采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法技术

本发明专利技术公开了一种采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法，包括以下步骤：获取汽车装配线的生产计划和物料需求信息；建立电动配送小车的信息模型；建立采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送调度的目标函数和约束条件；基于分支定价算法对所述物料配送调度模型进行求解从而得到最优的物料配送调度策略；电动配送车辆根据所述调度策略，执行工位的物料配送任务。与现有技术相比，本发明专利技术考虑了电动配送车辆的电池容量限制对调度结果的影响，能够精确求解最优的电动配送车辆物料配送调度策略，具有能够有效降低配送车辆数量、提高物料配送效率和稳定性等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法


[0001]本专利技术涉及物料配送
，尤其是涉及一种采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法。

技术介绍

[0002]多品种、小批量混合生产的混流装配线能够满足市场个性化和多样化的需求、增强企业对市场的响应速度，因此被广泛应用于汽车、家电等以装配为主的制造业中。其对应的生产物流系统是当代制造业的重要子系统。
[0003]车间物料配送系统是企业生产系统的重要组成部分，同时也是构成企业物流系统的子系统，负责对生产车间所需的物料进行多品种、小批量配送。生产物料能否以及时、准确的方式送达生产地点是企业生产物流系统顺畅运转的关键，由此可见，物料的准时配送是制造企业生产顺畅的前提和保障。
[0004]装配线上的理想物料配送要求是：“根据正确的条件，把正确数量的正确物料在正确的时刻配送至正确的地方”，线边库存既不缺料也不堆积。因此如何对车间物流配送系统进行建模优化实现混流生产线的准时化物料供应对于装配生产线的顺畅运转至关重要。
[0005]在运输工具的选择上，电动小车具有行驶无排放污染气体、运行噪声低等优点，因此更适合用来进行厂内以及厂外“最后一公里”的物料配送。
[0006]在求解电动小车配送这类整数规划问题时，分支定价算法因其求解速度快而被广泛应用。分支定价算法是对有约束条件的最优化问题的所有可行解空间进行搜索，把全部可行的解空间不断分割为越来越小的分支，并为每个分支内解的值计算一个下界或上界。在每次分支后，对界限超出已知可行解值的那部分分支进行剪支，从而能够缩小搜索范围，提高搜索效率，因此适用于求解车辆的物料配送问题。采用分支定价算法来解决配送问题的现有技术如下：
[0007](1)《一种基于分支定价切割算法的协同配送路径优化方法》 (CN114037180A)公开了一种基于分支定价切割算法的协同配送路径优化方法，包括以下步骤：S1、建立集合划分模型，模型建立在可行车辆无人机协同配送路径的基础上(可行的车辆无人机协同路径是指在满足客户时间窗、需求、车辆/无人机的最大服务时长和载重的路径)，在满足每个客户单次服务的基础上，最小化总配送成本，其中总成本包括车辆的固定使用成本以及车辆无人机的配送成本；S2、采用基于分支定价切割的精确式算法对集合划分模型进行求解，得到最优的车辆无人机协同配送路线。
[0008](2)《一种基于车辆无人机协同的配送路线优化方法》(CN114462693A) 公开了一种基于车辆无人机协同的配送路线优化方法，包括以下步骤：S1、建立车辆无人机协同血液配送的混合整数规划模型；S2、采用一种基于对数的方法对上述混合整数规划进行等价变化，通过增加辅助线性约束从而显著减少二元变量的个数；S3、采用Benders重表示将上述混合整数规划模型划分为Benders 主问题和Benders子问题，针对Benders子问题采用分支定价定切算法进行求解，进而对集群中心医院的选择、非集群中心医院的分配以及车辆行
驶路线进行优化，得到优化的集群中心医院选择和配送策略。
[0009]不过，与无人机配送问题所考虑的约束不同，电动小车配送在准时化配送和路径优化之余还需考虑电动配送车辆在充电站的充电过程，这使得子问题实质上是一个考虑车辆的电池容量约束和时间窗约束的具有资源约束的初等最短路径问题，若采用基于动态规划的单向标签算法，则会产生大量标签，降低了求解速度；而且，如果直接将现有技术对优化模型的分解方式应用在电动小车配送问题上，那么约束数目仍然较多，并非最优解法。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法，考虑了电动配送车辆的电池容量限制对调度结果的影响，能够精确求解最优的电动配送车辆物料配送调度策略，具有能够有效降低配送车辆数量、提高物料配送效率和稳定性等优点。
[0011]本专利技术的技术方案如下：
[0012]采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法，包括以下步骤：
[0013]S1、获取汽车装配线的信息，包括但不限于：生产计划、各个工位在规划期内的物料需求信息、补货时间窗信息、物料超市到装配工位的距离、物料装载和卸载所需时间；
[0014]S2、建立电动配送车辆的信息模型，包括：最大装载容量、电量水平、耗电率；
[0015]S3、建立采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送调度的目标函数；
[0016]S4、确定调度过程的约束条件，包括：唯一性约束、任务链相关约束、时间窗约束、车辆约束、电量约束；
[0017]S5、基于分支定价算法对所述物料配送调度模型进行求解，得到最优的物料配送调度策略；所述物料配送策略包括电动配送车辆执行的配送任务序列、电动配送车辆充电时间；
[0018]S6、每辆电动配送车辆根据所述调度策略，执行工位的物料配送任务。
[0019]进一步的，所述电动配送车辆采用点对点的物料配送，即：电动配送车辆只搬运对应工位的物料，将物料从物料超市配送到该对应工位，再返回物料超市。
[0020]进一步的，所述电动配送车辆为单载量车辆，其电池容量有限，需要在规划期内访问充电站。
[0021]进一步的，步骤S3所述物料配送调度以最小化电动配送车辆数量为目标，目标函数为：
[0022][0023]其中：y
k
为二进制变量，若配送车辆k执行配送任务为1，否则为0；V为配送车辆集合，k∈V。
[0024]进一步的，步骤S4的约束条件如下：
[0025](1)唯一性约束：
[0026][0027]其中：x
ijk
为二进制变量，若配送车辆k先后执行任务i,j则为1，否则为0；N
′
配送任务和充电站集合；n+1为虚拟结点，表示任务链的终点；
[0028](2)任务链相关约束：
[0029][0030][0031][0032]其中：N为配送任务集合，N＝{1,
…
,n}；0为虚拟结点，表示任务链的起点；
[0033](3)时间窗约束：
[0034]τ
ik
+(2D
i
+LT+UT)
‑
M
·
(1
‑
x
ijk
)≤τ
jk
,
[0035][0036]τ
ik
+(2D
i
+g
·
(Q
‑
u
ik
))
‑
M
·
(1
‑
x
ijk
)≤τ
jk
,
[0037][0038][0039]其中：τ
ik
为配送车辆k执行任务i的开始时间；D
i
为配送车辆行驶至任务i对应工位的单程时间；LT和UT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取汽车装配线的信息，包括但不限于：生产计划、各个工位在规划期内的物料需求信息、补货时间窗信息、物料超市到装配工位的距离、物料装载和卸载所需时间；S2、建立电动配送车辆的信息模型，包括：最大装载容量、电量水平、耗电率；S3、建立采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送调度的目标函数；S4、确定调度过程的约束条件，包括：唯一性约束、任务链相关约束、时间窗约束、车辆约束、电量约束；S5、基于分支定价算法对所述物料配送调度模型进行求解，得到最优的物料配送调度策略；所述物料配送策略包括电动配送车辆执行的配送任务序列、电动配送车辆充电时间；S6、每辆电动配送车辆根据所述调度策略，执行工位的物料配送任务。2.根据权利要求1所述的采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法，其特征在于，所述电动配送车辆采用点对点的物料配送，即：电动配送车辆只搬运对应工位的物料，将物料从物料超市配送到该对应工位，再返回物料超市。3.根据权利要求1所述的采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法，其特征在于，所述电动配送车辆为单载量车辆，其电池容量有限，需要在规划期内访问充电站。4.根据权利要求1所述的采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法，其特征在于，步骤S3所述物料配送调度以最小化电动配送车辆数量为目标，目标函数为：其中：y
k
为二进制变量，若配送车辆k执行配送任务为1，否则为0；V为配送车辆集合，k∈V。5.根据权利要求1所述的一种采用充电的单载量电动配送车辆的准时化物料配送方法，其特征在于，步骤S4的约束条件如下：(1)唯一性约束：其中：x
ijk
为二进制变量，若配送车辆k先后执行任务i,j则为1，否则为0；N
′
配送任务和充电站集合；n+1为虚拟结点，表示任务链的终点；(2)任务链相关约束：(2)任务链相关约束：
其中：N为配送任务集合，N＝{1,
…
,n}；0为虚拟结点，表示任务链的起点；(3)时间窗约束：τ
ik
+(2D
i
+LT+UT)
‑
M
·
(1
‑
x
ijk
)≤τ
jk
,τ
ik
+(2D
i
+g
·
(Q
‑
u
ik
))
‑
M
·
(1
‑
x
ijk
)≤τ
jk
,s
i
≤τ
ik
≤l
i
,其中：τ
ik
为配送车辆k执行任务i的开始时间；D
i
为配送车辆行驶至任务i对应工位的单程时间；LT和UT为物料箱装载时间和卸载时间；M为大的正整数；Q为配送车辆电池容量；u
ik
为配送车辆k执行任务i时的剩余电量；[s
i
,l
i
]为配送任务i的时间窗；E为充电站集合，e∈E；g为充电速率；(4)车辆约束：(5)电量约束：0≤u
jk
≤u
ik
‑
2D
i
h
‑
δw
i
d
i
D
i
+Q(1

【专利技术属性】
技术研发人员：靳文瑞，何朝旭，周炳海，钟志华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：