用于物流的订单排序优化方法技术

本发明专利技术提供用于物流的订单排序优化方法。其过程包括，确定订单中商品的取货货柜。由于同一类商品可能存放在多个不同的货柜中，在进行订单排序优化之前，根据订单中的商品保质期、订单中商品所在货柜的商品剩余数量或货柜的远近距离去确定订单中相应商品应从哪个货柜中取出；对于确定了商品的取货货柜后的订单进行优化排序。本发明专利技术运用进化计算的优化方法对订单进行优化排序，使具有相同商品的订单尽量排在相邻位置，从而可以重复利用已取出商品，避免来回运输商品而造成排单效率的低下。利用所构建的学习小组概念扩大算法搜索范围，使优化计算避免陷入局部最优，也使得收敛精度大大增加。本发明专利技术解决了物流过程订单商品的取货效率最优的问题。

【技术实现步骤摘要】
用于物流的订单排序优化方法
本专利技术涉及用于利用机器人自动化存取仓库内货物的物流系统，具体涉及用于物流的订单排序优化方法。
技术介绍
目前，智能仓储是根据订单的需求，仓库后台将订单进行分类汇总，然后用机器人将商品所在货柜从仓储区拣取出来，并运送到货物分拣区，最后由分拣区域的工作人员从货柜的SKU中分拣出当前订单所需商品的数量，订单完成后装箱出库。在现有技术中，承担以上功能的典型例子为亚马逊的kiva机器人，但由于机器人一次性是取整个货架，而货架上的其他物品并非都是此次订单所需要的，那些不需要的商品由于无法被其他订单所使用，因此会导致效率变差。
技术实现思路
鉴于目前存在的订单中商品无法被并发使用而导致的效率变差问题，本专利技术提供用于物流的订单排序优化方法即基于进化算法的智能仓储订单排序的方法，其技术方案如下。用于物流的订单排序优化方法，其具体包括：对仓库存储系统与物品存放进行布局；获取当前仓库库存信息及需进行处理的订单内容；对订单进行排序优化，排序优化过程包括：(1)由于同一类商品可能存放在多个不同的货柜中，在进行订单排序优化之前，根据订单中的商品保质期、订单中商品所在货柜的商品剩余数量或货柜的远近距离去确定订单中相应商品应从哪个货柜中取出；(2)对于确定了商品的取货货柜后的订单进行优化排序，为了减小商品的来回运输，提高商品取出后的使用效率和次数，运用进化计算的优化方法对订单进行优化排序，使具有相同商品的订单尽量排在相邻位置，从而可以重复利用已取出商品，避免来回运输商品而造成排单效率的低下。本专利技术以小组学习的改进教学算法为优化工具，构建学习小组概念扩大算法搜索范围，使优化计算避免陷入局部最优，也使得收敛精度大大增加。进一步地，所述对仓库存储系统与物品存放进行布局具体是：仓库中存放有mxn个货柜，n为行数，m为列数；每个货柜有自己的ID号；以仓库的一个位置为坐标原点建立坐标系，在该坐标系统中每个货柜的位置定义为(Pxi，Pyi)，Pxi和Pyi为该货柜与坐标轴的距离，i为货柜的ID编号；所述距离以米为单位；在每个货柜上有一个或多个SKU(stockkeepingunit的简称，为库存进出计量的基本单元，以件、盒、托盘等为单位)，每个SKU中存放同一种类的商品；仓库中存在SP个分拣口，每个分拣口同时能分拣OrderNum个订单，只有当某一分拣订单被完成时，才能往分拣口加入下一个被分拣的订单；第i个分拣口在坐标系中对应坐标定义为(POxi，POyi)；物流自动化采用机器人将货柜从仓储区送到每个分拣口，分拣人员从中取出所需的商品后，机器人即马上将货柜运走，而该商品可能在随后的订单中仍被需要，这样将花费大量的搬运时间成本，因此给每个分拣口配一个s1xs2的缓存架，即该缓存架包含s1层，每层具有s2个格子，用于缓存货柜，机器人将货柜从仓储区送到每个分拣台并分拣；仓库存储系统的后台服务器判断该货柜中的商品在随后k个订单内是否被再次需要分拣，若不需要，则机器人将其运回货架；否则，则放入缓存架中，以备之后的需要该货柜中商品的订单在分拣时直接取用；若放入缓存架后缓存架不满，则直接放入；若放入后缓存架满了，则对缓存柜s1xs2个格中的货柜判断哪一个货柜中的商品会被随后的订单序列最晚被需要，则机器人将该货柜送回仓储区；从而保证在整个分拣过程中，缓存柜至少有一个格是空着的。进一步地，所述获取当前仓库库存信息及需进行处理的订单内容具体包括：获取物流初始信息，该初始信息包括当前仓库商品库存信息、分拣口当前仍未分拣完的订单信息、需优化的订单和订单信息；所述当前仓库商品库存信息具体包括获取仓库中所有的货柜ID及其坐标、每个货柜包括的SKU数量及每个SKU内存放商品的商品ID、商品数量与商品保质日期；所述的获取分拣口当前仍未分拣完的订单信息具体包括获取每个分拣口未完成的订单数量、这些订单所包含的商品ID及商品所需数量、此时缓存架中的货柜ID；所述的获取需优化的订单和订单信息具体如下：需优化的订单的获取过程为：一批次处理N张订单的排序优化，订单的优化按照先下单先排序的准则进行；首先从N个订单中获取分拣商品ID和商品数量，判断需分拣的每种商品的库存量是否满足需求，若满足，此N个订单进行入待排序状态；若任意一种或多种商品库存量不够，则提醒仓储管理人员进行补货，并将此N个订单顺延到下一次再进行排序优化；同时重新提取随后N个订单对其信息商品库存的上述判断，否则重复上面的步骤直至N个订单的所需商品数量库存均能满足为止；需优化订单的信息包括N个订单中每个订单所包含的商品ID及商品所需数量；订单在读取时按读取顺序对其进行1,…,N编号；在N个订单中被需要的所有商品各自被存放的货柜的ID。进一步地，所述步骤(1)具体是：在优化排序前需确定订单中各商品所用货柜ID，对于N个待排序订单序列，在保持分配后每个分拣口数量相当的条件下先将订单分配给每个分拣口，订单的分配分为两种模式，分别为启动模式和连续工作模式；再按照订单顺序根据订单中不同的商品为其采取保质期优先、商品剩余数量优先、距离优先三种策略中的一种为其选取所需的货柜。按照某种策略进行货柜选取后，若最优货柜商品数量不够订单需求，则需要同时再取次优货柜以满足不足部分，若次优货柜内包含的商品数量依旧不够，则同时需再取次次优，若再不满足则同理，直到满足该商品所需的数量；重复以上步骤直到给所有订单中所有的商品都确定好其所需货柜；4.1：所述的订单分配的启动模式为：启动模式通常在每个新工作日的开始时；每个分拣口均在前一工作日完成了分配的任务，每个分拣口无未分拣完的订单，而每个分拣口的缓存架还维持着前一工作日工作完成时的状态；4.2：所述的订单分配的连续工作模式为：启动模式之后的均为连续工作模式；在连续工作模式中，当某个分拣口剩余未分拣的订单数量不大于Ordernum个时后台给各分拣口分配订单并加在每个分拣口未分拣完的订单之后；4.3：所述的货柜确定的三种策略的具体内容为：对于有保质期限制的商品采取保质期优先策略，保质期优先策略为优先分配距过期时间最短的存放该商品的货柜；对于数量多的商品采取商品剩余数量优先策略，商品剩余数量优先策略为优先分配库存该商品数量最少的货柜，以防止过多的货柜剩余商品数量同时降到货柜的补货临界点所导致的没及时补货而产生的商品总数量不足问题；对于大型商品采取距离优先策略，距离优先策略为优先分配离所需该商品的分拣口最近的货柜，该距离利用货柜和分拣口的欧式距离来求取。进一步地，所述步骤(2)具体是：5.1：订单的排序优化的问题描述：同一商品可能存放在多个货柜中或不同商品存放在同一货柜的不同SKU中，因此优化算法要求在订单排序前应先确定分拣商品时所用到的货柜ID号，将每个订单中的每个商品确定好其所用的货柜ID后，再对订单序列进行优化排序，使需要相同ID货柜的商品订单尽量排在同一分拣口，而不同分拣口的订单尽量不使用相同ID货柜，即同一分拣口的订单之间的相似程度高尽量高，而不同分拣口的订单之间的相似度尽量低；5.2：所述的订单的优化排序问题的模型可描述为：优化算法对确定好使用货柜ID的订单序列进行优化排序，以得到效率最高的的订单序列，即优化目标函数f的值最高；模型的中的变量定义如下：Ordernum：本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于物流的订单排序优化方法，其特征在于具体包括：对仓库存储系统与物品存放进行布局；获取当前仓库库存信息及需进行处理的订单内容；对订单进行排序优化，排序优化过程包括：(1)由于同一类商品可能存放在多个不同的货柜中，在进行订单排序优化之前，根据订单中的商品保质期、订单中商品所在货柜的商品剩余数量或货柜的远近距离去确定订单中相应商品应从哪个货柜中取出；(2)对于确定了商品的取货货柜后的订单进行优化排序，运用进化计算的优化方法对订单进行优化排序，使具有相同商品的订单尽量排在相邻位置，从而可以重复利用已取出商品，避免来回运输商品而造成排单效率的低下。

【技术特征摘要】
1.用于物流的订单排序优化方法，其特征在于具体包括：对仓库存储系统与物品存放进行布局；获取当前仓库库存信息及需进行处理的订单内容；对订单进行排序优化，排序优化过程包括：(1)由于同一类商品可能存放在多个不同的货柜中，在进行订单排序优化之前，根据订单中的商品保质期、订单中商品所在货柜的商品剩余数量或货柜的远近距离去确定订单中相应商品应从哪个货柜中取出；(2)对于确定了商品的取货货柜后的订单进行优化排序，运用进化计算的优化方法对订单进行优化排序，使具有相同商品的订单尽量排在相邻位置，从而可以重复利用已取出商品，避免来回运输商品而造成排单效率的低下。2.如权利要求1所述的用于物流的订单排序优化方法，其特征在于所述对仓库存储系统与物品存放进行布局具体是：仓库中存放有mxn个货柜，n为行数，m为列数；每个货柜有自己的ID号；以仓库的一个位置为坐标原点建立坐标系，在该坐标系统中每个货柜的位置定义为(Pxi，Pyi)，Pxi和Pyi为该货柜与坐标轴的距离，i为货柜的ID编号；所述距离以米为单位；在每个货柜上有一个或多个SKU(stockkeepingunit的简称，为库存进出计量的基本单元，以件、盒、托盘等为单位)，每个SKU中存放同一种类的商品；仓库中存在SP个分拣口，每个分拣口同时能分拣OrderNum个订单，只有当某一分拣订单被完成时，才能往分拣口加入下一个被分拣的订单；第i个分拣口在坐标系中对应坐标定义为(POxi，POyi)；物流自动化采用机器人将货柜从仓储区送到每个分拣口，分拣人员从中取出所需的商品后，机器人即马上将货柜运走，给每个分拣口配一个s1xs2的缓存架，即该缓存架包含s1层，每层具有s2个格子，用于缓存货柜，机器人将货柜从仓储区送到每个分拣台并分拣；仓库存储系统的后台服务器判断该货柜中的商品在随后k个订单内是否被再次需要分拣，若不需要，则机器人将其运回货架；否则，则放入缓存架中，以备之后的需要该货柜中商品的订单在分拣时直接取用；若放入缓存架后缓存架不满，则直接放入；若放入后缓存架满了，则对缓存柜s1xs2个格中的货柜判断哪一个货柜中的商品会被随后的订单序列最晚被需要，则机器人将该货柜送回仓储区；从而保证在整个分拣过程中，缓存柜至少有一个格是空着的。3.如权利要求1所述的用于物流的订单排序优化方法，其特征在于所述获取当前仓库库存信息及需进行处理的订单内容具体包括：获取物流初始信息，该初始信息包括当前仓库商品库存信息、分拣口当前仍未分拣完的订单信息、需优化的订单和订单信息；所述当前仓库商品库存信息具体包括获取仓库中所有的货柜ID及其坐标、每个货柜包括的SKU数量及每个SKU内存放商品的商品ID、商品数量与商品保质日期；所述的获取分拣口当前仍未分拣完的订单信息具体包括获取每个分拣口未完成的订单数量、这些订单所包含的商品ID及商品所需数量、此时缓存架中的货柜ID；所述的获取需优化的订单和订单信息具体如下：需优化的订单的获取过程为：一批次处理N张订单的排序优化，订单的优化按照先下单先排序的准则进行；首先从N个订单中获取分拣商品ID和商品数量，判断需分拣的每种商品的库存量是否满足需求，若满足，此N个订单进行入待排序状态；若任意一种或多种商品库存量不够，则提醒仓储管理人员进行补货，并将此N个订单顺延到下一次再进行排序优化；同时重新提取随后N个订单对其信息商品库存的上述判断，否则重复上面的步骤直至N个订单的所需商品数量库存均能满足为止；需优化订单的信息包括N个订单中每个订单所包含的商品ID及商品所需数量；订单在读取时按读取顺序对其进行1,…,N编号；在N个订单中被需要的所有商品各自被存放的货柜的ID。4.如权利要求1所述的用于物流的订单排序优化方法，其特征在于，所述步骤(1)具体是：在优化排序前需确定订单中各商品所用货柜ID，对于N个待排序订单序列，在保持分配后每个分拣口数量相当的条件下先将订单分配给每个分拣口，订单的分配分为两种模式，分别为启动模式和连续工作模式；再按照订单顺序根据订单中不同的商品为其采取保质期优先、商品剩余数量优先、距离优先三种策略中的一种为其选取所需的货柜；按照某种策略进行货柜选取后，若最优货柜商品数量不够订单需求，则需要同时再取次优货柜以满足不足部分，若次优货柜内包含的商品数量依旧不够，则同时需再取次次优，若再不满足则同理，直到满足该商品所需的数量；重复以上步骤直到给所有订单中所有的商品都确定好其所需货柜；所述的订单分配的启动模式为：启动模式通常在每个新工作日的开始时；每个分拣口均在前一工作日完成了分配的任务，每个分拣口无未分拣完的订单，而每个分拣口的缓存架还维持着前一工作日工作完成时的状态；所述的订单分配的连续工作模式为：启动模式之后的均为连续工作模式；在连续工作模式中，当某个分拣口剩余未分拣的订单数量不大于Ordernum个时后台给各分拣口分配订单并加在每个分拣口未分拣完的订单之后；所述的货柜确定的三种策略的具体内容为：对于有保质期限制的商品采取保质期优先策略，保质期优先策略为优先分配距过期时间最短的存放该商品的货柜；对于数量多的商品采取商品剩余数量优先策略，商品剩余数量优先策略为优先分配库存该商品数量最少的货柜，以防止过多的货柜剩余商品数量同时降到货柜的补货临界点所导致的没及时补货而产生的商品总数量不足问题；对于大型商品采取距离优先策略，距离优先策略为优先分配离所需该商品的分拣口最近的货柜，该距离利用货柜和分拣口的欧式距离来求取。5.如权利要求1所述的用于物流的订单排序优化方法，其特征在于，所述步骤(2)具体是：5.1：订单的排序优化的问题描述：同一商品可能存放在多个货柜中或不同商品存放在同一货柜的不同SKU中，因此优化算法要求在订单排序前应先确定分拣商品时所用到的货柜ID号，将每个订单中的每个商品确定好其所用的货柜ID后，再对订单序列进行优化排序，使需要相同ID货柜的商品订单尽量排在同一分拣口，而不同分拣口的订单尽量不使用相同ID货柜，即同一分拣口的订单之间的相似程度高尽量高，而不同分拣口的订单之间的相似度尽量低；5.2：所述的订单的优化排序问题的模型可描述为：优化算法对确定好使用货柜ID的订单序列进行优化排序，以得到效率最高的的订单序列，即优化目标函数f的值最高；模型的中的变量定义如下：Ordernum：每一个分拣口同时可分拣的订单数量；SP：分拣口的数量；li：N个订单分配到第i个分拣口的数量；rei：第i个分拣口未完成订单数量，启动模式下为0；Q1、Q2、P：加权系数，为正常数；pij：第i个分拣口的第j个订单，j＝1,...,rei,...,rei+li；habc1，habc2：分别表示与pab交叉的第c个出口的下限与上限的订单编号；SNabcd：表示pab和pcd中包含所需相同ID货柜的商品数量；SSab：表示pab所需第a个分拣口的缓存架上货柜的商品数量；决策变量为：优化模型如下：目标函数：约束条件：m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梅，杨晟轩，戚其丰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44