CN115115194A - 一种自动化立体仓库的作业任务调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动化立体仓库的作业任务调度方法及系统，采用中心计算机集中发布、仓库设备自主认领的任务调度模式，将中心计算机管理的出入库作业任务分配给不同仓库设备执行。中心计算机根据用户请求的出入库订单制定各种设备的作业任务及作业顺序，通过网络向各设备发布作业任务；仓库设备接收任务，根据自身工作状态和任务要求，以符合最优工作效率的原则自主、灵活认领任务；中心计算机收集认领了任务的设备并通知设备执行任务，如果有多个设备认领同一任务，则选择最优的设备执行任务；最优仓库设备执行任务，并反馈执行结果。本发明实现了仓库中任务集中管理与设备独立运行优点的融合，可降低计算机负载、减少网络监控设备状态的数据量。

Description

一种自动化立体仓库的作业任务调度方法及系统

技术领域

本发明属于自动化立体仓库的任务管理领域，更具体地，涉及一种自动化立体仓库的作业任务调度方法及系统。

背景技术

自动化立体仓库在国内具有广泛的需求。2018年国内已建有自动化立体仓库5000多座，主要集中在制造、服装、医药、食品烟草等行业。而随着市场的发展，立体仓库市场规模近年来保持以高于10％的年增长率扩大。

仓库设备的任务调度是自动化立体仓库的管理核心，主要负责对仓库内多种设备的工作任务进行决策、协调和分配，保证出入库货物在不同设备间的连续周转和顺序交接，并且各设备之间保持并行的工作状态，使得整个仓库的作业能够持续不间断运行。世界知名的自动化立体仓库任务调度产品有德国思爱普、美国甲骨文等公司研发的仓库管理系统，能够管理复杂的仓库配送流程和供应链物流、实时优化多渠道任务履行。国内企业也研发了自动化立体的任务调度软件，例如沈阳新松机器人自动化股份有限公司、沈阳中航安泰科技有限公司、江苏六维智能物流装备股份有限公司、上海冠镁科技有限公司等。

但是，目前自动化立体仓库系统的任务调度主要由中心计算机负责，采用了集中管理的方式，即中心计算机根据用户的出入库订单制定各设备的工作任务，然后将任务分配给各仓库设备完成，各设备之间的协调均由中心计算机控制，设备不能独立选择自己的任务、也不能独立安排自己的工作流程。这种方式能够保证各仓库设备在统一的指挥调度下协作运行，具有易管理、可靠性高、稳定性好的优点。但是集中管理的方式也具有一定缺点：第一，所有任务管理都由中心计算机负责，在中心计算机负荷过大或发生故障时，会影响各设备的运行效率；第二，为了协调仓库设备的并行工作，中心计算机需要集中采集仓库内所有设备的状态数据，当数据采集发生延时或错误时，会影响中心计算机协调调度的及时性和准确性；第三，各设备完全听从中心计算机指挥，自身没有独立决定的权利，也就无法根据仓库实际情况变化自主的优化任务执行过程，障碍了自动化立体仓库向更高层次的智能化发展。

现有关于自动化立体仓库的专利虽然较多，但主要集中在硬件设备结构、货物转运流程、货位分配管理、仓储信息管理的创新上，未涉及对出入库任务在各设备之间的分配管理方法，尤其是没有考虑到随着设备的智能化程度不断提高，设备也应该成为任务分配决策者之一的要求。例如，专利文献CN201510640281.1提出了一种通过任务冲突检测对立体仓库的任务进行优化调度的方法；专利文献CN202111466840.3提出了一种根据仓库设备的执行状态和任务满载量，将任务均衡发送给各设备执行的方法；专利文献CN202110628930.1提出了主要针对堆垛机的任务分配方法，目的是让堆垛机完成任务的用时最少；专利文献CN201811154356.5提出由运行平台根据实时作业数据和WMS/ERP系统下达的任务指令，对物流流程进行实时控制与图像显示的系统。

现有关于任务调度的专利也较多，但主要集中在计算机程序的任务调度领域，尤其是计算机采用分布式模式进行程序任务的分配和管理，不涉及对立体仓库出入库任务的调度。虽然有些专利提出了较为通用的任务调度方法，如专利文献CN202111317594.5、CN202111177573.8等，但是任务分配的模式还是由中心计算机将任务发送给设备，而不是各设备根据自身的状态来自主选择任务，且没有可用于自动化立体仓库的产品。

综上，现有技术和产品对自动化立体仓库的任务调度主要采用了集中管理模式，即由中心计算机将出入库任务分解为仓库内不同设备可执行的子任务，然后统一分配给各种设备并调度设备按照顺序执行，导致了各设备在工作时对中心计算机的依赖过大。在中心计算机由于负载过大、网络不佳、算法错误等对设备的工作状态难以充分了解的情况下，会影响任务分配的效果、降低设备的执行效率，进而影响仓库的出入库能力，并且设备本身没有自主选择任务的权利，也阻碍了立体仓库智能化的进一步发展。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种自动化立体仓库的作业任务调度方法及系统，旨在解决现有自动化仓库的任务调度对中心控制计算机依赖过大，且设备本身没有自主选择的权利，导致任务分配效果差且设备执行效率低的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种自动化立体仓库的作业任务调度方法，包括如下步骤：

接收用户下发的出入库订单，并根据所述出入库订单建立出入库的作业任务列表；所述作业任务列表包括多个作业任务，每个作业任务的信息包括：任务标识、任务内容、预测完成时间点、发布时间、发布次数、所属出入库订单编号、执行设备类型、执行设备标识、任务状态、前一任务标识以及后一任务标识；所述任务内容为设备执行任务时经过的各个运动地点并执行操作类型的列表，前一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务前必须完成的前一个作业任务的标识，后一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务后应该开始的后一个作业任务的标识；

从所述作业任务列表中顺序提取作业任务并在设备网络上发布，以便仓库中的设备根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务；每个作业任务可以被多个仓库设备认领，最终从中选择最优的仓库设备作为认领成功设备；

当某个作业任务无法发布而报错后，若该作业任务所属的出入库订单中仅三分之一以下的作业任务被认领，则认为所述出入库订单无法完成，清除所述出入库订单包含的所有作业任务，向认领了任务的设备发送认领失败报文；若该作业任务所属的出入库订单中三分之一至三分之二的作业任务被认领，则认为所述出入库订单可能完成，清除订单包含的所有作业任务，向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文，然后重新下发出入库订单，如果重新下发出入库订单后该订单的任务发布又报错，则认为所述订单无法完成；若该作业任务所属的出入库订单中三分之二以上的作业任务被认领，则认为所述出入库订单应该完成，则重新发布该作业任务，如果该作业任务重新发布2次后仍然报错，则认为该订单无法完成，清除订单包含的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文；

当出入库订单中的所有作业任务均被认领后，向认领作业任务的仓库设备发送认领成功标识，以指示各设备执行所认领的作业任务。

在一个可选的示例中，从所述作业任务列表中顺序提取作业任务并在设备网络上发布，具体为：

定期检索作业任务列表，提取适合发布的作业任务；所述适合发布的作业任务为：当前作业任务的任务状态为未认领，并且前一作业任务的任务状态为已认领；

确定待发布作业任务的发布次数，若次数小于警告阈值，则在设备网络上发布该作业任务；若次数大于等于警告阈值而小于错误阈值，则先报警，以便仓库管理员知道该任务的认领有异常，之后在设备网络上发布该作业任务；若次数大于等于错误阈值，则不发布所述作业任务并报错；在设备网络发布作业任务时，更新发布时间和发布次数；所述警告阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关，所述错误阈值设置为警告阈值的2倍。

在一个可选的示例中，仓库中的设备根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务，具体为：

S31，仓库中的设备接收网络中发布的作业任务，判断其是否能够执行该作业任务，如果不能执行则抛弃该作业任务，转步骤S33；如果能够执行则进入步骤S32；

S32、设备预测完成该作业任务的时间点，将作业任务写入任务列表；所述任务列表中的任务信息包括：任务标识、任务内容、任务状态、预测完成任务时间点、认领报文发送时间、认领报文发送次数、前一任务执行设备标识以及后一任务执行设备标识；将该任务状态设置为未认领；

S33、设备定期检查任务列表中任务状态为未认领的任务；

S34、计算任务状态为未认领任务的认领报文发送时间与当前时间的间隔，如果时间间隔小于发送时间阈值，则转步骤S37；如果时间间隔大于等于发送时间阈值，进入步骤S35；

S35、判断该作业任务的认领报文发送次数，如果发送次数大于认领阈值，则从任务列表中删除该作业任务，转步骤S37；如果发送次数不大于认领阈值，则进入步骤S36；所述认领阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关；

S36、发送该作业任务的认领报文，更新认领报文发送时间和次数；所述认领报文包括：设备标识、任务标识、预测完成任务时间点、设备已认领但未完成的任务数量；

S37、判断设备是否关机，如果设备未关机，则转步骤S33，如果设备关机，则该设备不再认领和执行任务。

在一个可选的示例中，仓库中的设备接收网络中发布的作业任务，判断其是否能够执行该作业任务，具体为：

仓库设备根据任务内容、当前已认领但未完成任务数量、自身故障情况以及剩余电量判断能否执行所发布的作业任务；

如果满足如下条件之一，则认为设备无法执行该作业任务：设备无法到达任务内容中指定的起始、中间或结束地点；设备不能完成作业任务指定的操作类型；设备已认领但未完成的任务数量大于该仓库中同类型设备数量的2倍以上；设备切换到人工控制模式，不能由中心计算机自动控制。

在一个可选的示例中，当所有作业任务均被认领后，向认领作业任务的仓库设备发送认领成功标识，以指示各设备执行所认领的作业任务，具体为：

定期检查接收的作业任务的认领报文；

分析任务认领报文，确定成功认领该任务的设备；根据认领该作业任务的多个设备的任务认领报文，从其中选择最优的仓库设备，作为成功认领该任务的仓库设备，并将设备标识写入任务列表的执行设备标识；若满足以下一或多个条件之后，则认为是最优的仓库设备：预测完成该作业任务时间点最近的仓库设备；第一个认领该作业任务的仓库设备；已认领但未完成任务数量最少的仓库设备；

向认领该作业任务失败的其它仓库设备反馈认领失败报文；

判断该作业任务所属的出入库订单是否能够完全执行；如果无法完全执行，则继续定期检查接收的认领报文；如果可以完全执行，则提取该出入库订单包含的所有作业任务的认领设备，向各个设备反馈认领成功报文；认领成功报文包括：任务标识、设备标识、前一任务执行设备标识以及后一任务执行设备标识。

在一个可选的示例中，判断该作业任务所属的出入库订单是否能够完全执行，具体为：

在作业任务列表中检索该作业任务信息，如果该作业任务的后一作业任务标识为无，则说明该作业任务是出入库订单中的最后一项任务，当该任务被认领后则该出入库订单中的所有作业任务都已被认领，说明该出入库订单能够完全执行，否则认为该出入库订单无法完全执行。

在一个可选的示例中，还包括如下步骤：仓库设备执行作业任务，并在设备网络发布任务执行结果，具体为：

S51、设备接收任务认领报文，判断认领报文的状态；

S52、如果是认领成功，则将任务列表中的任务状态修改为已认领，然后转步骤S54；

S53、如果是认领失败，则从任务列表中删除该任务，转步骤S58；

S54、设备定期检查是否可以开始执行该任务，如果不能开始，转步骤S58；如果可以开始，进入步骤S55；任务开始执行的条件为：设备已经接收到该任务的前一任务执行设备发送的完成执行报文，并且该任务为任务列表中状态为已认领的第一项任务；

S55、设备执行该任务，将任务列表中的任务状态修改为开始，向中心计算机发送开始执行报文；

S56、设备执行该任务完成，从任务列表中删除该任务；

S57、设备向中心计算机发送完成执行报文，同时向该任务的后一任务执行设备发送完成执行报文；

S58、判断设备是否关机，如果未关机，则转步骤S51。

第二方面，本发明提供了一种自动化立体仓库的作业任务调度系统，包括：

订单接收单元，用于接收用户下发的出入库订单，并根据所述出入库订单建立出入库的作业任务列表；所述作业任务列表包括多个作业任务，每个作业任务的信息包括：任务标识、任务内容、预测完成时间点、发布时间、发布次数、所属出入库订单编号、执行设备类型、执行设备标识、任务状态、前一任务标识以及后一任务标识；所述任务内容为设备执行任务时经过的各个运动地点并执行操作类型的列表，前一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务前必须完成的前一个作业任务的标识，后一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务后应该开始的后一个作业任务的标识；

任务发布单元，用于从所述作业任务列表中顺序提取作业任务并在设备网络上发布，以便仓库中的设备根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务；每个作业任务可以被多个仓库设备认领，最终从中选择最优的仓库设备作为认领成功设备；

报错处理单元，用于当某个作业任务无法发布而报错后，若该作业任务所属的出入库订单中仅三分之一以下的作业任务被认领，则认为所述出入库订单无法完成，清除所述出入库订单包含的所有作业任务，向认领了任务的设备发送认领失败报文；若该作业任务所属的出入库订单中三分之一至三分之二的作业任务被认领，则认为所述出入库订单可能完成，清除订单包含的所有作业任务，向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文，然后重新下发出入库订单，如果重新下发出入库订单后该订单的任务发布又报错，则认为所述订单无法完成；若该作业任务所属的出入库订单中三分之二以上的作业任务被认领，则认为所述出入库订单应该完成，则重新发布该作业任务，如果该作业任务重新发布2次后仍然报错，则认为该订单无法完成，清除订单包含的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文；

任务执行单元，用于当出入库订单中的所有作业任务均被认领后，向认领作业任务的仓库设备发送认领成功标识，以指示各设备执行所认领的作业任务；同时，接收各设备反馈的认领任务执行结果，当检测到出入库订单中的所有任务都已被设备认领并执行完成时，则认为该订单已执行完成。

在一个可选的示例中，所述任务发布单元定期检索作业任务列表，提取适合发布的作业任务；所述适合发布的作业任务为：当前作业任务的任务状态为未认领，并且前一作业任务的任务状态为已认领；以及确定待发布作业任务的发布次数，若次数小于警告阈值，则在设备网络上发布该作业任务；若次数大于等于警告阈值而小于错误阈值，则先报警，以便仓库管理员知道该任务的认领有异常，之后在设备网络上发布该作业任务；若次数大于等于错误阈值，则不发布所述作业任务并报错；在设备网络发布作业任务时，更新发布时间和发布次数；所述警告阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关，所述错误阈值设置为警告阈值的2倍。

在一个可选的示例中，该系统还包括：

任务认领判断单元，用于根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务，具体为：S31，仓库中的设备接收网络中发布的作业任务，判断其是否能够执行该作业任务，如果不能执行则抛弃该作业任务，转步骤S33；如果能够执行则进入步骤S32；S32、设备预测完成该作业任务的时间点，将作业任务写入任务列表；所述任务列表中的任务信息包括：任务标识、任务内容、任务状态、预测完成任务时间点、认领报文发送时间、认领报文发送次数、前一任务执行设备标识以及后一任务执行设备标识；将该任务状态设置为未认领；S33、设备定期检查任务列表中任务状态为未认领的任务；S34、计算任务状态为未认领任务的认领报文发送时间与当前时间的间隔，如果时间间隔小于发送时间阈值，则转步骤S37；如果时间间隔大于等于发送时间阈值，进入步骤S35；S35、判断该作业任务的认领报文发送次数，如果发送次数大于认领阈值，则从任务列表中删除该作业任务，转步骤S37；如果发送次数不大于认领阈值，则进入步骤S36；所述认领阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关；S36、发送该作业任务的认领报文，更新认领报文发送时间和次数；所述认领报文包括：设备标识、任务标识、预测完成任务时间点、设备已认领但未完成的任务数量；S37、判断设备是否关机，如果设备未关机，则转步骤S33，如果设备关机，则该设备不再认领和执行任务。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供了一种自动化立体仓库的作业任务调度方法及系统，该系统采用集中发布、分散认领的任务调度模式，将中心计算机管理的出入库作业分配给不同仓库设备执行。其中，中心计算机接收用户的出入库订单，制定完成该订单需要仓库设备执行的作业任务、并制定不同设备执行任务的顺序，然后通过互联网向各仓库设备发布作业任务；仓库设备从互联网上接收作业任务，根据自身状态和任务要求，以符合最优工作效率的原则自主、灵活认领作业任务，并对认领成功的任务进行执行；中心计算机监视作业任务的认领和执行情况，对出入库订单的完成情况进行管理。本发明实现了自动化立体仓库中任务集中管理与设备独立运行优点的融合，能够降低中心计算机负载、减少工业互联网监控设备状态的数据量，同时加强设备在任务调度决策过程中的参与度、提高仓储设备的智能化和自主化水平。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自动化立体仓库的作业任务调度方法流程图；

图2本发明实施例的自动化立体仓库的作业任务调度系统的流程图；

图3图2中步骤S2的子流程图；

图4图2中步骤S3的子流程图；

图5图2中步骤S4的子流程图；

图6图2中步骤S5的子流程图；

图7是本发明实施例提供的自动化立体仓库的作业任务调度系统架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种自动化立体仓库任务调度系统，通过采取中心计算机根据出入库订单要求集中发布作业任务、仓库设备根据自身状态认领作业任务并执行的方式，兼备中心计算机的集中管理与仓库设备的独立运行特点，从而降低中心计算机的运行负载、提高设备的自动化与智能化管理能力，有效提升仓库的运行效率和智能性。

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动化立体仓库的任务调度系统，能够兼顾中心计算机集中管理与仓库设备独立运行的优点，由中心计算机统一规划和发布出入库任务，由仓库设备根据自身能力和当前工作状态等自主、灵活选择适合执行的任务，并将执行结果反馈给中心计算机。

一种自动化立体仓库的作业任务调度系统，所述自动化立体仓库包括中心计算机和仓库设备，其中仓库设备为堆垛机、拆码垛机器人、分拣机器人、输送带、AGVA、RGV等具有自动化能力的移动机械。

图1是本发明实施例提供的自动化立体仓库的作业任务调度方法流程图；如图1所示，包括如下步骤：

S101，接收用户下发的出入库订单，并根据所述出入库订单建立出入库的作业任务列表；所述作业任务列表包括多个作业任务，每个作业任务的信息包括：任务标识、任务内容、预测完成时间点、发布时间、发布次数、所属出入库订单编号、执行设备类型、执行设备标识、任务状态、前一任务标识以及后一任务标识；所述任务内容为设备执行任务时经过的各个运动地点并执行操作类型的列表，前一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务前必须完成的前一个作业任务的标识，后一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务后应该开始的后一个作业任务的标识；

S102，从所述作业任务列表中顺序提取作业任务并在设备网络上发布，以便仓库中的设备根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务；每个作业任务可以被多个仓库设备认领，最终从中选择最优的仓库设备作为认领成功设备；

S103，当某个作业任务无法发布而报错后，若该作业任务所属的出入库订单中仅三分之一以下的作业任务被认领，则认为所述出入库订单无法完成，清除所述出入库订单包含的所有作业任务，向认领了任务的设备发送认领失败报文；若该作业任务所属的出入库订单中三分之一至三分之二的作业任务被认领，则认为所述出入库订单可能完成，清除订单包含的所有作业任务，向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文，然后重新下发出入库订单，如果重新下发出入库订单后该订单的任务发布又报错，则认为所述订单无法完成；若该作业任务所属的出入库订单中三分之二以上的作业任务被认领，则认为所述出入库订单应该完成，则重新发布该作业任务，如果该作业任务重新发布2次后仍然报错，则认为该订单无法完成，清除订单包含的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文；

S104，当出入库订单中的所有作业任务均被认领后，向认领作业任务的仓库设备发送认领成功标识，以指示各设备执行所认领的作业任务。

如图2所示，本发明实施例提供一种自动化立体仓库的调度系统，所述调度系统包括如下步骤：

S1、中心计算机接收出入库订单，建立出入库的作业任务列表；

具体的，一项出入库订单可以生成多项作业任务，每一项作业任务只属于一项出入库订单，并且只能由某一类型仓库设备执行。作业任务的信息包括：任务标识、任务内容、预测完成时间点、发布时间、发布次数、所属出入库订单编号、执行设备类型、执行设备标识、任务状态、前一任务标识、后一任务标识。任务状态包括：未认领、已认领、开始、完成。前一任务标识为本作业任务所属的出入库订单中，在执行本项任务开始前必须完成的前一个任务的标识。后一任务标识为本作业任务所属的出入库订单中，在执行本项任务结束后应该开始的后一个任务的标识。通过前一任务标识和后一任务标识，可以为某一项出入库订单中的多项作业任务严格的指定执行顺序。

可选的，任务内容为设备运动地点与设备操作类型的列表，包括：设备起始地点、设备起始操作类型、设备中间地点1、设备中间操作类型1、……、设备中间地点n、设备中间操作类型n、设备结束地点、设备结束操作类型。

S2、中心计算机从作业任务列表中提取作业任务在网络上发布；

具体的，如图3所示，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21、中心计算机定期检索作业任务列表，提取适合发布的作业任务；

具体的，适合发布的作业任务为：当前任务的任务状态为未认领，并且前一任务的任务状态为已认领。设置该任务发布规则的目的是保证任务的认领能够顺序进行，即前一任务未认领则后一任务不能认领，从而使得任务的执行必须严格按照仓储流程。

S22、计算该作业任务的发布时间与当前时间的间隔。如果时间间隔小于发送时间阈值，则转步骤S26。

S23、判断该作业任务的发布次数，如果次数小于警告阈值，则转步骤S25，如果次数大于警告阈值而小于错误阈值，则向系统报警，然后转步骤S25；如果次数大于错误阈值，则转步骤S24。

具体的，任务的警告阈值与立体仓库中可以认领并执行该任务的设备数量有关。可选的，警告阈值的设置如下：

其中

为向上取整符号。

例如，有一个AGV从入库点取货的任务，仓库中有2台AGV，则可以认领并执行该AGV任务的设备数量为2，这个任务的警告阈值设置为8；仓库中有6台AGV，则可以认领并执行该AGV任务的设备数量为6，这个任务的警告阈值设置为5。

可选的，错误阈值设置为警告阈值的2倍。

S24、停止任务的发布并向系统报错，然后转步骤S26。

具体的，系统报错后应由人工处理。如果人工未处理，则系统首先从作业任务列表中读取该任务隶属的出入库订单，然后选择以下三种方式自动处理作业任务：

(1)该订单中只有三分之一以下的任务被认领，则认为订单无法完成，从作业任务列表中清除该订单包含的所有任务，并向认领了该订单中任务的设备发送认领失败报文。

(2)该订单中有三分之一至三分之二的任务被认领，则认为订单可能完成，从作业任务列表中清除该订单包含的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文，然后重新向中心计算机下达出入库订单。如果重新下达出入库订单后该订单的任务发布又报错，则认为订单无法完成，清除该订单的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文。

(3)该订单中有三分之二以上的任务被认领，则认为任务应该完成，将该任务的发布时间和发布次数清零，重新发布该任务。如果该任务重新发布2次后仍然报错，则认为该订单无法完成，清除该订单的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文。

S25、在设备网络上发布该任务，更新任务发布时间和次数。

可选的，作业任务发布过程为：从任务列表读取任务标识、任务内容和执行设备类型，根据执行设备类型从设备网络地址表中读取所有该类型设备的网络地址，将任务标识、任务内容和网络地址组合成UDP报文，向所有该类型的仓库设备发送。

S26、中心计算机判断是否关机，如果否，则转步骤S21。如果是，则计算机关机并结束任务调度。

S3、仓库设备接收中心计算机发布的作业任务，认领当前能够执行的任务。

具体的，如图4所示，所述步骤S3包括以下子步骤：

S31、仓库设备接收作业任务，判断自己是否能够执行该任务，如果不能执行则抛弃该任务，然后转步骤S33；

具体的，仓库设备根据任务内容、当前已认领但未完成任务数量、自身故障情况、剩余电量等，判断能否执行中心计算机发布的作业任务。判断规则为：

(1)设备无法到达任务内容中指定的起始、中间或结束地点；

(2)设备不能完成指定的操作类型；

(3)设备已认领但未完成的任务数量大于该仓库中同类型设备数量的2倍以上；

(4)设备切换到人工控制模式，不能由中心计算机自动控制。

S32、仓库设备预测完成该任务的时间点，将任务写入任务列表；

具体的，任务列表中的任务信息包括：任务标识、任务内容、任务状态、预测完成任务时间点、认领报文发送时间、认领报文发送次数、前一任务执行设备标识、后一任务执行设备标识。其中任务状态设置为未认领；

S33、仓库设备定期检查任务列表中状态为未认领的任务；

S34、计算该任务的认领报文发送时间与当前时间的间隔。如果时间间隔小于发送时间阈值，则转步骤S37；

S35、判断该任务的认领报文发送次数，如果发送次数大于认领阈值，则从任务列表中删除该任务，然后转步骤S37。

具体的，任务的认领阈值与立体仓库中可以执行该任务的设备数量有关。可选的，认领阈值的设置如下：

其中

为向上取整符号。

S36、向中心计算机发送该任务的认领报文，更新认领报文发送时间和次数。

具体的，认领报文包括设备标识、任务标识、预测完成任务时间点、设备已认领但未完成的任务数量。

S37、仓库设备判断是否关机，如果否，则转步骤S33。

S4、中心计算机根据作业任务认领结果，启动作业任务；

具体的，如图5所示，所述步骤S4包括以下子步骤：

S41、中心计算机定期检查接收的任务认领报文；

具体的，中心计算机不是每接收到一个认领报文后就立刻展开分析，而是要等待一段时间，积累到一定数量的认领报文后再分析。目的是保证当同一个任务被多个设备认领时，能够完整收集到所有设备先后发送的认领报文，然后统一进行分析和比较，从而选择出最优的认领设备。

S42、中心计算机分析任务认领报文，确定成功认领该任务的设备；

具体的，中心计算机根据认领该作业任务的多个设备的任务认领报文，从其中选择最优的仓库设备，作为成功认领该任务的仓库设备，将设备标识写入任务列表的执行设备标识。认领设备的确认可以采用如下一个或多个条件进行判断：

(1)预测完成该任务时间点最近的仓库设备；

(2)第一个认领该任务的仓库设备；

(3)已认领但未完成任务数量最少的仓库设备；

S43、中心计算机向认领该任务失败的其它仓库设备反馈认领失败报文；

S44、中心计算机分析该任务所属的出入库订单是否能够完全执行。如果否，则转步骤S46；

具体的，中心计算机在作业任务列表中检索该作业任务信息，如果该作业任务的后一任务标识为无，则说明该任务是出入库订单中的最后一项任务，当该任务被认领后则该出入库订单中的所有作业任务都已被认领，说明该出入库订单能够完全执行。

S45、中心计算机提取该出入库订单包含的所有任务的认领设备，向各个设备反馈认领成功报文；认领成功报文包括：任务标识、设备标识、前一任务执行设备标识、后一任务执行设备标识。

S46、中心计算机判断是否关机，如果否，则转步骤S41。如果是，则计算机关机并结束任务调度。

S5、仓库设备执行作业任务，向中心计算机和其它设备发布任务执行结果；

具体的，如图6所示，所述步骤S5包括以下子步骤：

S51、仓库设备接收中心计算机反馈的任务认领报文，判断认领报文的状态。

S52、如果是认领成功，则将任务列表中的任务状态修改为已认领，然后转步骤S54。

S53、如果是认领失败，则从任务列表中删除该任务，转步骤S58。

S54、定期检查是否可以开始执行该任务，如果否，转步骤S58，

具体的，任务开始执行的条件为：设备已经接收到该任务的前一任务执行设备发送的完成执行报文，并且该任务为任务列表中状态为已认领的第一项任务。

S55、设备执行该任务，将任务列表中的任务状态修改为开始，向中心计算机发送开始执行报文。

S56、设备执行该任务完成，从任务列表中删除该任务。

S57、设备向中心计算机发送完成执行报文，同时向该任务的后一任务执行设备发送完成执行报文。

S58、设备判断是否关机，如果否，则转步骤S51。

S6、中心计算机接收设备的任务结束执行报文，判断出入库订单完成情况；

具体的，中心计算机接收各个设备的任务结束执行报文，将任务列表中的任务状态修改为完成。如果某一任务的后一任务标识为无，并且该任务的状态为完成，说明该任务所属的出入库订单已全部完成，将该出入库订单归档，从作业任务列表中删除出入库订单的所有任务。

S7、中心计算机定期检查任务列表中各项认领任务的完成情况。

具体的，如果某一项任务超过预测完成时间点后还未收到设备发送的完成执行报文，则认为该任务的执行有问题，向系统报警。

S8、中心计算机判断是否关机，如果不是则转步骤S1。如果是，则计算机关机并结束任务调度。

图7是本发明实施例提供的自动化立体仓库的作业任务调度系统架构图，如图7所示，包括：

订单接收单元710，用于接收用户下发的出入库订单，并根据所述出入库订单建立出入库的作业任务列表；所述作业任务列表包括多个作业任务，每个作业任务的信息包括：任务标识、任务内容、预测完成时间点、发布时间、发布次数、所属出入库订单编号、执行设备类型、执行设备标识、任务状态、前一任务标识以及后一任务标识；所述任务内容为设备执行任务时经过的各个运动地点并执行操作类型的列表，前一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务前必须完成的前一个作业任务的标识，后一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务后应该开始的后一个作业任务的标识；

任务发布单元720，用于从所述作业任务列表中顺序提取作业任务并在设备网络上发布，以便仓库中的设备根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务；每个作业任务可以被多个仓库设备认领，最终从中选择最优的仓库设备作为认领成功设备；

报错处理单元730，用于当某个作业任务无法发布而报错后，若该作业任务所属的出入库订单中仅三分之一以下的作业任务被认领，则认为所述出入库订单无法完成，清除所述出入库订单包含的所有作业任务，向认领了任务的设备发送认领失败报文；若该作业任务所属的出入库订单中三分之一至三分之二的作业任务被认领，则认为所述出入库订单可能完成，清除订单包含的所有作业任务，向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文，然后重新下发出入库订单，如果重新下发出入库订单后该订单的任务发布又报错，则认为所述订单无法完成；若该作业任务所属的出入库订单中三分之二以上的作业任务被认领，则认为所述出入库订单应该完成，则重新发布该作业任务，如果该作业任务重新发布2次后仍然报错，则认为该订单无法完成，清除订单包含的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文；

任务执行单元740，用于当出入库订单中的所有作业任务均被认领后，向认领作业任务的仓库设备发送认领成功标识，以指示各设备执行所认领的作业任务；同时，接收各设备反馈的认领任务执行结果，当检测到出入库订单中的所有任务都已被设备认领并执行完成时，则认为该订单已执行完成。

任务认领判断单元750，用于根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务，具体为：S31，仓库中的设备接收网络中发布的作业任务，判断其是否能够执行该作业任务，如果不能执行则抛弃该作业任务，转步骤S33；如果能够执行则进入步骤S32；S32、设备预测完成该作业任务的时间点，将作业任务写入任务列表；所述任务列表中的任务信息包括：任务标识、任务内容、任务状态、预测完成任务时间点、认领报文发送时间、认领报文发送次数、前一任务执行设备标识以及后一任务执行设备标识；将该任务状态设置为未认领；S33、设备定期检查任务列表中任务状态为未认领的任务；S34、计算任务状态为未认领任务的认领报文发送时间与当前时间的间隔，如果时间间隔小于发送时间阈值，则转步骤S37；如果时间间隔大于等于发送时间阈值，进入步骤S35；S35、判断该作业任务的认领报文发送次数，如果发送次数大于认领阈值，则从任务列表中删除该作业任务，转步骤S37；如果发送次数不大于认领阈值，则进入步骤S36；所述认领阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关；S36、发送该作业任务的认领报文，更新认领报文发送时间和次数；所述认领报文包括：设备标识、任务标识、预测完成任务时间点、设备已认领但未完成的任务数量；S37、判断设备是否关机，如果设备未关机，则转步骤S33，如果设备关机，则该设备不再认领和执行任务。

可以理解的是，图7中各个单元的详细功能实现可参见前述方法实施例中的介绍，在此不做赘述。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化立体仓库的作业任务调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收用户下发的出入库订单，并根据所述出入库订单建立出入库的作业任务列表；所述作业任务列表包括多个作业任务，每个作业任务的信息包括：任务标识、任务内容、预测完成时间点、发布时间、发布次数、所属出入库订单编号、执行设备类型、执行设备标识、任务状态、前一任务标识以及后一任务标识；所述任务内容为设备执行任务时经过的各个运动地点并执行操作类型的列表，前一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务前必须完成的前一个作业任务的标识，后一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务后应该开始的后一个作业任务的标识；

从所述作业任务列表中顺序提取作业任务并在设备网络上发布，以便仓库中的设备根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务；每个作业任务可以被多个仓库设备认领，最终从中选择最优的仓库设备作为认领成功设备；

当某个作业任务无法发布而报错后，若该作业任务所属的出入库订单中仅三分之一以下的作业任务被认领，则认为所述出入库订单无法完成，清除所述出入库订单包含的所有作业任务，向认领了任务的设备发送认领失败报文；若该作业任务所属的出入库订单中三分之一至三分之二的作业任务被认领，则认为所述出入库订单可能完成，清除订单包含的所有作业任务，向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文，然后重新下发出入库订单，如果重新下发出入库订单后该订单的任务发布又报错，则认为所述订单无法完成；若该作业任务所属的出入库订单中三分之二以上的作业任务被认领，则认为所述出入库订单应该完成，则重新发布该作业任务，如果该作业任务重新发布2次后仍然报错，则认为该订单无法完成，清除订单包含的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文；

当出入库订单中的所有作业任务均被认领后，向认领作业任务的仓库设备发送认领成功标识，以指示各设备执行所认领的作业任务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述作业任务列表中顺序提取作业任务并在设备网络上发布，具体为：

定期检索作业任务列表，提取适合发布的作业任务；所述适合发布的作业任务为：当前作业任务的任务状态为未认领，并且前一作业任务的任务状态为已认领；

确定待发布作业任务的发布次数，若次数小于警告阈值，则在设备网络上发布该作业任务；若次数大于等于警告阈值而小于错误阈值，则先报警，以便仓库管理员知道该任务的认领有异常，之后在设备网络上发布该作业任务；若次数大于等于错误阈值，则不发布所述作业任务并报错；在设备网络发布作业任务时，更新发布时间和发布次数；所述警告阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关，所述错误阈值设置为警告阈值的2倍。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仓库中的设备根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务，具体为：

S31，仓库中的设备接收网络中发布的作业任务，判断其是否能够执行该作业任务，如果不能执行则抛弃该作业任务，转步骤S33；如果能够执行则进入步骤S32；

S32、设备预测完成该作业任务的时间点，将作业任务写入任务列表；所述任务列表中的任务信息包括：任务标识、任务内容、任务状态、预测完成任务时间点、认领报文发送时间、认领报文发送次数、前一任务执行设备标识以及后一任务执行设备标识；将该任务状态设置为未认领；

S33、设备定期检查任务列表中任务状态为未认领的任务；

S34、计算任务状态为未认领任务的认领报文发送时间与当前时间的间隔，如果时间间隔小于发送时间阈值，则转步骤S37；如果时间间隔大于等于发送时间阈值，进入步骤S35；

S35、判断该作业任务的认领报文发送次数，如果发送次数大于认领阈值，则从任务列表中删除该作业任务，转步骤S37；如果发送次数不大于认领阈值，则进入步骤S36；所述认领阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关；

S36、发送该作业任务的认领报文，更新认领报文发送时间和次数；所述认领报文包括：设备标识、任务标识、预测完成任务时间点、设备已认领但未完成的任务数量；

S37、判断设备是否关机，如果设备未关机，则转步骤S33，如果设备关机，则该设备不再认领和执行任务。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，仓库中的设备接收网络中发布的作业任务，判断其是否能够执行该作业任务，具体为：

仓库设备根据任务内容、当前已认领但未完成任务数量、自身故障情况以及剩余电量判断能否执行所发布的作业任务；

如果满足如下条件之一，则认为设备无法执行该作业任务：设备无法到达任务内容中指定的起始、中间或结束地点；设备不能完成作业任务指定的操作类型；设备已认领但未完成的任务数量大于该仓库中同类型设备数量的2倍以上；设备切换到人工控制模式，不能由中心计算机自动控制。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所有作业任务均被认领后，向认领作业任务的仓库设备发送认领成功标识，以指示各设备执行所认领的作业任务，具体为：

定期检查接收的作业任务的认领报文；

分析任务认领报文，确定成功认领该任务的设备；根据认领该作业任务的多个设备的任务认领报文，从其中选择最优的仓库设备，作为成功认领该任务的仓库设备，并将设备标识写入任务列表的执行设备标识；若满足以下一或多个条件之后，则认为是最优的仓库设备：预测完成该作业任务时间点最近的仓库设备；第一个认领该作业任务的仓库设备；已认领但未完成任务数量最少的仓库设备；

向认领该作业任务失败的其它仓库设备反馈认领失败报文；

判断该作业任务所属的出入库订单是否能够完全执行；如果无法完全执行，则继续定期检查接收的认领报文；如果可以完全执行，则提取该出入库订单包含的所有作业任务的认领设备，向各个设备反馈认领成功报文；认领成功报文包括：任务标识、设备标识、前一任务执行设备标识以及后一任务执行设备标识。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，判断该作业任务所属的出入库订单是否能够完全执行，具体为：

在作业任务列表中检索该作业任务信息，如果该作业任务的后一作业任务标识为无，则说明该作业任务是出入库订单中的最后一项任务，当该任务被认领后则该出入库订单中的所有作业任务都已被认领，说明该出入库订单能够完全执行，否则认为该出入库订单无法完全执行。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：仓库设备执行作业任务，并在设备网络发布任务执行结果，具体为：

S51、设备接收任务认领报文，判断认领报文的状态；

S52、如果是认领成功，则将任务列表中的任务状态修改为已认领，然后转步骤S54；

S53、如果是认领失败，则从任务列表中删除该任务，转步骤S58；

S54、设备定期检查是否可以开始执行该任务，如果不能开始，转步骤S58；如果可以开始，进入步骤S55；任务开始执行的条件为：设备已经接收到该任务的前一任务执行设备发送的完成执行报文，并且该任务为任务列表中状态为已认领的第一项任务；

S55、设备执行该任务，将任务列表中的任务状态修改为开始，向中心计算机发送开始执行报文；

S56、设备执行该任务完成，从任务列表中删除该任务；

S57、设备向中心计算机发送完成执行报文，同时向该任务的后一任务执行设备发送完成执行报文；

S58、判断设备是否关机，如果未关机，则转步骤S51。

8.一种自动化立体仓库的作业任务调度系统，其特征在于，包括：

订单接收单元，用于接收用户下发的出入库订单，并根据所述出入库订单建立出入库的作业任务列表；所述作业任务列表包括多个作业任务，每个作业任务的信息包括：任务标识、任务内容、预测完成时间点、发布时间、发布次数、所属出入库订单编号、执行设备类型、执行设备标识、任务状态、前一任务标识以及后一任务标识；所述任务内容为设备执行任务时经过的各个运动地点并执行操作类型的列表，前一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务前必须完成的前一个作业任务的标识，后一任务标识为该作业任务所属的出入库订单中，执行该作业任务后应该开始的后一个作业任务的标识；

任务发布单元，用于从所述作业任务列表中顺序提取作业任务并在设备网络上发布，以便仓库中的设备根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务；每个作业任务可以被多个仓库设备认领，最终从中选择最优的仓库设备作为认领成功设备；

报错处理单元，用于当某个作业任务无法发布而报错后，若该作业任务所属的出入库订单中仅三分之一以下的作业任务被认领，则认为所述出入库订单无法完成，清除所述出入库订单包含的所有作业任务，向认领了任务的设备发送认领失败报文；若该作业任务所属的出入库订单中三分之一至三分之二的作业任务被认领，则认为所述出入库订单可能完成，清除订单包含的所有作业任务，向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文，然后重新下发出入库订单，如果重新下发出入库订单后该订单的任务发布又报错，则认为所述订单无法完成；若该作业任务所属的出入库订单中三分之二以上的作业任务被认领，则认为所述出入库订单应该完成，则重新发布该作业任务，如果该作业任务重新发布2次后仍然报错，则认为该订单无法完成，清除订单包含的所有任务，并向认领了订单中任务的设备发送认领失败报文；

任务执行单元，用于当出入库订单中的所有作业任务均被认领后，向认领作业任务的仓库设备发送认领成功标识，以指示各设备执行所认领的作业任务；同时，接收各设备反馈的认领任务执行结果，当检测到出入库订单中的所有任务都已被设备认领并执行完成时，则认为该订单已执行完成。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述任务发布单元定期检索作业任务列表，提取适合发布的作业任务；所述适合发布的作业任务为：当前作业任务的任务状态为未认领，并且前一作业任务的任务状态为已认领；以及确定待发布作业任务的发布次数，若次数小于警告阈值，则在设备网络上发布该作业任务；若次数大于等于警告阈值而小于错误阈值，则先报警，以便仓库管理员知道该任务的认领有异常，之后在设备网络上发布该作业任务；若次数大于等于错误阈值，则不发布所述作业任务并报错；在设备网络发布作业任务时，更新发布时间和发布次数；所述警告阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关，所述错误阈值设置为警告阈值的2倍。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：

任务认领判断单元，用于根据作业任务的信息及设备自身情况判断是否认领对应的任务，具体为：S31，仓库中的设备接收网络中发布的作业任务，判断其是否能够执行该作业任务，如果不能执行则抛弃该作业任务，转步骤S33；如果能够执行则进入步骤S32；S32、设备预测完成该作业任务的时间点，将作业任务写入任务列表；所述任务列表中的任务信息包括：任务标识、任务内容、任务状态、预测完成任务时间点、认领报文发送时间、认领报文发送次数、前一任务执行设备标识以及后一任务执行设备标识；将该任务状态设置为未认领；S33、设备定期检查任务列表中任务状态为未认领的任务；S34、计算任务状态为未认领任务的认领报文发送时间与当前时间的间隔，如果时间间隔小于发送时间阈值，则转步骤S37；如果时间间隔大于等于发送时间阈值，进入步骤S35；S35、判断该作业任务的认领报文发送次数，如果发送次数大于认领阈值，则从任务列表中删除该作业任务，转步骤S37；如果发送次数不大于认领阈值，则进入步骤S36；所述认领阈值与立体仓库中能够认领并执行该作业任务的设备数量有关；S36、发送该作业任务的认领报文，更新认领报文发送时间和次数；所述认领报文包括：设备标识、任务标识、预测完成任务时间点、设备已认领但未完成的任务数量；S37、判断设备是否关机，如果设备未关机，则转步骤S33，如果设备关机，则该设备不再认领和执行任务。

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