[發明專利]倉儲系統中的訂單任務調度方法

有效

• 申請號: 201910353624.4
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110111048B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 李長樂;楊杰;沈八中;裴吳超;王科教
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06Q10/08
• 分類號: G06Q10/08;G06N3/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種倉儲系統中的訂單任務調度方法，所述系統包括中央服務器、分揀站臺、移動機器人和可移動貨架，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)中央服務器將接收到的訂單放入到訂單池中；

(2)未達到滿負荷的分揀站臺向中央服務器發送訂單請求，中央服務器收到分揀站臺的訂單請求后計算訂單處理優先級；實現如下：

2a)通過如下公式計算訂單池中每個訂單相對于該分揀站臺的訂單適應度：

OF_mn＝OG_n×Sta_mG^T

其中，OF_mn為訂單適應度，其表示第n個訂單O_n中商品種類和第m個分揀站臺Sta_m剩余待處理商品種類的相似程度，n∈[1,+∞)；OG_n表示第n個訂單中包含的商品種類，表示為OG_n＝{p₁,p₂,...,p_i,...,p_GS}，GS表示倉庫中所有的商品種類數，Sta_mG表示第m個分揀站臺Sta_m中實時待處理的商品種類，表示為Sta_mG＝{p'₁,p'₂,...,p'_i,...,p'_GS}，T表示轉置；

2b)通過如下公式計算每個訂單相對于分揀站臺的訂單處理優先級：

其中，OP_mnt表示第n個訂單O_n在當前時間t時，針對第m個分揀站臺Sta_m的訂單處理優先級；T_OTol表示訂單處理的容忍時間，α表示權重系數，表示系統收到第n個訂單O_n時的時間；

(3)取出訂單并進行任務合并：

3a)中央服務器根據訂單處理優先級對訂單池中的訂單進行排序，從中取出優先級最高的訂單分配給進行訂單請求的第m個分揀站臺Sta_m；

3b)分揀站臺在請求到新的訂單后，將訂單中的每個具體商品和分揀站臺中尚未處理的任務進行合并，以減少需要完成的具體任務數；

(4)對具體任務進行調度并生成移動機器人的任務隊列：

4a)將待處理的具體任務抽象成一維數組的粒子模型，表述如下：

其中表示第j個移動機器人r_j當前正在執行的任務所對應的貨架位置，如果該機器人當前空閑，則表示其當前所處的位置，j∈[1,N_r]，N_r為當前分揀站臺分配的移動機器人數量，G_i表示第i個具體的任務對應的目標貨架位置，i∈[1,TG]，TG表示需要調度的任務總數；

4b)粒子位置及粒子數量的初始化：

采用啟發式與隨機初始化相結合的方式進行粒子的位置初始化；

采用自適應方式進行粒子群粒子數量的初始化，即根據調度問題的規模大小進行調整，將粒子數量ps設置為粒子長度的兩倍，即ps＝2×||P||，P為粒子模型；

4c)定義任務調度的適應度函數F(P)和粒子的移動速度v：

其中，表示第j個移動機器人r_j在粒子P_q,k的調度方式下運行在貨架之間的距離，N_ru表示實際被調度的移動機器人數量，S_G表示粒子中除去第一個元素后的所有元素的集合；

4d)根據4c)定義的適應度函數計算每個粒子P_q在第k次迭代時的適應度F(P_q,k)，并按如下條件更新Pa_q，P_g：

Pa_q＝P_q,k，s.t.F(P_q,k)＜F(Pa_q)，

P_g＝P_q,k，s.t.F(P_q,k)＜F(P_g)，

其中，q∈[1,ps]，Pa_q表示第q個粒子P_q具有歷史最優值時的粒子位置，P_g表示粒子群中具有全局歷史最優值時的粒子位置，P_q,k表示第k次迭代時第q個粒子P_q的粒子位置；

4e)采用如下更新策略對粒子群中的所有粒子P_q進行更新：

P_q,k+1＝P_q,k+v_q,k+1，

其中表示第k次迭代后第q個粒子P_q的移動速度，v_q,k表示第k次迭代前第q個粒子P_q的移動速度，P_q,k+1表示第k次迭代后第q個粒子P_q的位置，c₁表示對粒子當前速度的信任度，c₂表示對粒子歷史最優位置的信任度，c₃表示對歷史全局最優位置的信任度，c₁，c₂，c₃∈[0,1]；

4f)判斷是否停止迭代：若迭代次數達到設定的最大迭代次數，或多次迭代后P_g沒有得到更新，則停止迭代，執行(5)，否則，返回4d)；

(5)根據P_g生成各移動機器人的任務隊列并分配給各移動機器人，移動機器人根據自身任務隊列的先后順序將指定的貨架搬運到分揀站臺處，該分揀站臺中的每個訂單對應一個訂單包裹箱，分揀人員根據系統的指示從貨架上取下對應的商品放入到系統提示的訂單包裹箱中，完成訂單中對該商品的揀選；

(6)當一個訂單中的所有商品都揀選完成后，即訂單包裹箱已包含該訂單中的所有商品時，分揀人員對該訂單中的商品進行再次驗證，驗證無誤后，由傳送帶或移動機器人將該包裹箱運送到打包發送區進行打包，并向中央服務器請求新的訂單。