一种建筑机器人的生产调度方法和系统与流程

本发明涉及一种调度方法和系统，具体涉及一种建筑机器人的生产调度方法和系统。

背景技术：

自动化设备广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，极大地提高劳动生产率。建筑机器人作为一个全新的领域，与上述自动化设备有一个重要的区别：传统自动化设备工作场景固定单一，转移率几乎为零，但是建设机器人的工作场地并不固定，随着建筑项目的竣工，这些自动化设备就需要转移投入到下一个建筑项目中去。如何科学地在各个工地中调配这些机器人，使机器人的使用效率达到最大化，有效地节约运输和时间成本，是目前需要解决的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供了一种建筑机器人的生产调度方法，所述方法包括：

s1，通过各需求工地pi的需求截止时间tpi确定各需求工地pi的调度优先级；

s2，基于调度优先级依次对各需求工地pi进行调度计算，从各在建工地wj和仓库w0中筛选出满足需求工地pi所需数量的建筑机器人作为调度机器人进行调度；

其中，i表示需求工地的序号，j表示在建工地的序号。

作为本发明进一步的改进，所述s1，包括：

基于各需求工地的需求截止时间的早晚，对需求截止时间进行排序；

将需求截止时间最早的需求工地作为优先级最高的需求工地，得到各需求工地pi的调度优先级。

作为本发明进一步的改进，所述s2，包括：

s21，从优先级最高的需求工地py开始，分别确定各在建工地wj和仓库w0中的建筑机器人调度至需求工地py所需的调配时间tj和t0；

s22，在各在建工地wj和仓库w0中，筛选出调配时间小于需求工地py的需求截止时间tpy的c个建筑机器人；

s23，若筛选出的建筑机器人的数量c大于等于需求工地pi所需的数量cn时，从c个建筑机器人中选出cn个作为需求工地py的调度机器人，并将需求工地py作为在建工地wj，进行下一优先级的需求工地的调度计算；

s24，重复上述步骤s22-s23，依次确定所有需求工地pi的调度机器人。

作为本发明进一步的改进，所述s21包括：

s211，确定各在建工地wj和仓库w0到需求工地py的直线距离为swj-py和sw0–py；

s212，确定各在建工地wj和仓库w0中的建筑机器人运输至需求工地py所需的运输时间dj和d0，其中，dj＝|swj–py|/v，d0＝|sw0–py|/v，v为运输速率；

s213，确定各在建工地wj和仓库w0的建筑机器人调度至需求工地py所需的调配时间tj和t0，其中，tj＝twj+dj＝twj+|swj–py|/v，twj为各在建工地wj的建筑机器人的完工时间，t0＝d0＝|sw0–py|/v。

作为本发明进一步的改进，若从各在建工地wj和仓库w0中筛选出建筑机器人的数量不满足需求工地pi所需的数量，所述方法还包括：

s3，基于筛选出的建筑机器人的数量c和需求工地pi所需的数量cn，确定是否需要生产cn-c个新的建筑机器人，并基于是否生产的结果确定需求工地py的调度机器人。

作为本发明进一步的改进，所述确定是否需要生产cn-c个新的建筑机器人，包括：

计算生产新的建筑机器人调度至需求工地py的总耗时dn，其中，dn＝db*β+|sw0–py|/v，db为生产一个新的建筑机器人的耗时，β为生产流水线的最大生产力，|sw0–py|为仓库w0到需求工地py的直线距离，v为运输速率；

将总耗时dn与需求截止时间tpy以及最大生产力生产的耗时db*β与需要生产的建筑机器人的数量cn-c分别进行比较，确定是否生产cn-c个新的建筑机器人。

作为本发明进一步的改进，所述基于是否生产的结果确定需求工地py的调度机器人，包括：

若dn≤tpy且db*β≥cn-c，则确定生产cn-c个新的建筑机器人，将筛选出的c个建筑机器人和生产的cn-c个新的建筑机器人作为需求工地py的调度机器人；

若dn＞tpy和/或db*β＜cn-c，则将调配时间大于需求截止时间tpy的建筑机器人进行调配时间tj的排序，并从排序列表tu中筛选出调配时间最快的cn-c个建筑机器人，将筛选出的c个建筑机器人和tu中筛选出的cn-c个建筑机器人作为需求工地py的调度机器人。

作为本发明进一步的改进，所述s23中，从c个建筑机器人中选出cn个作为需求工地py的调度机器人，包括：

从c个建筑机器人中任意选出cn个作为需求工地py的调度机器人，得到多个调度方案；

针对每个调度方案，分别计算选出的cn个建筑机器人调度至需求工地py的总运输距离；

基于总运输距离和单位运输成本，确定总运输成本最低的调度方案中的cn个建筑机器人作为需求工地py的调度机器人。

本发明还提供了一种建筑机器人的生产调度系统，采用所述的生产调度方法，所述系统包括：

调度计算模块，其用于通过各需求工地pi的需求截止时间tpi确定各需求工地pi的调度优先级，并基于调度优先级依次对各需求工地pi进行调度计算，从各在建工地wj和仓库w0中筛选出满足需求工地pi所需数量的建筑机器人作为调度机器人进行调度；其中，i表示需求工地的序号，j表示在建工地的序号。

作为本发明进一步的改进，若从各在建工地wj和仓库w0中筛选出建筑机器人的数量不满足需求工地pi所需的数量，所述系统还包括：

生产管理模块，其用于基于筛选出的建筑机器人的数量c和需求工地pi所需的数量cn，确定是否需要生产cn-c个新的建筑机器人，并基于是否生产的结果确定需求工地py的调度机器人。

本发明的有益效果：

1、基于需求工地的需求截止时间确定调度优先级，并在调度优先级的前提下，结合调配时间和运输成本合理调度在建工地和仓库内的建筑机器人，以满足各需求工地的调度需求，有效地将建筑机器人的运转率和使用效率大大提高。

2、在现有建筑机器人无法满足调度需求时进一步制定生产计划，以满足调度需求。

3、在满足需求截止时间的前提下，结合总运输成本对多个调度方案进行选取，获得既符合时间需求，又降低运输成本的最佳调度方案。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中的确定各需求工地的调度优先级的示意图；

图2是本发明一实施例中的各在建工地和仓库分布的直角坐标系示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。

虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员以使得本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施。正如本发明所属技术领域的技术人员能够容易理解，将在后面描述的实施例在不脱离本发明的概念和范围的基础上可变形为多种形式。在附图中尽量将相同或相似的部分用相同的附图标记表示。

在此使用的专业术语只是用来说明特定实施例而提供的，并不是用来限制本发明。在此使用的单数形式在没有表示明确的相反含义的情况下也包含复数形式。在说明书中使用的“包含”的具体化了特定的特性、领域、常数、步骤、动作、要素及/或成分，并不排除其他特定的特性、领域、常数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。

将下面使用的技术用语及科学用语包括在内的所有用语具有与本发明所属技术领域的技术人员一般理解的含义相同的含义。在词典中所定义的用语被补充解释为与相关技术文献和当前公开的内容相符的含义，在没有定义的情况下，不能被解释为具有非常正式的含义。

本发明实施例的一种建筑机器人的生产调度方法，方法包括：

s1，通过各需求工地pi的需求截止时间tpi确定各需求工地pi的调度优先级，其中，i表示需求工地的序号。

在一种可选的实施方式中，基于各需求工地的需求截止时间的早晚，对需求截止时间进行排序；将需求截止时间最早的需求工地作为优先级最高的需求工地，得到各需求工地pi的调度优先级。例如，现在有5个新的需求工地p1、p2、p3、p4、p5同时需要调度建筑机器人，如图1所示，将5个需求工地的需求截止时间t1、t2、t3、t4、t5进行排序，需求截止时间为tp1＞tp2＞tp3＞tp4＞tp5，则确定调度优先级为：p5＞p4＞p3＞p2＞p1。

s2，基于调度优先级依次对各需求工地pi进行调度计算，从各在建工地wj和仓库w0中筛选出满足需求工地pi所需数量的建筑机器人作为调度机器人进行调度，其中，j表示在建工地的序号。

在一种可选的实施方式中，s2包括：

s21，从优先级最高的需求工地py开始，分别确定各在建工地wj和仓库w0中的建筑机器人调度至需求工地py所需的调配时间tj和t0。

在一种可选的实施方式中，s211，确定各在建工地wj和仓库w0到需求工地py的直线距离为swj-py和sw0–py；s212，确定各在建工地wj和仓库w0中的建筑机器人运输至需求工地py所需的运输时间dj和d0，其中，dj＝|swj–py|/v，d0＝|sw0–py|/v，v为运输速率；s213，确定各在建工地wj和仓库w0的建筑机器人调度至需求工地py所需的调配时间tj和t0，其中，tj＝twj+dj＝twj+|swj–py|/v，twj为各在建工地wj的建筑机器人的完工时间，t0＝d0＝|sw0–py|/v。例如，现有4个在建工地w1、w2、w3、w4和仓库w0，4个在建工地的建筑机器人的完工时间分别为tw1、tw2、tw3、tw4，以仓库w0为原地，按比例根据地图位置的落点绘制出分布直角坐标系如图2所示，得到sw4-p5是w4到优先级最高的p5的直线距离，sw0-p5是w0到p5的直线距离，…,依次可以得到在建工地w1、w2、w3、w4和仓库w0到p5的直线距离，进而可以计算出运输时间d1、d2、d3、d4和d0，进一步可以计算出w1、w2、w3、w4和仓库w0中的建筑机器人调度至p5的调配时间t1、t2、t3、t4和t0。

s22，在各在建工地wj和仓库w0中，筛选出调配时间小于需求工地py的需求截止时间tpy的c个建筑机器人。

s23，若筛选出的建筑机器人的数量c大于等于需求工地pi所需的数量cn时，从c个建筑机器人中选出cn个作为需求工地py的调度机器人，并将需求工地py作为在建工地wj，进行下一优先级的需求工地的调度计算。例如，筛选出的数量c满足p5的调度需求，则将p5作为w5，并作为下一优先级p4进行前述实施方式中的调度计算的参考，进而可以确定p4的调度机器人。

s24，重复上述步骤s22-s23，依次确定所有需求工地pi的调度机器人。在此步骤中，例如，再依次对p4、p3、p2、p1进行前述实施方式中的调度计算。

在一种可选的实施方式中，若从各在建工地wj和仓库w0中筛选出建筑机器人的数量不满足需求工地pi所需的数量，方法还包括：s3，基于筛选出的建筑机器人的数量c和需求工地pi所需的数量cn，确定是否需要生产cn-c个新的建筑机器人，并基于是否生产的结果确定需求工地py的调度机器人。

此时，由于筛选出的建筑机器人的数量无法满足调度需求，需制定生产计划以满足调度需求，在一种可选的实施方式中，确定是否需要生产cn-c个新的建筑机器人时，包括：计算生产新的建筑机器人调度至需求工地py的总耗时dn，其中，dn＝db*β+|sw0–py|/v，db为生产一个新的建筑机器人的耗时，β为生产流水线的最大生产力(即能同时生产建筑机器人的最大数量)，|sw0–py|为仓库w0到需求工地py的直线距离，v为运输速率；将总耗时dn与需求截止时间tpy以及最大生产力生产的耗时db*β与需要生产的建筑机器人的数量cn-c分别进行比较，确定是否生产cn-c个新的建筑机器人。

在另一种可选的实施方式中，基于是否生产的结果确定需求工地py的调度机器人，包括：若dn≤tpy且db*β≥cn-c，则确定生产cn-c个新的建筑机器人，将筛选出的c个建筑机器人和生产的cn-c个新的建筑机器人作为需求工地py的调度机器人；若dn＞tpy和/或db*β＜cn-c，则将调配时间大于需求截止时间tpy的建筑机器人进行调配时间tj的排序，并从排序列表tu中筛选出调配时间最快的cn-c个建筑机器人，将筛选出的c个建筑机器人和tu中筛选出的cn-c个建筑机器人作为需求工地py的调度机器人。

s23中，若筛选出的建筑机器的数量c远大于需求工地py所需的数量cn，此时从c个建筑机器人中选出cn个作为需求工地py的调度机器人可以有多种选取方式，需要从中找到最优方式进行调度，降低成本。在一种可选的实施方式中，从c个建筑机器人中任意选出cn个作为需求工地py的调度机器人，得到多个调度方案；针对每个调度方案，分别计算选出的cn个建筑机器人调度至需求工地py的总运输距离；基于总运输距离和单位运输成本，确定总运输成本最低的调度方案中的cn个建筑机器人作为需求工地py的调度机器人。至此，可以获得既符合时间需求，又能降低运输成本的最佳调度方法。

本发明实施例所述的一种建筑机器人的生产调度系统，采用所述的生产调度方法，系统包括：

调度计算模块，其用于通过各需求工地pi的需求截止时间tpi确定各需求工地pi的调度优先级，并基于调度优先级依次对各需求工地pi进行调度计算，从各在建工地wj和仓库w0中筛选出满足需求工地pi所需数量的建筑机器人作为调度机器人进行调度；其中，i表示需求工地的序号，j表示在建工地的序号。

在一种可选的实施方式中，调度计算模块被配置为：基于各需求工地的需求截止时间的早晚，对需求截止时间进行排序；将需求截止时间最早的需求工地作为优先级最高的需求工地，得到各需求工地pi的调度优先级。例如，现在有5个新的需求工地p1、p2、p3、p4、p5同时需要调度建筑机器人，如图1所示，将5个需求工地的需求截止时间t1、t2、t3、t4、t5进行排序，需求截止时间为tp1＞tp2＞tp3＞tp4＞tp5，则确定调度优先级为：p5＞p4＞p3＞p2＞p1。

在一种可选的实施方式中，调度计算模块被进一步配置为：

从优先级最高的需求工地py开始，分别确定各在建工地wj和仓库w0中的建筑机器人调度至需求工地py所需的调配时间tj和t0。在一种可选的实施方式中，s211，确定各在建工地wj和仓库w0到需求工地py的直线距离为swj-py和sw0–py；s212，确定各在建工地wj和仓库w0中的建筑机器人运输至需求工地py所需的运输时间dj和d0，其中，dj＝|swj–py|/v，d0＝|sw0–py|/v，v为运输速率；s213，确定各在建工地wj和仓库w0的建筑机器人调度至需求工地py所需的调配时间tj和t0，其中，tj＝twj+dj＝twj+|swj–py|/v，twj为各在建工地wj的建筑机器人的完工时间，t0＝d0＝|sw0–py|/v。例如，现有4个在建工地w1、w2、w3、w4和仓库w0，4个在建工地的建筑机器人的完工时间分别为tw1、tw2、tw3、tw4，以仓库w0为原地，按比例根据地图位置的落点绘制出分布直角坐标系如图2所示，得到sw4-p5是w4到优先级最高的p5的直线距离，sw0-p5是w0到p5的直线距离，…,依次可以得到在建工地w1、w2、w3、w4和仓库w0到p5的直线距离，进而可以计算出运输时间d1、d2、d3、d4和d0，进一步可以计算出w1、w2、w3、w4和仓库w0中的建筑机器人调度至p5的调配时间t1、t2、t3、t4和t0。

在各在建工地wj和仓库w0中，筛选出调配时间小于需求工地py的需求截止时间tpy的c个建筑机器人。

若筛选出的建筑机器人的数量c大于等于需求工地pi所需的数量cn时，从c个建筑机器人中选出cn个作为需求工地py的调度机器人，并将需求工地py作为在建工地wj，进行下一优先级的需求工地的调度计算。例如，筛选出的数量c满足p5的调度需求，则将p5作为w5，并作为下一优先级p4进行前述实施方式中的调度计算的参考，进而可以确定p4的调度机器人。

重复前述流程，依次确定所有需求工地pi的调度机器人。例如，再依次对p4、p3、p2、p1进行前述实施方式中的调度计算。

在一种可选的实施方式中，若从各在建工地wj和仓库w0中筛选出建筑机器人的数量不满足需求工地pi所需的数量，系统还包括：

生产管理模块，其用于基于筛选出的建筑机器人的数量c和需求工地pi所需的数量cn，确定是否需要生产cn-c个新的建筑机器人，并基于是否生产的结果确定需求工地py的调度机器人。

此时，由于筛选出的建筑机器人的数量无法满足调度需求，需制定生产计划以满足调度需求，在一种可选的实施方式中，生产管理模块被配置为:计算生产新的建筑机器人调度至需求工地py的总耗时dn，其中，dn＝db*β+|sw0–py|/v，db为生产一个新的建筑机器人的耗时，β为生产流水线的最大生产力(即能同时生产建筑机器人的最大数量)，|sw0–py|为仓库w0到需求工地py的直线距离，v为运输速率；将总耗时dn与需求截止时间tpy以及最大生产力生产的耗时db*β与需要生产的建筑机器人的数量cn-c分别进行比较，确定是否生产新的建筑机器人。

在另一种可选的实施方式中，生产管理模块被进一步配置为:若dn≤tpy且db*β≥cn-c，则确定生产cn-c个新的建筑机器人，将筛选出的c个建筑机器人和生产的cn-c个新的建筑机器人作为需求工地py的调度机器人；若dn＞tpy和/或db*β＜cn-c，则将调配时间大于需求截止时间tpy的建筑机器人进行调配时间tj的排序，并从排序列表tu中筛选出调配时间最快的cn-c个建筑机器人，将筛选出的c个建筑机器人和tu中筛选出的cn-c个建筑机器人作为需求工地py的调度机器人。

若筛选出的建筑机器的数量c远大于需求工地py所需的数量cn，此时从c个建筑机器人中选出cn个作为需求工地py的调度机器人可以有多种选取方式，需要从中找到最优方式进行调度，降低成本。在一种可选的实施方式中，调度计算模块被进一步配置为：从c个建筑机器人中任意选出cn个作为需求工地py的调度机器人，得到多个调度方案；针对每个调度方案，分别计算选出的cn个建筑机器人调度至需求工地py的总运输距离；基于总运输距离和单位运输成本，确定总运输成本最低的调度方案中的cn个建筑机器人作为需求工地py的调度机器人。至此，可以获得既符合时间需求，又能降低运输成本的最佳调度方法。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。