寿命和最小维护周期将电子标签分为若干类，针对每类计算相应的最小理论剩余时长。

5.根据权利要求4所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述电量预估单元对拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的耗电量和使用寿命进行预估的过程包括以下步骤：

设第i个拣货单元对应的电子标签的当前剩余电量为a_i，最小允许电量为a_i，min；

统计历史出货频次和历史出货量，以时间为横轴，分别以历史出货频次和历史出货量为纵轴，生成历史出货频次的拟合曲线x_it′和历史出货量的拟合曲线y_it′；

收集当前周期的外部影响因素，对历史出货频次的拟合曲线x_it′和历史出货量的拟合曲线y_it′进行修正，得到当前周期内的预估出货频次的拟合曲线x_it和预估出货量的拟合曲线y_it；

根据下述公式计算第i个拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的使用寿命T_i：

则第i个拣货单元对应的电子标签在只有机器拣货时的最大出货量为Y_i：

式中，Δa_i1是电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δa_i2是机器拣货时，拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量。

6.根据权利要求5所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，当预估任意一个周期内即将出现超额出货量时，电量预估单元计算超额出货量对应的电子标签的耗电量a′_i，从当前电量a_i中减去a′_i，再重新计算在只有机器拣货时的使用寿命。

7.根据权利要求5所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述拣货分配模块在满足最迟出货时限的基础上，根据每个拣货机器的当前任务量和相应电子标签的剩余使用时长，将拣货请求分配给拣货机器或者拣货人员的过程包括以下步骤：

判断是否存在空闲拣货机器，如果有，直接将该拣货请求分配给空闲拣货机器，否则，根据下述公式计算新的拣货请求由拣货人员执行时需要的耗电量和相应电子标签的剩余使用时长T_i′：

式中，A_i是新的拣货请求中第i个拣货单元对应的电子标签需要的耗电量，A_i＝y_i′×(Δa_i1+Δa_i3)，Δa_i1是电子纸显示屏刷新一次的耗电量；Δa_i3是人工拣货时，拣货提示灯相对于单个出货量的单元耗电量；y_i′是当前拣货请求中包含的第i个拣货单元的出货量；

调取第i个拣货单对应的电子标签所属类的最小理论剩余时长，判断剩余使用时长T_i′是否大于最小理论剩余时长，如果大于最小理论剩余时长，则该拣货任务分配给空闲拣货人员，否则，将该拣货请求发送至请求列表，等待拣货机器处理。

8.根据权利要求1所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述导轨包括相互连接的标签固定部和货架固定部；

所述标签固定部呈U型结构，标签固定部的内侧面上设置有多个突出部，突出部的位置和尺寸与电子标签外壳上的多个凹槽相匹配，用于将电子标签固定在标签固定部内；

所述货架固定部连接在标签固定部远离电子标签的外侧面上，货架固定部的主体部分与标签固定部之间存在第一空隙或者货架固定部的主体部分构成第二空隙；通过将货架边缘卡接在第一空隙或者第二空隙的方式使导轨固定在货架上。

9.根据权利要求8所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述货架固定部通过软胶与标签固定部连接，该软胶在外力作用下调整货架固定部与标签固定部的夹角，以调整第一空隙的宽度。

10.根据权利要求8所述的电子标签拣货管理系统，其特征在于，所述货架固定部构成的第二空隙的侧壁上安装有软胶。

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