【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及仓库任务调度优化领域，尤其涉及一种多端口仓库堆垛机出入库任务调度优化方法。
技术介绍
1、自动化立体仓库常见于离散制造型企业，自动化立体仓库往往具有多条巷道和多层货架，仓库内货架较高，货物体积较大，通常通过堆垛机进出仓库巷道对货架上的货物进行存取搬运。堆垛机是仓库存储货物专门应用的起重设备，堆垛机根据计算机发出的命令，利用升降系统快速存取货物。
2、在传统方法中，堆垛机在收到指令后从仓库空间的入口端进入巷道，到达任务货物所在货架后随机对任务货物进行存取。完成任务后从仓库空间的出口端离开仓库，通过该种方式完成对货物的存取。
3、上述方法存在一定缺陷，在货物较多时，堆垛机收到任务随之增多，需完成多个存取任务。在逐个完成任务时，例如，在完成任务一后，任务二的位置远于任务三，堆垛机需要先移动到远处完成任务二，再完成任务三，可能存在任务三距离此刻堆垛机距离更近，而堆垛机先执行较远距离任务二，从而形成了“舍近求远”的工作路径。通过该种方法成了总任务花费时间的加长，耗费大量时间成本，无法满足目前货物高速流通的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于模拟退火算法的仓库堆垛机任务调度方法，该方法可以优化堆垛机的存取货物的路径，减少堆垛机系统执行任务的总成本。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案实现：
3、一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，包括：
4、1.一种基于模拟退火算法的堆垛机
5、s1、初始任务序列集合生成步骤，
6、根据仓库基础参数信息和任务信息生成初始任务序列集合；
7、s2、单个堆垛机任务参数值计算步骤，
8、根据入库货物就近原则、堆垛机任务信息和所述初始任务序列集合计算出单个所述堆垛机完成所有任务总时间的运行时间值ttask、同拣选订单分解后出库任务完成的时间差值tcost2和入库不及时产生惩罚的时间惩罚值tcost1；
9、s3、构建模型步骤，
10、基于所述运行时间值ttask、时间差值tcost2和时间惩罚值tcost1，建立任务调度模型：min z＝ttask+tcost1+tcost2，所述min z为完成任务总成本的评价值；
11、s4、调整与最优解求解步骤，
12、通过模拟退火算法，对初始任务序列集合进行扰动，并计算出新的任务序列集合对应的评价值，与上一评价值进行对比，保存最优的评价值，所述模拟退火算法计算结束后，最终的评价值所对应的任务序列集合即为最优任务序列集合。
13、s1、s2基于仓库的基础参数信息，仓库基础参数信息包括出入口数量、位置以及巷道数量，获取所述堆垛机任务的参数信息包括：获取将要执行的任务与任务要求，包括出入库任务的数量n1、出库任务数量n2、由若干个出库任务组成的出库订单数量n3、巷道数量n4、任务对应仓库的库位、任务对应的出入库端口、入库任务的时间限制、出库任务与拣选订单绑定的信息。基于所述仓库和所述堆垛机任务的基础信息所述堆垛机系统生成初始任务序列集合，基于所述仓库的基础参数信息对仓库的巷道库位进行三维坐标建模，排数为x轴，列数为y轴，层数为z轴；基于所述仓库的基础参数信息、巷道三维坐标建模和所述初始任务序列，计算出单个所述堆垛机完成所有任务总时间的运行时间值ttask、同拣选订单分解后出库任务完成的时间差值tcost2和入库不及时产生惩罚的时间惩罚值tcost1，ttask为堆垛机系统完成所有任务实际运行的时间，即将一批量出入库任务同时分配给一个堆垛机自动化库系统的多个巷道堆垛机执行时，最迟完成的巷道堆垛机所用时间。满足如下公式：式(1)中，表示第k条巷道完成任务的时间，满足如下公式：式(2)中，βik用于判断任务i是否在巷道k执行，取值为0或1。ti为堆垛机从上一任务终点出发至完成任务i所需要的时间，满足如下公式：式(3)中，w为货位的宽度，h为货位的高度，vy为堆垛机水平方向运行的速度，vz为堆垛机竖直方向运行的速度。以一条巷道为例，(y0,z0)表示堆垛机最初始位置。
14、表示取货坐标，对于入库，为入库端口位置，对于出库，则是货物当前存放的库位。表示目的地坐标，对于入库任务，为将要存放至的位置，对于出库，表示对应出库端口位置。tload为堆垛机使用货叉装载物料的时间，tuload为堆垛机使用货叉卸载物料的时间，γij用于判断任务i的下一个任务是否为任务j。tcost1表示入库任务不及时入库给车间端带来堆积的时间惩罚成本：式(4)与式(5)中，ti为任务i完成的时刻，ei为任务i超时的时间点，li为任务i最迟完成时间，π1为惩罚系数。tcost2为同拣选订单分解后的出库任务完成时间差值成本(6)，式(6)中，αij用来表示是否为出入库任务j属于拣选任务i，取值为0或1，π2为惩罚系数。
15、s3、自动化立体仓库具有多个端口和多条巷道，基于堆垛机运行的总成本、到达时间差成本和入库不及时的时间惩罚成本，建立仓库堆垛机任务调度模型。可以模拟多个端口运输货物任务，构建如下目标评价模型：min z＝ttask+tcost1+tcost2，建立任务调度模型，所述min z为完成任务总成本的评价值。
16、s4、基于所述任务调度模型计算出所述初始任务序列集合所对应的评价值，通过模拟退火算法，对初始任务序列集合进行扰动，扰动后产生新的任务序列集合，基于所述任务调度模型计算出新的任务列集合所对应的评价值，并与上一最优评价值进行对比，保存最评价值即最优任务序列集合。所述模拟退火算法在设定温度区间内进行一定次数的降温，并在降温后产生新的温度下对任务序列集合进行扰动，并通过所述任务调度模型计算出新的评价值，并与旧的评价值进行对比，保存最优评价值，即为最优任务序列集合，此时所述堆垛机执行当下最优评价值所对应的任务序列集合。模拟退火算法(simulatedannealing algorithm，sa)是一种通用且常用的优化算法，该算法通过给予整个搜索过程一个时变且最后趋向零的概率突变性，跳出了局部最优解而具有了全局最优解，该算法以其卓越的性能现已在各工程领域得到了广泛的应用。通过在匹配过程中使用sa搜索最优转换矩阵，根据匹配结果得出识别结果。通过模拟退火算法计算出趋近于全局最优解，所述堆垛机执行最优评价值所对应的任务序列集合，优化所述堆垛机执行任务的路径，减少所述堆垛机系统执行任务的总成本。
17、作为本专利技术的优选，所述堆垛机系统内设有入库货位就近原则，即所述堆垛机在执行任务时以该任务的下一目标货物的起点为中心遍历剩余空货位，选择离其最近的空货位对货物进行存放，所述堆垛机在执行每个任务时遵循入库货位就近原则。
18、所述堆垛机系统内设定入库货位就近原则，即以所述堆垛机下一任务的起点为中心遍历剩余空货位，选择离其最近的空货位。所述堆垛机根据就近原则可以选择最近货位放置货物，所述入库货位就近原则建本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，所述堆垛机系统内设有入库货位就近原则，即所述堆垛机在执行任务时以该任务的下一目标货物的起点为中心遍历剩余空货位，选择离其最近的空货位对货物进行存放，所述堆垛机在执行每个任务时遵循入库货位就近原则。
3.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，在所述步骤S4中，设置所述模拟退火算法的退火初始温度和终止温度，在所述初始温度和所述终止温度之间进行降温，同时判断下降后的新温度是否小于终止温度，若小于则停止降温，若大于则继续进行降温；在每个新的温度下对任务序列集合进行扰动，产生新任务序列集合，并计算所述新任务序列集合的评价值。
4.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述堆垛机系统内设置任务序列集合生成模块，所述任务序列集合生成模块基于巷道号和待执行的任务生成分配方案，所述分配方案中，每个巷道号对应若干个任务，相同巷道号下的任务顺序为该巷道
5.根据权利要求4所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，对所述初始任务序列集合进行执行顺序变换法扰动，所述执行顺序变换法为：在所述初始任务序列集合中随机选择两个任务，交换两个随机任务，产生新的任务序列集合。
6.根据权利要求4所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，对所述初始任务序列集合进行入库任务交换法扰动，所述入库任务交换法为：随机选择所述初始任务序列集合中的两个任务，交换两个任务对应的巷道，若两个巷道相同，则重新选择随机任务，巷道执行的入库任务产生变化，即产生新的任务序列集合。
7.根据权利要求4所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，对所述初始任务序列集合进行入库任务变异法扰动，所述入库任务变异法为：随机选择所述初始任务序列集合中的一个任务，将随机任务对应的巷道转换成其他的巷道，即产生新的任务序列集合。
8.根据权利要求3所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，所述堆垛机系统计算扰动后新任务序列集合的评价值与扰动前旧任务序列集合的评价值差值ΔE，当ΔE＜0,保留新评价值所对应的任务序列集合为当前最优序列集合，否则根据metropolis准则决定淘汰或保存此新任务序列集合为当前最优任务序列集合。
...【技术特征摘要】
1.一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，所述堆垛机系统内设有入库货位就近原则，即所述堆垛机在执行任务时以该任务的下一目标货物的起点为中心遍历剩余空货位，选择离其最近的空货位对货物进行存放，所述堆垛机在执行每个任务时遵循入库货位就近原则。
3.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，在所述步骤s4中，设置所述模拟退火算法的退火初始温度和终止温度，在所述初始温度和所述终止温度之间进行降温，同时判断下降后的新温度是否小于终止温度，若小于则停止降温，若大于则继续进行降温；在每个新的温度下对任务序列集合进行扰动，产生新任务序列集合，并计算所述新任务序列集合的评价值。
4.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的堆垛机调度方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述堆垛机系统内设置任务序列集合生成模块，所述任务序列集合生成模块基于巷道号和待执行的任务生成分配方案，所述分配方案中，每个巷道号对应若干个任务，相同巷道号下的任务顺序为该巷道的初始任务序列，所有巷道对应的任务序列组成初始任务序列集合。
5.根据权利要求4所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁建厦，曹宗海，任晨昊，江鑫，许愉航，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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