一种优化的智能装箱系统技术方案

本发明专利技术提供一种优化的智能装箱系统，包括：数据接收模块；分层模块，其计算每个待装货物的各单维度分别出现的概率，选取概率从大到小的前若干个单维度，并用S1表示，再将集装箱中未装填的三维空间按其各单维度方向分别进行分层，使每层三维空间沿对应分层方向的单维度为S1中的一个；分条模块，其计算每层三维空间适合装入的各待装货物中除最大单维度以外的另外两个单维度分别出现的概率，同时选取概率从大到小的前若干个单维度，用S2表示，再将每层三维空间按除分层方向以外的另外两个单维度方向进行分条，并使每条二维空间沿对应分条方向的单维度为S2中的一个；以及单条装箱模块。本发明专利技术可减小分层和分条操作花费的时间并增加装箱方案的多样性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于物流行业装箱领域，尤其设及一种优化的智能装箱系统。
技术介绍
Ξ维装箱是工业生产中常遇到的问题，在货物装载W及运输过程中，资源W及运 输空间的高效利用是公司间的核屯、竞争力。因此，由于其实际的需求，寻求一种合理有效的 放置策略仍然是研究的重要方向。 在现有技术中，应用最多的是经典集装箱装箱模型，该模型可W简单描述为保证 所有装入集装箱的货物在空间上位置不重叠的情况下，使得集装箱的容积率最大，具体数 学模型如下： 假定集装箱的宽、长、高分别为Wa、H，待装货物的集合为B，待装货物的总数为n， 第i个待装货物的宽、长、高分别为（i= 1，2,…，n)，则有： 阳00引 目标函数：其中，为决策变量，e1= 1表示货物i装入集装箱中，e1= 0则表示货物i未装 入集装箱中。 阳00引约束条件： (Xi+Wi)W,(i=1, 2,…，η)① 从+1>1《L(i= 1，2, ...，η)② W11] (Zi+hi)ei《Η,(i= 1，2, ···，〇)③e;=Oorl,X0,y0,Z0,(i=1,2,…，η)⑧ 其中，Xi，yi，Zi为决策变量，分别表示货物i在集装箱内的坐标，集装箱坐标轴如 图1所示；Pi表示为货物i放置在集装箱中包含的坐标点集。约束①、②、③分别表示所有 装载入集装箱的货物不能超出集装箱的体积范围之外；约束④定义了装入集装箱的货物所 占用的空间点集；约束⑥表示任意两个装入集装箱的货物空间上没有位置重叠；约束⑧限 制了所有决策变量的取值范围。 针对W上经典集装箱装箱模型，有如下几点说明： (1)该问题是针对集装箱装箱而言，也就是若干货物仅仅装入单个集装箱，若货物 多余，装入部分货物，反之则全部装入； (2)货物的Ξ维坐标轴与集装箱的Ξ维坐标轴平行，不允许货物倾斜放置； (3)货物可W沿着坐标轴任意翻转，但最终坐标原点跟集装箱坐标原点的定义一 致，均为Ξ维空间内的左前下点，如图2所示； (4)若某些货物由于本身货物原因不能翻转，或者只能针对某几个坐标轴翻转，加 入该约束条件后的模型仍然称为经典集装箱装箱模型，因为该模型并未加入除了体积约束 之外的约束（如货物重量，货物价值等）。 在经典集装箱装箱模型的基础上，又发展出了另一种装箱算法，即，传统的搁墙式 算法，该算法的主要过程是首先按照集装箱的y轴分为长度不同的若干个层，然后对各层 内进行分条，最后对层内的条进行单条装箱。然而，传统的搁墙式算法在分层和分条时均采 用定分支捜索算法，每层的长度和每条的高度均是从各待装货物的全部单维度中随机选择 出预先设置好的分支宽度数，如果所有待装货物尺寸均很小，运样捜索树的分支就会很大， 从而使得分层和分条操作花费过多的计算时间；而且，该算法仅在集装箱Ξ维空间中的一 个方向进行分层，使得装箱解决方案缺乏多样性。 此外，目前市面上的装箱软件仍需用户手动编辑，将数据导出至excel,单机版装 箱软件系统不提供高级服务，需另收取相应的版权费，而服务器版装箱软件虽可W满足用 户的高级需求，计算能力强，但要求用户支付高额的购置服务器费用。综上所述，无论业务 量多少，用户都需支付额外费用，对用户产生经济上的损失；另一方面，软件中使用的算法 并未达到最优，无法达到最高的工作效率，进一步扩大了用户的损失。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于传统搁墙式算法的优 化的智能装箱系统，W减小分层和分条操作花费的时间并增加装箱方案的多样性。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种优化的智能装箱系统，用于实现若干矩形的待装货物在集装箱内的Ξ维装 箱，该智能装箱系统包括： 一数据接收模块，其设置为接收外围输入的各所述待装货物分别对应的Ξ个单维 度、W及所述集装箱中未装填的Ξ维空间所对应的Ξ个单维度； 一连接至所述数据接收模块的分层模块，其设置为计算各个所述待装货物的各单 维度分别出现的概率，并将所有单维度按各自对应的概率从大到小依次排列后记为集合S， 同时选取集合S中前若干个单维度，并用Si表示所述前若干个单维度的集合，再将所述集 装箱中未装填的Ξ维空间按其各单维度方向分别进行分层W分成若干层Ξ维空间，并使每 层Ξ维空间沿对应分层方向的单维度为集合Si中的一个，然后选择每层Ξ维空间适合装入 的所述待装货物，并使每层Ξ维空间适合装入的各所述待装货物的Ξ个单维度中最大单维 度的方向对应该层Ξ维空间的分层方向设置； 一连接至所述分层模块的分条模块，其设置为计算每层Ξ维空间适合装入的各所 述待装货物中除最大单维度W外的另外两个单维度分别出现的概率，并将所有单维度按各 自对应的概率从大到小依次排列后集合s'，同时选取集合s'中前若干个单维度，并用S2 表示所述前若干个单维度的集合，再将每层Ξ维空间按除所述分层方向W外的另外两个单 维度方向进行分条w分成若干条二维空间，并使每条二维空间沿对应分条方向的单维度为 集合S2中的一个，然后选择每条二维空间适合装入的所述待装货物，并使每条二维空间适 合装入的各所述待装货物的Ξ个单维度中次大单维度的方向对应该条二维空间的分条方 向设置；化及 一连接至所述分条模块的单条装箱模块，其设置为在使每条二维空间适合装入的 各所述待装货物的最大单维度的方向对应相应分层方向设置、次大单维度的方向对应相应 分条方向设置的前提下，选择其中若干所述待装货物装入每条二维空间中，W使每条二维 空间中装入的所述待装货物的容积率最大。 进一步地，所述智能装箱系统还包括一连接至所述分层模块的重量约束模块，其 设置为控制所述集装箱中装入的全部所述待装货物的总重量不大于预设的总重量。 进一步地，所述智能装箱系统还包括一连接至所述分层模块的价值约束模块，其 设置为控制所述集装箱中装入的全部所述待装货物的总价值不大于预设的总价值。 优选地，所述智能装箱系统基于云服务器实现。 本专利技术带来如下技术效果： (1)本专利技术在分层和分条模块中采用概率优先捜索算法，与传统搁墙式算法中的 定分支捜索算法相比，计算速度大大提升，可W适应较大量待装货物装箱。 (2)本专利技术在集装箱Ξ维空间中的Ξ个方向同时进行广义的层划分，即在保证集 装箱两个单维度不变的情况下，通过改变剩余一个单维度的值形成的空间，与传统搁墙式 算法中只在集装箱长度方向上进行层划分的方案相比，增加了集装箱解决方案的多样性。 (3)本专利技术将重量、价值等约束列入考虑的范围，解决W往算法在解决集装箱装箱 问题时无法考虑到多重约束的情况，避免集装箱因超重等带来的安全问题，并且能够更好 地提高码头在实际生产中的综合效益。 (4)本专利技术基于云服务器实现，能够W低廉的价格帮助企业公司扩大服务规模，提 供虚拟化服务，满足不同用户的需求，保证高可靠性和通用性。【附图说明】 图1为集装箱的示意图；当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种优化的智能装箱系统，用于实现若干矩形的待装货物在集装箱内的三维装箱，其特征在于，该智能装箱系统包括：一数据接收模块，其设置为接收外围输入的各所述待装货物分别对应的三个单维度、以及所述集装箱中未装填的三维空间所对应的三个单维度；一连接至所述数据接收模块的分层模块，其设置为计算各个所述待装货物的各单维度分别出现的概率，并将所有单维度按各自对应的概率从大到小依次排列后记为集合S，同时选取集合S中前若干个单维度，并用S1表示所述前若干个单维度的集合，再将所述集装箱中未装填的三维空间按其各单维度方向分别进行分层以分成若干层三维空间，并使每层三维空间沿对应分层方向的单维度为集合S1中的一个，然后选择每层三维空间适合装入的所述待装货物，并使每层三维空间适合装入的各所述待装货物的三个单维度中最大单维度的方向对应该层三维空间的分层方向设置；一连接至所述分层模块的分条模块，其设置为计算每层三维空间适合装入的各所述待装货物中除最大单维度以外的另外两个单维度分别出现的概率，并将所有单维度按各自对应的概率从大到小依次排列后集合S′，同时选取集合S′中前若干个单维度，并用S2表示所述前若干个单维度的集合，再将每层三维空间按除所述分层方向以外的另外两个单维度方向进行分条以分成若干条二维空间，并使每条二维空间沿对应分条方向的单维度为集合S2中的一个，然后选择每条二维空间适合装入的所述待装货物，并使每条二维空间适合装入的各所述待装货物的三个单维度中次大单维度的方向对应该条二维空间的分条方向设置；以及一连接至所述分条模块的单条装箱模块，其设置为在使每条二维空间适合装入的各所述待装货物的最大单维度的方向对应相应分层方向设置、次大单维度的方向对应相应分条方向设置的前提下，选择其中若干所述待装货物装入每条二维空间中，以使每条二维空间中装入的所述待装货物的容积率最大。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁航，王超，束金龙，周文骐，刘民航，
申请(专利权)人：上海东源计算机自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31