一种面向智慧园区的双层资源配置优化方法技术

本发明专利技术公开了一种面向智慧园区的双层资源配置优化方法，属于智慧园区领域领域，所述的优化方法包括以下步骤：步骤一、获取园区仓库数据、物流车辆数据及资源数据，构建双层资源配置优化模型；步骤二、基于差分进化算法，对多元宇宙算法进行改进，利用改进的混合差分多元宇宙算法完成双层资源配置优化模型的求解。本发明专利技术为解决智慧园区在资源层面的建设提供了有效的借鉴。了有效的借鉴。了有效的借鉴。

【技术实现步骤摘要】
一种面向智慧园区的双层资源配置优化方法


[0001]本专利技术涉及智慧园区领域，更具体的说涉及一种面向智慧园区的双层资源配置优化方法。

技术介绍

[0002]随着物联网IoT技术、5G以及云计算等新兴信息技术的不断发展与应用，产业园区的智慧化建设已逐步成为新一轮的发展趋势。智慧园区建设包含在战略、流程、资源三个层面的配合发展，而如何构建高效的园区资源配置方法，实现园区资源整合，提高整体利用率，是实现和发展智慧园区的重中之重。
[0003]面向智慧园区的双层资源配置优化主要包含对园区仓库人员拣货路径优化及园区物流车辆的路径优化两方面，在确保物流车辆调度的合理的同时需尽可能的提高人员拣货作业的效率，才能确保最大化园区资源利用率。此外，智慧园区建设对于实用性的考察极为严格，因此该优化模型需涉及异构车辆物理约束，多园区仓库，多商业订单，多仓库月台，作业时间窗等多维真实约束，上述内容对于园区资源配置优化的求解无疑是重点及难点。
[0004]不同于传统的园区资源管理，面向智慧园区的双层资源配置优化在理论层面上属于NP
‑
Hard问题，这类问题极少存在最优解，只能找到较优解，而智能优化算法在求解这类问题时较为简单且有较好的优化结果，但单一的算法存在收敛精度速度较差和优化结果较差等缺陷。基于双层资源配置优化模型，构建改进的混合智能算法以提升算法收敛性，防止陷入局部最优解避免算法早熟。为提高算法优化性能，构建基于混沌理论种群初始化策略以提升初始化种群的多样性、随机性和遍历性；构建基于差分算法的改进策略对算法迭代选择方式进行改进，有效提高了最优解的出现概率和算法的全局优化能力，对于涉及多维约束的复杂优化问题在保障优化效果的同时，也能有较强的收敛速度和精度。该算法的应用不仅能够求解双层资源配置优化问题，还能够节省园区的资源配置计算时间及成本，以实现资源层面协同利用及效率提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术充分考虑园区多仓库、多服务台、多车辆的作业需求特性及包含作业时间窗、仓库货架布局、异构车辆载重约束等真实作业约束，构建了包含上层为园区仓库作业人员拣货路径优化模型和下层为园区物流车辆路径优化模型在内的双层资源配置优化模型，并设计改进的混合智能算法以解决资源配置优化问题中求解难度大，求解精度低，优化结果不理想的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种面向智慧园区的双层资源配置优化方法，包括以下步骤：所述的优化方法包括以下步骤：步骤一、获取园区仓库数据、物流车辆数据及资源数据，构建双层资源配置优化模型；步骤二、基于差分进化算法，对多元宇宙算法进行改进，利用改进的混合差分多元宇宙算法完成双层资源配置优化模型的求解。
[0007]优选地，所述的步骤一，构建双层资源配置优化模型，所述双层资源配置优化模型
包含上层为园区仓库作业人员拣货路径优化模型和下层为园区物流车辆路径优化模型。
[0008]优选地，所述的所述上层园区仓库作业人员拣货路径优化模型具体如下：
[0009]以单位订单批次所需货架数量、园区仓库服务台公平性适应度函数及园区仓库作业人员拣货作业时间为优化指标，具体如下所示：
[0010][0011][0012][0013]其中，f1为单位批次订单所需货架数量，f2为园区仓库服务台公平性适应度函数，f3为园区仓库作业人员拣货作业时间；其中，Y
ib
∈{0,1}，当Y
ib
＝1时表示批次b需要货架i，反之表示不需要货架i；当时表示批次b分配给服务台R，反之表示不分配给服务台R；当时表示拣货人员p从服务台D
R
出发，反之表示不从服务台D
R
出发；当时表示在一个批次b中完成货位i的拣货后去货位j拣货，反之表示不去货位j拣货；当时表示拣货人员p负责批次b中的订单o，反之表示不负责批次b中的订单o；H
c
为单个货位的高度；l
i
为货位i的层数；D
c
为单个货位的深度；d
i
为货位i所处深度；V
p
为拣货作业人员的行走速度；V
d
为拣货作业辅助工具的速度；T
b
为包装时间；为任意服务台到任意一个货位的距离；为任意两个货位之间距离；
[0014]在对优化指标进行归一化处理后进行线性加权，从而构建了园区仓库作业人员拣货路径优化模型的目标函数如下式所示：
[0015][0016]其中，λ1，λ2，λ3满足λ1+λ2+λ3＝1
[0017]根据一般所服务园区的管理策略构建了园区仓库作业人员调度约束和资源配置约束两部分；所述园区仓库作业人员调度约束包含：
[0018]每个商业订单批次由单一服务台负责：
[0019][0020]每次拣货作业不超过服务台最大作业人数限制：
[0021][0022]每个作业人员的只负责一个商业订单：
[0023][0024]拣货作业人员在完成拣货后返回出发时的服务台：
[0025][0026]每个商业订单只能分配给一个批次：
[0027][0028]在一个批次中货架只能被拣货一次：
[0029][0030][0031]所述资源配置约束包含商业订单容量不超过拣货工具限制：
[0032][0033]商业订单所需资料数量不超过仓库最大限制：
[0034][0035]其中，为服务台D
R
的最大作业人数；当时表示商业订单o属于商业订单批次b；o
A
为商业订单所含资源种类，为资源A的所需数量，v
A
为单位资源A的体积；V
max
为拣货作业辅助工具的最大容量；为仓库资源A的最大数量。
[0036]优选地，所述下层园区物流车辆路径优化模型具体如下：
[0037]具体如下所示：
[0038][0039][0040][0041][0042]其中，f1为园区物流车辆行驶时间，f2为商业订单未完成惩罚成本，f3为园区仓库月台利用率，f4为园区物流车辆作业惩罚成本；其中，当时表示安排车辆k从仓库c前往仓库d，反之表示不前往仓库d；D
cd
为仓库c，d之间的距离；D
ec
，D
de
分别表示仓库c，d到园区出入口的距离；V
k
为车辆k的行驶速度；w
Uload
，w
load
分别表示卸货和装货作业惩罚系数；分别为车辆k所需要卸货和装货的资源A的重量；为车辆k在仓库c卸货和装货的资源A的重量；当时表示安排车辆前往月台r，反之表示不安排；为仓库c的月台总数；分别表示卸货作业和装货作业惩罚成本，所述卸货作业和装货作业惩罚成本具体如下所示：
[0043][0044][0045]其中，w
Ul
，w
l
分别为卸货和装货惩罚系数；表示车辆实际开始卸货和装货作业的时间；表示车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向智慧园区的双层资源配置优化方法，其特征在于：所述的优化方法包括以下步骤：步骤一、获取园区仓库数据、物流车辆数据及资源数据，构建双层资源配置优化模型；步骤二、基于差分进化算法，对多元宇宙算法进行改进，利用改进的混合差分多元宇宙算法完成双层资源配置优化模型的求解。2.根据权利要求1所述的一种面向智慧园区的双层资源配置优化方法，其特征在于：所述的步骤一，构建双层资源配置优化模型，所述双层资源配置优化模型包含上层为园区仓库作业人员拣货路径优化模型和下层为园区物流车辆路径优化模型。3.根据权利要求2所述的一种面向智慧园区的双层资源配置优化方法，其特征在于：所述的所述上层园区仓库作业人员拣货路径优化模型具体如下：以单位订单批次所需货架数量、园区仓库服务台公平性适应度函数及园区仓库作业人员拣货作业时间为优化指标，具体如下所示：员拣货作业时间为优化指标，具体如下所示：员拣货作业时间为优化指标，具体如下所示：其中，f1为单位批次订单所需货架数量，f2为园区仓库服务台公平性适应度函数，f3为园区仓库作业人员拣货作业时间；其中，当时表示批次b需要货架i，反之表示不需要货架i；当时表示批次b分配给服务台R，反之表示不分配给服务台R；当时表示拣货人员p从服务台D
R
出发，反之表示不从服务台D
R
出发；当时表示在一个批次b中完成货位i的拣货后去货位j拣货，反之表示不去货位j拣货；当时表示拣货人员p负责批次b中的订单o，反之表示不负责批次b中的订单o；H
c
为单个货位的高度；l
i
为货位i的层数；D
c
为单个货位的深度；d
i
为货位i所处深度；V
p
为拣货作业人员的行走速度；V
d
为拣货作业辅助工具的速度；T
b
为包装时间；为任意服务台到任意一个货位的距离；为任意两个货位之间距离；在对优化指标进行归一化处理后进行线性加权，从而构建了园区仓库作业人员拣货路径优化模型的目标函数如下式所示：其中，λ1，λ2，λ3满足λ1+λ2+λ3＝1根据一般所服务园区的管理策略构建了园区仓库作业人员调度约束和资源配置约束两部分；所述园区仓库作业人员调度约束包含：每个商业订单批次由单一服务台负责：
每次拣货作业不超过服务台最大作业人数限制：每个作业人员的只负责一个商业订单：拣货作业人员在完成拣货后返回出发时的服务台：每个商业订单只能分配给一个批次：在一个批次中货架只能被拣货一次：在一个批次中货架只能被拣货一次：所述资源配置约束包含商业订单容量不超过拣货工具限制：商业订单所需资料数量不超过仓库最大限制：其中，为服务台D
R
的最大作业人数；当时表示商业订单o属于商业订单批次b；o
A
为商业订单所含资源种类，为资源A的所需数量，v
A
为单位资源A的体积；V
max
为拣...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐跃明，王磊，欧阳世波，安裕强，徐珂，周安祥，
申请(专利权)人：红云红河烟草集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：