车辆装载优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了车辆装载优化方法及系统，涉及车辆装载布局优化技术领域。一种车辆装载优化方法，包括如下步骤：获取待装载货箱信息，生成装载方案，并将装载方案对应着待配载车厢显示输出，输出内容包括任意货箱的身份信息和放置位置信息；货箱装入车厢时，采集车厢内所放置货箱的身份信息和位置信息，与前述装载方案中的信息进行比对后，判定二者是否一致；在判定不一致时，输出提示信息。本发明专利技术能够基于车辆装载计划对实际装载过程进行提醒，提高装载效率，使得车辆装载计划更贴近实际运作。

Vehicle Loading Optimization Method and System

【技术实现步骤摘要】
车辆装载优化方法及系统
本专利技术涉及车辆装载布局优化

技术介绍
三维集装箱装载布局优化方法指的是在一定约束条件下，将一批货物按照适当的装载方法装入集装箱中，以使得集装箱的容积利用率或装载质量利用率最大，从而实现对集装箱进行合理有效使用的方法。常用的，比如基于遗传算法的三维集装箱装载布局优化方法、基于蚁群算法的三维集装箱装载布局优化方法和基于启发式算法的三维集装箱装载布局优化方法等。一方面，经过三维集装箱装载布局优化后，生成的车辆装载计划会被告知给装载人员，装载人员根据前述车辆装载计划对货物进行装载。在装载过程中，装载人员需要核对车辆装载计划以确定在车厢中的放置位置，降低了装载操作的效率。另一方面，由于车辆装载计划中对车厢重心和货箱堆叠规则考虑不足，车辆装载计划的准确率较低(由于货箱堆叠规则和车厢重心限制往往不能按照车辆装载计划进行货物堆载)，使得车辆装载计划与实际装载运作有较大出入。作为举例，以货箱堆载规则为例，在实际车辆运输中，需要运输的对象通常被包装在指定的长方体容器内，而包装容器之间堆叠有类型和尺寸的限定，通常包含以下四种限定规则：a)不允许堆叠：是指容器上面不允许再堆叠其他任何容器。b)仅允许同类型同尺寸堆叠：是指容器上面仅仅允许堆叠同种类型容器，且上下堆叠的容器底部的长宽分别相同，如专用的专用料架，这种包装容器支架上有凸凹槽，与底部对接，能加固成一体。c)允许同类型同尺寸/底面尺寸小的堆叠：是指容器上面仅仅允许堆叠同种类型容器，但是要求能完全支撑上面容器的底部面积。如纸箱，上面可以堆叠纸箱，但不能堆叠其他类型的容器。d)允许不同类型，同尺寸/底面尺寸小的堆叠，如木箱或带盖的塑料箱，在满足单箱承重条件下，允许上面堆放同类或其他类如纸箱，但要求下面容器能完成支撑上面容器的底部面积。除了以上四种限定规则之外，包装容器之间堆叠时还需要考虑单箱承重。单箱承重是将容器堆叠在一个容器之上时，需要考虑上面堆叠的容器重量之和不能超过下面容器的最大承受重量。否则将会出现因为无法承重而造成货物损坏情况发生，降低合格率，影响后续生产。不同容器之间堆叠限定就形成了复杂的堆叠规则，而上述堆载规则在车辆装载计划中难以被体现，导致实际装载操作难以符合车辆装载计划。如何基于运输企业日常运作的实际需求，提出一种能够提高实际装载效率，并贴合实际装载需求的车辆装载方法，是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种车辆装载优化方法及系统，本专利技术在车辆装载时，能够生成车辆装载计划并基于车辆装载计划对实际装载过程进行提醒，在不符合车辆装载计划时输出提示信息，提高装载效率；进一步，将堆叠规则和重心限制作为装载问题的约束条件进行处理，使得车辆装载计划更贴近实际运作。为实现上述目标，本专利技术提供了如下技术方案：一种车辆装载优化方法，包括如下步骤：获取待装载货箱信息，生成装载方案，并将装载方案对应着待配载车厢显示输出，输出内容包括任意货箱的身份信息和放置位置信息；货箱装入车厢时，采集车厢内所放置货箱的身份信息和位置信息，与前述装载方案中的信息进行比对后，判定二者是否一致；在判定不一致时，输出提示信息。进一步，获取待装载货箱信息，生成装载方案的步骤包括，构造装载块，采集输入的待装载货箱信息和组堆规则信息，对待装载货箱进行组堆，将一个或多个待装载货箱构造为装载块，所述装载块之间在高度上不能相互叠放；生成可行装载方案，以装载块的装载顺序作为编码方式，按照装载块的底面积从大到小的顺序，将装载块在满足预设约束条件下按所述顺序装入车厢，生成初始装载方案，所述初始装载方案对应有装载序列，计算初始装载方案对应的装载率F；优化装载方案，通过模拟退火过程随机调整装载块产生新的装载序列，不同装载序列对应不同的装载率F，通过比较装载率选择最优的装载方案。进一步，构造装载块的步骤包括，步骤101，对货箱进行分类，将货箱划分为不需要组托盘的待装货物和需要组托盘的待装货物；步骤102，将不需要组托盘的待装货物，按照底面积从大到小顺序排序，生成待装货物列表I_list；初始化iI＝1，iB＝1；步骤103：将待装货物列表I_list中的第iI个货物放置于装载块iB中，并令I_list＝I_list\{iI}；步骤104：选择I_list中满足堆叠约束、单箱承重约束和货物与车厢不相嵌约束条件的可堆叠于装载块iB的多个货物，并从中选取底面积最大的货物jI；步骤105：若存在jI，则jI放置于装载块iB目前已存在货物的上一层，并令I_list＝I_list\{jI}，返回步骤104；若不存在jI，则进入步骤106；步骤106：判断I_list是否为空，若是，则进入步骤107；若不是，设置iB＝iB+1，返回步骤103；步骤107：将需要托盘包装的待装货物，生成待装货物列表I_list；步骤108：设置待装对象列表I_list中的所有货物的堆高为1，将托盘作为堆高为1的单个容器，求解堆高为1的单个容器的装载方案，获取所有可能的装载方案，作为层的装载方案；步骤109：根据每一层不同方案，将剩余的货物设置堆高为1，将托盘作为堆高为1的单个容器，求解堆高为1的单个容器的装载方案，获取所有可能的装载方案，作为上一层的装载方案；不同层的堆叠产生一棵树；步骤110：计算树的所有叶子结点对应的货物体积之和，选择货物体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方案，并将装入托盘货物从待装货物列表I_list中删除，将托盘放置于装载块iB中；步骤111：判断I_list是否为空，若是则输出结果；若不是，设置iB＝iB+1，返回步骤108，直至将需要托盘包装的货物全部装入对应的托盘中，并达到托盘数最少。进一步，生成可行装载方案的步骤包括，步骤201，获取装载块序列B_list信息，以及货物与装载块的对应关系；设置令iB＝1，可装载点为坐标原点(0，0)；步骤202，选择B_list中第iB个装载块，如果放入第iB个装载块后能够满足车辆承重约束，则进入步骤203，否则进入步骤205；步骤203，获得当前格局下的可装载点列表EP；计算B_list中第iB个装载块对EP中各可装载点的可装载度值；判定第iB个装载块对EP中各可装载点的可装载度值均小于0时，进入步骤205；否则，选择可装载点列表EP中可装载度值最大的可装载点和其对应的装载方向作为第iB个装载块的装载位置和装载方向，进入步骤204；步骤204，按照当前装入装载块，得到一个新的格局；步骤205，设置iB＝iB+1，判定iB≤length(B_list)时，返回步骤202，否则进入步骤206；步骤206，计算当前装载格局下的车厢重心，如果车厢重心满足约束，则进入步骤207，否则，将当前格局下的车厢重心调整到规定的重心范围内，并生成一个新的可行装载方案，然后用新的可行装载方案替代当前方案后进入步骤207；步骤207：输出更新后的可行装载方案，包括任意货物i∈I的放置位置的x轴坐标xi，y轴坐标yi，z轴坐标zi，以及是否装载在车上αi；并计算对应的装载率f(B_list)＝∑i∈IViαi/CV，其中，货物i的体积为Vi，αi为0-1变量，αi＝1表示货物i装入车辆，αi＝0表示货物i未装入车辆，CV为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆装载优化方法，其特征在于包括如下步骤：获取待装载货箱信息，生成装载方案，并将装载方案对应着待配载车厢显示输出，输出内容包括任意货箱的身份信息和放置位置信息；货箱装入车厢时，采集车厢内所放置货箱的身份信息和位置信息，与前述装载方案中的信息进行比对后，判定二者是否一致；在判定不一致时，输出提示信息。

【技术特征摘要】
1.一种车辆装载优化方法，其特征在于包括如下步骤：获取待装载货箱信息，生成装载方案，并将装载方案对应着待配载车厢显示输出，输出内容包括任意货箱的身份信息和放置位置信息；货箱装入车厢时，采集车厢内所放置货箱的身份信息和位置信息，与前述装载方案中的信息进行比对后，判定二者是否一致；在判定不一致时，输出提示信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：获取待装载货箱信息，生成装载方案的步骤包括，构造装载块，采集输入的待装载货箱信息和组堆规则信息，对待装载货箱进行组堆，将一个或多个待装载货箱构造为装载块，所述装载块之间在高度上不能相互叠放；生成可行装载方案，以装载块的装载顺序作为编码方式，按照装载块的底面积从大到小的顺序，将装载块在满足预设约束条件下按所述顺序装入车厢，生成初始装载方案，所述初始装载方案对应有装载序列，计算初始装载方案对应的装载率F；优化装载方案，通过模拟退火过程随机调整装载块产生新的装载序列，不同装载序列对应不同的装载率F，通过比较装载率选择最优的装载方案。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：构造装载块的步骤包括，步骤101，对货箱进行分类，将货箱划分为不需要组托盘的待装货物和需要组托盘的待装货物；步骤102，将不需要组托盘的待装货物，按照底面积从大到小顺序排序，生成待装货物列表I_list；初始化iI＝1，iB＝1；步骤103：将待装货物列表I_list中的第iI个货物放置于装载块iB中，并令I_list＝I_list\{iI}；步骤104：选择I_list中满足堆叠约束、单箱承重约束和货物与车厢不相嵌约束条件的可堆叠于装载块iB的多个货物，并从中选取底面积最大的货物jI；步骤105：若存在jI，则jI放置于装载块iB目前已存在货物的上一层，并令I_list＝I_list\{jI}，返回步骤104；若不存在jI，则进入步骤106；步骤106：判断I_list是否为空，若是，则进入步骤107；若不是，设置iB＝iB+1，返回步骤103；步骤107：将需要托盘包装的待装货物，生成待装货物列表I_list；步骤108：设置待装对象列表I_list中的所有货物的堆高为1，将托盘作为堆高为1的单个容器，求解堆高为1的单个容器的装载方案，获取所有可能的装载方案，作为层的装载方案；步骤109：根据每一层不同方案，将剩余的货物设置堆高为1，将托盘作为堆高为1的单个容器，求解堆高为1的单个容器的装载方案，获取所有可能的装载方案，作为上一层的装载方案；不同层的堆叠产生一棵树；步骤110：计算树的所有叶子结点对应的货物体积之和，选择货物体积之和最大的叶子节点，生成一个托盘的装载方案，并将装入托盘货物从待装货物列表I_list中删除，将托盘放置于装载块iB中；步骤111：判断I_list是否为空，若是则输出结果；若不是，设置iB＝iB+1，返回步骤108，直至将需要托盘包装的货物全部装入对应的托盘中，并达到托盘数最少。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：生成可行装载方案的步骤包括，步骤201，获取装载块序列B_list信息，以及货物与装载块的对应关系；设置令iB＝1，可装载点为坐标原点(0，0)；步骤202，选择B_list中第iB个装载块，如果放入第iB个装载块后能够满足车辆承重约束，则进入步骤203，否则进入步骤205；步骤203，获得当前格局下的可装载点列表EP；计算B_list中第iB个装载块对EP中各可装载点的可装载度值；判定第iB个装载块对EP中各可装载点的可装载度值均小于0时，进入步骤205；否则，选择可装载点列表EP中可装载度值最大的可装载点和其对应的装载方向作为第iB个装载块的装载位置和装载方向，进入步骤204；步骤204，按照当前装入装载块，得到一个新的格局；步骤205，设置iB＝iB+1，判定iB≤length(B_list)时，返回步骤202，否则进入步骤206；步骤206，计算当前装载格局下的车厢重心，如果车厢重心满足约束，则进入步骤207，否则，将当前格局下的车厢重心调整到规定的重心范围内，并生成一个新的可行装载方案，然后用新的可行装载方案替代当前方案后进入步骤207；步骤207：输出更新后的可行装载方案，包括任意货物i∈I的放置位置的x轴坐标xi，y轴坐标yi，z轴坐标zi，以及是...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚明山，赵磊，张杰，郑瑶静，黄宏杰，陈岗，
申请(专利权)人：上海维祥信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31