一种电力计量生产的库房管理调度系统的制作方法

本发明涉及一种电力计量生产的库房管理调度系统，属于工业智能化技术领域。

背景技术：

当前，电力计量库房涉及多种类型出入库业务，并且电力计量库房硬件设备一般类型繁多、数量庞大，如果不进行统一任务管理和合理调度控制，将会造成任务执行混乱、传输线利用率低下或传输线拥堵，进而影响计量生产；如果库房管理系统软硬件分离不够彻底，系统的灵活性将会大大降低，系统的扩展和改造将会非常困难。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电力计量生产的库房管理调度方法，将复杂的软件算法与单纯的硬件任务执行相结合，并对软件系统进行流程分解，做到灵活可配，即能保证系统通用性，又能够满足用户个性化需求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电力计量生产的库房管理调度系统，从上到下包括任务管理层、库房调度层和设备控制层；

所述任务管理层接收上层系统下发的出入库任务，将出入库任务进行细化分解，并将细化分解后的任务信息保存到数据库中；

所述库房调度层进行调度策略配置，通过流程调度计算，生成出库搬运作业，出库搬运作业生成后，库房调度层通过webservice接口方式向设备控制层下达搬运指令；

所述流程调度计算包括任务分配调度计算和传输线分配调度计算；

所述任务分配调度计算是指根据并行出库任务数和任务优先级，确定出库任务执行次序；

所述传输线分配调度计算是指计算传输线最大容量为qmax和当前正在执行作业数qc的差值为qt，如果qt=0，则库房调度层停止生成出库搬运作业，等待执行作业间隔频率r后，再次进行判断，直到qt>0，重新生成出库搬运作业；

所述执行作业间隔频率r的计算式为：r=μ÷v

其中，μ为作业系数，为一定值，v为传输线流转速度；

所述设备控制层向库房调度层上报电控信息，接收库房调度层下发的出库搬运作业，对硬件设备进行管理。

前述的任务管理层接收上层系统下发的出入库任务按业务分类，包括库前区出入库、检定出入库和封印出入库。

前述的库前区出入库细化分解为整箱到货设备入库、空箱到货入库和设备配送发货出库；所述检定出入库细化分解为检定设备返库，检定设备出库和检定空箱出库；所述封印出入库细化分解为封印设备返库、封印设备出库和封印空箱出库。

前述的任务分配调度计算包括按优先级计算和任务片轮换算计算，针对优先级不同的并行出库任务，按优先级计算，先执行优先级高的，如果并行出库任务优先级相同，采用任务片轮换算计算，将并行出库任务分成作业片段，以作业为单位轮换执行出库任务。

前述的为每个出库任务进行调度策略配置，调度策略配置包括六个参数：任务优先级、并行出库任务数、作业系数、执行作业间隔频率、传输线流转速度和传输线最大容量。

前述的出库搬运作业包括以下内容：搬运开始时间、搬运结束时间、需搬运出库垛条码、搬运源地址出库时源地址为库房储位编号、搬运目标地址、资产所属到货批次号。

前述的库房调度层和设备控制层之间的接口采用半双工模式，库房调度层接收到设备控制层上报的电控信息后，及时进行回复，然后单独启用新的线程进行流程调度计算，生成出库搬运作业，然后再次调用接口将生成结果通知设备控制层，设备控制层接收库房调度层下发的出库搬运作业，及时进行回复，并向各硬件设备下发搬运命令。

前述的硬件设备包括堆垛机、提升机、穿梭车、射频门、电控设备和输送设备。

前述的在库房管理调度系统上进行调度预演，调度预演包括流程匹配、调度计算和作业执行三个步骤，其中，流程匹配是指从任务管理层获取根据具体业务经过细化分解后的任务，匹配任务流程，匹配任务流程是指根据获取的任务中出入库类型字段，判断所属的出入库类型，出入库类型是对分解后的任务进行类型定义，如果属于设备配送发货出库、检定设备出库、检定空箱出库、封印设备出库或封印空箱出库流程，则需要调用调度算法生成出库搬运作业；

调度计算是指库房调度进行任务分配调度计算和传输线分配调度计算，最终生成出库搬运作业；

作业执行也就是按照出库搬运作业执行搬运；

通过对预演结果进行分析，根据分析结果对调度策略配置参数进行调整。

本发明的有益效果为：

（1）本发明层次清晰，分工明确，将软件和硬件彻底剥离，软件升级改造无需硬件改动调试，硬件更新换代无需变更软件程序，从而保证软件与设备的独立性和灵和性，满足软件定制用户需求；在库房管理软件层面加入库房调度功能，保证库房出入库平衡，通过提供调度策略配置功能，能够保证调度算法适应不同的生产环境，满足库房管理调度的通用性。

（2）本发明的调度算法可以合理协调库房出库作业流程，提高传输线利用率，提高库房周转率。

附图说明

图1为电力计量生产的库房管理调度系统框图；

图2为任务分配调度算法示意图；

图3为设备控制层处理流程图；

图4为调度预演示例。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的电力计量生产的库房管理调度系统如图1所示，从图中可以看出库房管理由任务管理、库房调度和设备控制三个层面组成，任务管理负责接收上层系统下发的出入库任务，将出入库任务分门别类，细化到某一类出入库业务流程；库房调度根据具体出入库业务流程，对调度策略进行动态设定，通过调度算法，进行库房任务分配和传输线分配；设备控制负责统一管理库房硬件设备，并通过接口与软件系统交互数据。具体实施过程如下：

1)任务管理

库房管理调度的目的就是根据出入库任务指导资产出入库，所以第一步就是要接收上层系统下发的出入库任务，将资产出入库任务按业务进行具体分类，包括库前区出入库、检定出入库和封印出入库，在接收到上层系统下发的出入库任务后，基于流程分解机制，根据具体业务将接收到出入库任务进一步细化，如将库前区出入库又细分为整箱到货设备入库、空箱到货入库和设备配送发货出库，将检定出入库细分为检定设备返库，检定设备出库和检定空箱出库，将封印出入库细分为封印设备返库、封印设备出库和封印空箱出库，并将细化后的任务信息保存到数据库中，供库房调度使用。也可以根据自己的生产状况进行出入库任务进一步细分，通过对出入库任务进行分解，为库房调度计算提供了科学依据。

2)库房调度

库房管理调度的核心在于流程调度计算，因为库房管理入库是实物驱动方式，实物在传输线上流动的过程中，到达特殊站台会自动上报电控信息，生成入库申请单，所以入库产生的搬运作业，能够保证入库有序进行，不会造成拥堵，无需进行调度。库房管理出库搬运作业需要定时产生，如果不进行调度，将会造成任务执行混乱、库房传输线拥堵或传输线空置，这三种情况都会造成生产效率低下，所以针对库房出库业务流程进行调度控制，定时生成出库搬运作业就变得非常必要。

出库搬运作业定时生成规则采用了流程调度计算方法，包括任务分配调度算法和传输线分配调度算法两方面。影响任务分配的因素包括任务优先级和并行出库任务数，任务优先级反映了任务的紧急程度，优先级高的先执行。以并行任务数为2为例，如果两个任务优先级不同，优先级高的先执行；如果两个任务优先级相同，这时候两个任务就会按次序执行，任务分配调度算法如图2所示。

从图2可以看出，任务分配调度算法包括优先级算法和任务片轮换算法。针对优先级不同的任务，采用优先级算法，保证优先级高的出库任务先执行生成出库搬运作业，如果任务优先级相同，采用任务片轮换算法，将任务分成作业片段，每个任务轮换执行生成出库搬运作业。三个或三个以上任务分配调度以此类推，用户可以根据生产需要设定任务优先级和并行出库任务数，进行任务动态分配，灵活控制库房出库。

出库搬运作业不是无限制的生成，还需要结合传输线分配调度算法控制出库搬运作业生成节奏，影响传输线分配的因素包括：传输线流转速度、传输线最大容量、作业系数和执行作业间隔频率，执行作业间隔频率计算方法为：

r=μ÷v

其中，r为执行作业间隔频率，μ为保证传输线利用率最高且正常运行的作业系数，v为传输线流转速度，

其中，作业系数μ是固定的，如果提高传输线流转速度，则需要降低执行作业间隔频率r。例如设备配送发货出库的传输线的作业系数μ为10，传输线流转速度为1m/s，则计算出执行作业间隔频率r=μ÷v=10÷1=10s，将执行作业间隔频率设为10s将是最优调度方案。

假设传输线最大容量为qmax，当前正在执行作业数qc，差值为qt，即：

qt=qmax-qc

如果qt=0，说明传输线正在执行作业数qc已经达到传输线最大容量qmax，这时候库房调度就停止生成出库搬运作业，等待时间(执行作业间隔频率r)后，再次进行判断，直到qt>0，正在执行作业数小于传输线最大容量，才重新生成出库搬运作业，只有这样才能保证传输线利用率最大化。

出库搬运作业生成后，库房调度层通过webservice接口方式，向设备控制层下达搬运指令，库房调度层只需向设备控制层下达搬运作业，不必与硬件设备本身直接交互，简化了库房管理工作量。

进行任务分配调度计算和传输线分配调度计算需要预先进行调度策略配置。在任务管理层经细化后的库房出库任务包括设备配送发货出库、检定设备出库、检定空箱出库、封印设备出库和封印空箱出库，针对每个出库任务进行调度策略配置，包括设置任务优先级、并行出库任务数、作业系数、执行作业间隔频率、传输线流转速度和传输线最大容量六个参数，并保存到数据库中，根据计量生产情况配置参数默认值。

以配送发货出库流程为例，生成搬运作业过程如下：首先需要设置设备配送发货出库的调度策略配置项，包括设置任务优先级、并行出库任务数、作业系数、执行作业间隔频率、传输线流转速度和传输线最大容量；其次需开启定时配送发货出库按钮，保证定时任务执行；最后，执行配送发货出库策略，对处于执行中的配送发货出库任务根据任务优先级进行降序排序，取优先级最大的那条，如果存在多条，则取前n条配送出库任务（n=并行出库任务数），并在达到（执行作业间隔频率）时执行配送发货出库搬运作业生成。当执行中的搬运作业数大于等于传输线最大容量时，立即停止出库搬运作业生成，等待（执行作业间隔频率）时间后，重新开始。对满足执行条件的配送出库任务，当已申请资产数大于等于计划资产数时，将跳过该配送出库任务进行下一任务配送出库作业。出库搬运作业内容包括：搬运开始时间、搬运结束时间、需搬运出库垛条码、搬运源地址（出库时源地址为库房储位编号）、搬运目标地址、资产所属到货批次号等。

其他出库流程搬运作业生成过程与配送出库类似。

3)设备控制

计量生产库房硬件设备包括堆垛机、提升机、穿梭车、射频门、电控设备和输送设备，在库房管理调度中，通过设备控制层对硬件设备进行统一控制，库房调度层只需向设备控制层下达搬运作业，不必与硬件设备本体直接交互，简化了库房管理工作量。同时保证库房管理系统改造升级的时候，不用再进行硬件调试，节约调试时间，保证了软件系统和硬件设备的独立性。

本发明通过webservice接口方式对库房调度层和硬件设备进行了隔离。库房调度层和设备控制层之间的接口采用半双工模式，库房调度层接收到设备控制层上报的电控信息后，及时进行回复，然后单独启用新的线程进行流程调度计算，生成搬运作业，然后再次调用接口将生成结果通知设备控制层，设备控制层接收库房调度层下发的搬运作业，及时进行回复，并向各硬件设备下发搬运命令，处理流程如图3所示。

这种半双工模式能够减少设备控制层等待时间，设备控制层接收到管理层回复接收成功信息后，可以继续走到下一个节点，不必等待管理层处理结果，另外这种接口处理方式还能够减少接口调用出错的几率，快速提高库房的运转效率。

4)调度预演

调度预演示例参见图4，为了进一步修正库房调度层的调度策略配置参数，保证参数在一个合理区间内，本发明中加入了调度预演功能，调度预演包括流程匹配、调度计算和作业执行三个步骤，其中，流程匹配是指从任务管理层获取根据具体业务经过细化分解后的任务，匹配任务流程；匹配任务流程是指根据获取的任务中出入库类型字段，判断所属的出入库类型，出入库类型是对分解后的任务进行类型定义，如果属于设备配送发货出库、检定设备出库、检定空箱出库、封印设备出库或封印空箱出库流程，则需要调用调度算法生成出库搬运作业。

调度计算是指库房调度进行任务分配调度计算和传输线分配调度计算，最终生成出库搬运作业；作业执行也就是按照出库搬运作业执行搬运。通过对预演结果进行分析，根据分析结果对调度策略配置参数进行调整。

以配送发货出库为例，因为执行中的配送发货出库任务会根据任务优先级进行降序排序，取优先级最大的那条，在调度预演中，如果我们想控制同时执行同一个比较紧急的出库任务a，在策略配置中，我们将a任务优先级调至最大，并行出库任务数设置为1个，传输线最大容量设置为10垛，执行作业的间隔频率r设置为9秒，传输线平均流转速度v设置为0.2米/秒，根据公式r=μ÷v，可以推算出作业系数μ的值为r*v=9*0.2=1.8，如果此时分析结果发现传输线利用率还不高，我们可以将执行作业的间隔频率r设置为更小的值，直到库房达到最大吞吐量，这时候推算出的μ的值即可作为保证传输线利用率最高且正常运行的作业系数。

以封印设备出库为例，任务优先级相等，并行出库任务数设置为3个，若存在多条优先级相同的封印设备出库任务，则执行前3条，传输线最大容量设置为8垛，执行作业的间隔频率r设置为7秒，传输线平均流转速度v设置为0.2米/秒，根据公式r=μ÷v，可以推算出作业系数μ的值为r*v=7*0.2=1.4，如果此时分析结果发现传输线存在拥堵的情况，我们可以将执行作业的间隔频率r设置为更大的值，直到库房封印出库线路拥堵解除，运行平稳，这时候推算出的μ的值即可作为保证传输线利用率最高且正常运行的作业系数。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。