本發(fā)明涉及物流倉儲領域，特別涉及一種基于組合優(yōu)化的倉儲管理方法。
背景技術：
對于自動化立體倉庫來說，固定貨位是最為廣泛的一種存儲設備。不同貨位貨物的存取頻率可能會存在較大差別，對不同貨位上的貨物進行存取所花費的時間是不同的，因而需要依據(jù)貨位信息對貨物進行動態(tài)地貨位分配調整，以保證貨位穩(wěn)定并提高貨物存取效率。而良好的貨位管理可以降低倉庫中貨物搬運的成本、提高存儲效率、為倉庫的管理帶來方便。因此，一個更為優(yōu)化的貨位管理方法將是倉儲管理系統(tǒng)的核心競爭力。
上述背景技術內容僅用于幫助理解本申請，而并不代表承認或認可所提及的任何內容屬于相對于本申請的公知常識的一部分。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于：解決倉庫貨位如何高效儲存貨物的問題。針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種基于組合優(yōu)化的倉儲管理方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：
一種基于組合優(yōu)化的倉儲管理方法，包括以下步驟：
s101.采集目標倉庫信息、待出入庫貨物設定信息以及待出入庫貨物的最大可提前出入庫時間、最大可推遲出入庫時間和貨物存取機械的移動速率；
s102.根據(jù)貨位固有參考值，對貨位存儲優(yōu)先級進行排序，得到優(yōu)先級由高到低的貨位序列；
s103.對目標倉庫信息、待出入庫貨物設定信息和貨物存取機械的移動速率使用動態(tài)組合貪心算法，將所有貨物分組得到貨物組合序列，依次匹配貨位序列，最終得出貨位序列與貨物組合序列的匹配關系；
s104.使用示性函數(shù)分別將貨物組合序列和貨位序列的匹配關系表示為各區(qū)域包含貨位所屬區(qū)域信息的區(qū)域貨位序列和區(qū)域貨物組合序列的匹配關系；
s105.對待出入庫貨物的最大可提前出入庫時間、最大可推遲出入庫時間、具體區(qū)域貨位序列和貨物組合序列依據(jù)效用函數(shù)進行重新匹配，得到效用函數(shù)的取值為最大時的優(yōu)化區(qū)域貨物組合序列，最終得到區(qū)域貨位序列與優(yōu)化區(qū)域貨物組合序列的匹配關系。
更進一步的方案為：目標倉庫信息包括目標倉庫出口位置，貨位編號，以及貨位的到期時間、相對倉庫出口位置的平面坐標和貨位所屬區(qū)域；待出入庫貨物設定信息包括貨物編號、貨物的計劃入庫時間、計劃出庫時間。
更進一步的方案為：貨位固有參考值包括貨位到倉庫出口位置的p-范數(shù)、貨位到倉庫出口位置的實際路徑路程、貨物存取機械從出口位置移動到該貨位的時間或者功耗值。
更進一步的方案為：步驟s103的動態(tài)組合貪心算法具體步驟為：
s201.計算貨物實際入庫時間g(j)(s)和實際出庫時間g(j)(e)，所述
g(j)(s)＝g(j)(s')+(qf(1)(h),qf(1)(w))/v，
g(j)(e)＝g(j)(e')+d(qf(1)(h),qf(1)(w))/v，其中
d(qf(1)(h),qf(1)(w))表示倉庫出口到貨位qf(1)平面坐標
(qf(1)(h),qf(1)(w))的路徑長度,v為貨物存取機械的移動速率，
g(j)(s')為計劃入庫時間，g(j)(e')為計劃出庫時間；
s202.運用條件g(j)(s)>qf(1)(e)，篩選得到預選存儲優(yōu)先級最高貨位qf(1)的貨物集合sg(1)＝{g(j)|g(j)(s)>qf(1)(e)，j＝1,2,…,j為貨物編號}；g(j)(s)為貨物g(j)的實際入庫時間，qf(1)(e)為預選存儲優(yōu)先級最高貨位qf(1)的到期時間；
s203.將貨物集合sg(1)內的兩兩貨物組合，形成對應的計劃入庫時間、計劃出庫時間組合，再運用時間負荷函數(shù)選取時間負荷函數(shù)值最小的貨物組合cg(1)，貨物組合cg(1)與貨物集合sg(1)內剩余的單個貨物組合，再形成對應的計劃入庫時間和計劃出庫時間組合，再運用時間負荷函數(shù)選取時間負荷函數(shù)值最小的貨物組合cg(2)，直到時間負荷函數(shù)值恒為+∞時停止，得到貨物組合asp(1)；所述貨物g(j1),g(j2)的時間負荷函數(shù)：
g(j1),g(j2)為貨物集合sg(1)中的兩個貨物，g(j1)(s),g(j1)(e)分別為編號為j1的貨物g(j1)對應的實際入庫時間和實際出庫時間；
g(j2)(s),g(j2)(e)分別為編號為j2的貨物g(j2)對應的實際入庫時間和實際出庫時間；對于貨物組合cg(x)和貨物g(j)的時間負荷函數(shù):
f(cg(x),g(j))＝f(g(x)',g(j))
其中g(x)'(s)＝min{g(y)'(s)|g(y)'∈cg(i)}，
g(x)'(e)＝min{g(y)'(e)|g(y)'∈cg(i)},g(x)'(s),g(x)'(e)分別為貨物g(x)'對應的計劃入庫時間和計劃出庫時間；貨位優(yōu)先級序列最高的貨位為qf(1)，則qf(1)與貨物存儲集合asp(1)相匹配；
s203.依據(jù)步驟s202，依次得到貨位qf(2),…,qf(i)對應的貨物組合asp(2),…,asp(i),進一步得到貨物組合序列asp(1),asp(2),…,asp(i)與貨位優(yōu)先級依次降低的貨位優(yōu)先級序列qf(1),qf(2),…,qf(i)相對應匹配。
更進一步的方案為：步驟s104.的具體實現(xiàn)步驟為：
s301.令qf(1)(a),qf(2)(a),…,qf(i)(a)為貨位qf(1),qf(2),…,
qf(i)所屬區(qū)域編號；
s302.根據(jù)示性函數(shù)得到區(qū)域貨位優(yōu)先級序列
sf(a)＝{qf(k)|δ(a,qfa(k))＝1，k＝1,2,…,i}；優(yōu)化區(qū)域貨物組合序列
bsp(a)＝{asp(k)|δ(a,qfa(k))＝1，k＝1,2,…,i},a表示區(qū)域代號，a∈sfa；sfa＝{f(k)(a)|k＝1,2,…,i；},k為貨位編號；示性函數(shù)：
更進一步的方案為：步驟s105的具體步驟為：
s401.令sf(a)(x0)為區(qū)域a所屬的貨位優(yōu)先級序列sf(a)中第x0的貨位，bsp(a)(x0)為sf(a)(x0)對應貨物組合，其中x＝1,2,…,x；
s402.設區(qū)域sf(a)(x)對應貨物組合為bsp(a)(σ(x))，其中σ(x)表示將集合{1,2,…,x}的順序轉換為{σ(1),σ(2),…,σ(x)}，x＝1,2,…,x；則此時存取機械存取區(qū)域a的貨物時滿足效用函數(shù)，效用函數(shù)為：
其中|bsp(a)(σ(x))|表示貨物組合bsp(a)(σ(x))中的貨物數(shù)量，d(sf(a)(x)(h),sf(a)(x)(w))表示貨位sf(a)(x)相對倉庫出口位置的實際路徑距離，其中g(g(j1),g(j2))為貨物g(j1),g(j2)路徑關聯(lián)度函數(shù):
w＝min{d(setf(a)l(x1),setf(a)w(x1)),d(setf(a)l(σ(x2)),setf(a)w(σ(x2)))}，
g(j1)(s)＝g(j1)(s′)+d(sf(a)(x1)(h)sf(a)(x1)(w))/v，
g(j1)(e)＝g(j1)(e′)+d(sf(a)(x1)(h),sf(a)(x1)(w))/v，
g(j2)(s)＝g(j2)(s′)+d(sf(a)(x2)(h),sf(a)(x2)(w))/v，
g(j2)(e)＝g(j2)(e′)+d(sf(a)(x2)(h),sf(a)(x2)(w))/v，
g(j1)(s')、g(j1)(e')、g(j1)(s)、g(j1)(e)、g(j1)(p)、g(j1)(g)分別為編號為j1的貨物g(j1)對應的計劃入庫時間、計劃出庫時間、實際入庫時間、實際出庫時間、最大可提前出入庫時間和最大可推遲出入庫時間；g(j2)(s')、g(j2)(e')、g(j2)(s)、g(j2)(e)、g(j2)(p)、g(j2)(g)分別為編號為j2的貨物g(j2)對應的計劃入庫時間、計劃出庫時間、、實際入庫時間、實際出庫時間、最大可提前出入庫時間和最大可推遲出入庫時間；
(sf(a)(x1)(h),sf(a)(x1)(w)),(sf(a)(x2)(h),sf(a)(x2)(w))分別表示貨位sf(a)(x1)和sf(a)(x2)相對倉庫出口位置的平面坐標，
d(sf(a)(x1)(h),sf(a)(x1)(w)),d(sf(a)(x2)(h),sf(a)(x2)(w))分別表示貨位sf(a)(x1)和sf(a)(x2)相對倉庫出口位置的實際路徑距離，v為貨物存取機械的移動速率；
s403.當σ＝σ|a時為區(qū)域a中的貨物存取機械的效用函數(shù)w(a)(σ)最大，則在區(qū)域a中區(qū)域貨位序列
sf(a)＝{sf(a)(1),sf(a)(2),…,sf(a)(x)}與優(yōu)化區(qū)域物組合序列
csp(a)＝{bsp(a)(σ|a(1)),bsp(a)(σ|a(2)),…,bsp(a)(σ|a(x))}相匹配；σ為x元置換函數(shù)，σ(x)及σ|a(x)為確定的值，x＝1,2,…,x。
綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明實現(xiàn)了倉庫貨位如何高效的儲存貨物即域貨位優(yōu)先級序列與優(yōu)化區(qū)域貨物集合序列匹配關系的技術難題，并進一步優(yōu)化了不同區(qū)域間貨位關系，實現(xiàn)了貨物存入倉庫貨位的最優(yōu)分配，提高了貨物的存取效率。
附圖說明
圖1為發(fā)明的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1
圖1示出了，一種基于組合優(yōu)化的倉儲管理方法，包括以下步驟：
s101.采集目標倉庫信息、待出入庫貨物設定信息以及待出入庫貨物的最大可提前出入庫時間、最大可推遲出入庫時間和貨物存取機械的移動速率；
s102.根據(jù)貨位固有參考值，對貨位存儲優(yōu)先級進行排序，得到優(yōu)先級由高到低的貨位序列；
s103.對目標倉庫信息、待出入庫貨物設定信息和貨物存取機械的移動速率使用動態(tài)組合貪心算法，將所有貨物分組得到貨物組合序列，依次匹配貨位序列，最終得出貨位序列與貨物組合序列的匹配關系；
s104.使用示性函數(shù)分別將貨物組合序列和貨位序列的匹配關系表示為各區(qū)域包含貨位所屬區(qū)域信息的區(qū)域貨位序列和區(qū)域貨物組合序列的匹配關系；
s105.對待出入庫貨物的最大可提前出入庫時間、最大可推遲出入庫時間、具體區(qū)域貨位序列和貨物組合序列依據(jù)效用函數(shù)進行重新匹配，得到效用函數(shù)的取值為最大時的優(yōu)化區(qū)域貨物組合序列，最終得到區(qū)域貨位序列與優(yōu)化區(qū)域貨物組合序列的匹配關系。
更進一步的方案為：目標倉庫信息包括目標倉庫出口位置，貨位編號，以及貨位的到期時間、相對倉庫出口位置的平面坐標和貨位所屬區(qū)域；待出入庫貨物設定信息包括貨物編號、貨物的計劃入庫時間、計劃出庫時間。
更進一步的方案為：貨位固有參考值包括貨位到倉庫出口位置的p-范數(shù)、貨位到倉庫出口位置的實際路徑路程、貨物存取機械從出口位置移動到該貨位的時間或者功耗值。
更進一步的方案為：步驟s103的動態(tài)組合貪心算法具體步驟為：
s201.計算貨物實際入庫時間g(j)(s)和實際出庫時間g(j)(e)，所述
g(j)(s)＝g(j)(s')+(qf(1)(h),qf(1)(w))/v，
g(j)(e)＝g(j)(e')+d(qf(1)(h),qf(1)(w))/v，其中
d(qf(1)(h),qf(1)(w))表示倉庫出口到貨位qf(1)平面坐標
(qf(1)(h),qf(1)(w))的路徑長度,v為貨物存取機械的移動速率，
g(j)(s')為計劃入庫時間，g(j)(e')為計劃出庫時間；
s202.運用條件g(j)(s)>qf(1)(e)，篩選得到預選存儲優(yōu)先級最高貨位qf(1)的貨物集合sg(1)＝{g(j)|g(j)(s)>qf(1)(e)，j＝1,2,…,j為貨物編號}；g(j)(s)為貨物g(j)的實際入庫時間，qf(1)(e)為預選存儲優(yōu)先級最高貨位qf(1)的到期時間；
s203.將貨物集合sg(1)內的兩兩貨物組合，形成對應的計劃入庫時間、計劃出庫時間組合，再運用時間負荷函數(shù)選取時間負荷函數(shù)值最小的貨物組合cg(1)，貨物組合cg(1)與貨物集合sg(1)內剩余的單個貨物組合，再形成對應的計劃入庫時間和計劃出庫時間組合，再運用時間負荷函數(shù)選取時間負荷函數(shù)值最小的貨物組合cg(2)，直到時間負荷函數(shù)值恒為+∞時停止，得到貨物組合asp(1)；所述貨物g(j1),g(j2)的時間負荷函數(shù)：
g(j1),g(j2)為貨物集合sg(1)中的兩個貨物，g(j1)(s),g(j1)(e)分別為編號為j1的貨物g(j1)對應的實際入庫時間和實際出庫時間；
g(j2)(s),g(j2)(e)分別為編號為j2的貨物g(j2)對應的實際入庫時間和實際出庫時間；對于貨物組合cg(x)和貨物g(j)的時間負荷函數(shù):
f(cg(x),g(j))＝f(g(x)′,g(j))
其中g(x)'(s)＝min{g(y)'(s)|g(y)'∈cg(i)}，
g(x)'(e)＝min{g(y)'(e)|g(y)'∈cg(i)},g(x)'(s),g(x)'(e)分別為貨物g(x)'對應的計劃入庫時間和計劃出庫時間；貨位優(yōu)先級序列最高的貨位為qf(1)，則qf(1)與貨物存儲集合asp(1)相匹配；
s203.依據(jù)步驟s202，依次得到貨位qf(2),…,qf(i)對應的貨物組合asp(2),…,asp(i),進一步得到貨物組合序列asp(1),asp(2),…,asp(i)與貨位優(yōu)先級依次降低的貨位優(yōu)先級序列qf(1),qf(2),…,qf(i)相對應匹配。
更進一步的方案為：步驟s104.的具體實現(xiàn)步驟為：
s301.令qf(1)(a),qf(2)(a),…,qf(i)(a)為貨位qf(1),qf(2),…,
qf(i)所屬區(qū)域編號；
s302.根據(jù)示性函數(shù)得到區(qū)域貨位優(yōu)先級序列
sf(a)＝{qf(k)|δ(a,qfa(k))＝1，k＝1,2,…,i}；優(yōu)化區(qū)域貨物組合序列
bsp(a)＝{asp(k)|δ(a,qfa(k))＝1，k＝1,2,…,i},a表示區(qū)域代號，a∈sfa；sfa＝{f(k)(a)|k＝1,2,…,i；},k為貨位編號；示性函數(shù)：
更進一步的方案為：步驟s105的具體步驟為：
s401.令sf(a)(x0)為區(qū)域a所屬的貨位優(yōu)先級序列sf(a)中第x0的貨位，bsp(a)(x0)為sf(a)(x0)對應貨物組合，其中x＝1,2,…,x；
s402.設區(qū)域sf(a)(x)對應貨物組合為bsp(a)(σ(x))，其中σ(x)表示將集合{1,2,…,x}的順序轉換為{σ(1),σ(2),…,σ(x)}，x＝1,2,…,x；則此時存取機械存取區(qū)域a的貨物時滿足效用函數(shù)，效用函數(shù)為：
其中|bsp(a)(σ(x))|表示貨物組合bsp(a)(σ(x))中的貨物數(shù)量，d(sf(a)(x)(h),sf(a)(x)(w))表示貨位sf(a)(x)相對倉庫出口位置的實際路徑距離，其中g(g(j1),g(j2))為貨物g(j1),g(j2)路徑關聯(lián)度函數(shù):
w＝min{d(setf(a)l(x1),setf(a)w(x1)),d(setf(a)l(σ(x2)),setf(a)w(σ(x2)))}，
g(j1)(s)＝g(j1)(s′)+d(sf(a)(x1)(h)sf(a)(x1)(w))/v，
g(j1)(e)＝g(j1)(e′)+d(sf(a)(x1)(h),sf(a)(x1)(w))/v，
g(j2)(s)＝g(j2)(s′)+d(sf(a)(x2)(h),sf(a)(x2)(w))/v，
g(j2)(e)＝g(j2)(e′)+d(sf(a)(x2)(h),sf(a)(x2)(w))/v，
g(j1)(s')、g(j1)(e')、g(j1)(s)、g(j1)(e)、g(j1)(p)、g(j1)(g)分別為編號為j1的貨物g(j1)對應的計劃入庫時間、計劃出庫時間、實際入庫時間、實際出庫時間、最大可提前出入庫時間和最大可推遲出入庫時間；g(j2)(s')、g(j2)(e')、g(j2)(s)、g(j2)(e)、g(j2)(p)、g(j2)(g)分別為編號為j2的貨物g(j2)對應的計劃入庫時間、計劃出庫時間、、實際入庫時間、實際出庫時間、最大可提前出入庫時間和最大可推遲出入庫時間；
(sf(a)(x1)(h),sf(a)(x1)(w)),(sf(a)(x2)(h),sf(a)(x2)(w))分別表示貨位sf(a)(x1)和sf(a)(x2)相對倉庫出口位置的平面坐標，
d(sf(a)(x1)(h),sf(a)(x1)(w)),d(sf(a)(x2)(h),sf(a)(x2)(w))分別表示貨位sf(a)(x1)和sf(a)(x2)相對倉庫出口位置的實際路徑距離，v為貨物存取機械的移動速率；
s403.當σ＝σ|a時為區(qū)域a中的貨物存取機械的效用函數(shù)w(a)(σ)最大，則在區(qū)域a中區(qū)域貨位序列sf(a)＝{sf(a)(1),sf(a)(2),…,sf(a)(x)}與優(yōu)化區(qū)域物組合序列csp(a)＝{bsp(a)(σ|a(1)),bsp(a)(σ|a(2)),…,bsp(a)(σ|a(x))}相匹配；σ為x元置換函數(shù)，σ(x)及σ|a(x)為確定的值，x＝1,2,…,x。
實施例2
在實施例一的基礎上，選取四個貨位和四個貨物進行方法的演示。存儲有貨物存取機械存取效率由高到低f1、f2、f3、f4一排共四個貨位以及g1、g2、g3、g4四個貨物，每個貨位能且僅能容納一件貨物，且貨位均為空置狀態(tài)，貨物存取機械從倉庫出入口到f1貨位，從f1貨位到f2貨位，f2貨位到f3貨位，f3貨位到f4貨位的單程搬運時間和移動時間為均為5min，貨物的入庫時間提前或推遲的可接受范圍t＝10min。其中原始出入庫計劃：g1s＝09:30，g1e＝13:00，g2s＝14:15，g2e＝18:00，g3s＝12:45，g3e＝16:00，g4s＝15:30，g4e＝20:15。
對所有待入庫貨物兩兩組合，得到(g1,g2)、(g1,g3)、(g1,g4)、(g2,g3)、(g2,g4)和(g3,g4)，并分別計算其對于貨位f1的時間負荷：f(g1,g2)＝08:30，f(g1,g3)＝+∞，f(g1,g4)＝10:45，f(g2,g3)＝+∞，f(g2,g4)＝+∞，f(g3,g4)＝+∞。即貨物組合(g1,g2)及(g1,g4)可行，而f(g1,g2)<f(g1,g4)。令g12＝(g1,g2)，則g12為時間負荷最小的貨物組合，則g12s＝min{g1s,g2s}＝09:30，g12e＝max{g1e,g2e}＝16:00。
將g12與剩余待入庫貨物g3、g4逐個進行組合，得到貨物組合(g12,g3)和(g12,g4)。而f(g12,g3)＝+∞，f(g12,g4)＝+∞，于是貨物組合(g12,g3)和(g12,g4)均不可行。
貨物組合(g1,g2)、g3、g4按照原出入庫計劃分別放置于f1、f2、f3三個貨位，由于倉庫實際區(qū)域劃分貨位f1、f2屬于同一區(qū)域，f3屬于另一區(qū)域。計算(g1,g2)與g3的貨物存取機械路徑的重復率，遍歷貨物存取機械出入庫路徑組合，只有貨物g3的入庫時間12:45與貨物的出庫時間13:00極為接近，只需將貨物g3的入庫時間延后10min(小于t)，則貨物存取機械12:45開始搬運貨物g3，12:55將貨物g3放入貨位f2，13:00到達貨位f1將貨物g1出庫。而倘若將(g1,g2)放入f2貨位g3放入g1貨位，反而沒有可以組合的貨物存取機械出入庫方案。于是沒有理由將(g1,g2)與g3儲存的貨位互換。于是優(yōu)化后的貨物儲存解決方案仍是將貨物組合(g1,g2)、g3、g4按照原出入庫計劃時間分別放置于f1、f2、f3三個貨位。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。