分派与用于向和从自动存储和取回系统转移存储容器的相同端口相互作用的容器处置载具的操作能力的最佳利用的制作方法

1.本发明涉及一种用于存储和取回由容器处置载具处置的存储容器的自动存储和取回系统，更具体地说，涉及一种用于优化被指定在用于将存储容器转移出或转移入自动存储和取回系统的相同端口运送或取回存储容器的容器处置载具的操作能力的方法、系统和计算机程序。


背景技术：

2.图1公开了典型的现有技术的自动存储和取回系统1，该系统具有框架结构100和在系统1上操作的容器处置载具201。
3.框架结构100包括直立构件102、水平构件103和储存容积，该储存容积包括成排布置在直立构件102和水平构件103之间的储存柱105。在这些存储柱105中，存储容器106(也称为箱柜)一个堆叠在另一个之上形成堆叠107。构件102、103通常可以由金属制成，例如挤压铝型材。
4.自动存储和取回系统1的框架结构100包括布置在框架结构100的顶部的轨道系统108，多个容器处置载具201在轨道系统108上操作，以从存储柱105提升存储容器106和将存储容器106降低到存储柱105中，并且还将存储容器106运输至存储柱105上方。
5.轨道系统108包括：第一组平行轨道110，布置成引导容器处置载具201在第一方向x上在框架结构100的顶部运动；以及第二组平行轨道111，布置成垂直于第一组轨道110，以引导容器处置载具201在垂直于第一方向x的第二方向y上运动。
6.图1中还示出了第一方向x上的第一轨道110a、第一方向x上的第二轨道110b、第二方向y上的第一轨道111a和第二方向y上的第二轨道111b。容器处置载具201在存储柱105上方横向移动，即在平行于水平x-y平面的平面内移动。
7.存储容器106存储在柱105中，柱105限定了与第一方向x和第二方向y正交的第三方向z。容器处置载具201通过轨道系统108中的存取开口来存取存储容器106，即轨道系统108布置在框架结构100上，该框架结构100在每个存储柱105的顶部限定了每个存取开口112的周缘。框架结构100的直立构件102可用于在将容器从柱105中提升出来以及将容器降低到柱105中的过程中引导储存容器。容器106的堆叠107通常是自支撑的。
8.框架结构100的存储容积通常称为网格104，其中该网格中的存储柱105内的可能存储位置称为存储单元。每个存储柱105可以由x方向和y方向上的位置来标识，而每个存储单元可以由x方向、y方向和z方向上的容器号来标识。
9.在框架结构100中，大多数柱105是存储柱105，即存储容器106以堆叠107的形式存储的柱105。然而，一些柱105可能具有其他目的。
10.在图1中，柱119和柱120是由容器处置载具201用来放下和/或拾取存储容器106的专用柱，以便可以将存储容器转移到存取站(未示出)，在存取站处，可以从框架结构100的外部存取存储容器106或者将存储容器106转移出或转移入框架结构100。
11.在现有技术中，用于将存储容器转移入和转移出存储系统的柱通常称为端口柱119、120或转移柱。存储容器通过端口119’、120’转移到端口柱119、120以及从端口柱119、120转移出来，端口119’、120’通常位于端口柱119、120一端的开口处，即存储容器进入或离开端口柱119、120的位置。端口也可以位于其他位置，例如位于端口柱119、120的中间位置或地面位置。
12.储存容器106可以在任何方向上运输并转移至存取站，即水平、倾斜和/或竖直方向。例如，存储容器106可以放置在框架结构100内的随机或专用的柱105中，然后由任意容器处置载具201拾取并运输至端口柱119、120，以便进一步运输至存取站。注意，术语“倾斜”意味着运输时存储容器106的运输定向大体介于水平和竖直之间。
13.在图1中，第一端口柱119可以是例如容器处置载具201可以卸下要运输至存取站或转运站的存储容器106的专用卸货端口柱，而第二端口柱120可以是容器处置载具201可以拾取已经从存取站或转运站运输出的存储容器106的专用拾取端口柱。
14.存取站通常可以是从存储容器106中取出产品物品或将产品物品放入存储容器106中的拾取站或存放站。在拾取或存放站中，通常不从自动存储和取回系统1中移走存储容器106，而是一旦进行了存取后便使存储容器106再次返回到框架结构100中。端口柱119、120也可以用于将存储容器转移到另一个存储设施(例如，转移到另一个框架结构或另一个自动存储和取回系统)，转移到运输载具(例如，火车或卡车)，或转移到生产设施。
15.当要取回存储在图1中公开的柱105中的一个中的特定存储容器106时，会分派并指示容器处置载具201中的一个从存储容器106所在位置取回存储容器106，并将其运输至端口柱119的端口119’。该操作包括将容器处置载具201移动到储存容器106所在的储存柱105上方的位置，使用容器处置载具201的提升装置(未示出)从储存柱105取回储存容器106，并将储存容器106运输至端口柱119的端口119’。
16.如果目标存储容器106位于堆叠107的深处，即目标存储容器106上方有一个或多个其他存储容器106，则该操作还包括在从存储柱105提升目标存储容器106之前临时移动位于上方的存储容器。在本领域中，该步骤有时称为“挖掘”，可以用随后用于将目标存储容器运输至卸端口柱119的同一容器处置载具201来执行，或者用一个或多个其他协作的容器处置载具201来执行。替代地或附加地，自动存储和取回系统1可以具有专门用于从存储柱105临时移走存储容器的任务的容器处置载具201。一旦已从储存柱105中移走了目标储存容器106，便可将临时移走的储存容器106重新放置到原来的储存柱105中。然而，替代地，可将移走的存储容器106重新定位到其他存储柱105。
17.当要将存储容器106存储在柱105中的一个中时，指示容器处置载具201中的一个从用于从存取站或转运站转移存储容器的端口柱120的端口120’拾取存储容器106，并将其运输至待存储其的存储柱105上方的位置。在将位于或高于储存柱堆叠107内的目标位置的任何存储容器移走后，容器处置载具201将存储容器106定位在期望的位置。然后，可以将移走的存储容器106降回到存储柱105中，或者重新定位到其他储存柱。
18.通过控制系统500以及通过参考每个存储容器106的内容物来连续地监测和控制每个存储容器106在框架结构100内的位置以及在存储和取回系统上操作的每个容器处置载具201的位置和运动，使得能够在期望的时间将期望的存储容器106运送到期望的位置，而容器处置载具201不会彼此碰撞。
19.图2示出了典型的控制系统500的实例，控制系统500包括主控制器220、跟踪存储容器106轨迹的数据库210、用于为容器处置载具201寻找最佳路线的路线规划器200，以及用于向每个容器处置载具201传送指令的发送器/接收器225。控制系统500与每个容器处置载具201中的载具控制器230通信，并根据路线规划器200控制容器处置载具201的交通流量。
20.在以上描述中，描述了用于将存储容器转移到存储和取回系统1和从存储和取回系统1转移存储容器的单独端口柱119、120。这提供了一种有效的解决方案。然而，端口柱119、120中只有一个可以用于将存储容器转移到存储和取回系统以及从存储和取回系统转移存储容器。
21.自动存储和取回系统1通常由两个或多个容器处置载具201操作，容器处置载具201服务于端口柱119的相同端口119’，用于将存储容器转移到存取站。通过接收从控制系统500发送的指令，每个容器处置载具201被分派并给予任务。例如，任务可以是从容器处置载具201所在的存储柱105中获取特定的存储容器106，在设定的方向上行驶设定的距离，在端口119’处运送存储容器106等。
22.根据现有技术，重点在于尽可能快地将储存容器106运送到端口119’。当几个容器处置载具201服务同一个端口119’以与其相互作用时，通过向端口119’运送或从端口119’取回存储容器106，容器处置载具201可以同时处于端口119’处或向端口119’行驶。这可能导致端口119’处效率低下的问题。在容器处置载具201能够与端口119’相互作用之前，即在将存储容器106运送到端口或从端口取回存储容器106之前，容器处置载具201可能必须排队等候。这样，每个容器处置载具201的操作能力(operational capacity，运行能力)没有得到最佳利用。
23.为了充分利用指定为相同端口119’服务的容器处置载具201的操作能力，理想的是每个容器处置载具201在另一个容器处置载具201已经完成与端口的相互作用之后立即到达端口119’，即向端口119’运送或从端口119’取回存储容器。
24.如果容器处置载具201过早地开始向端口119’行驶，则容器处置载具201的操作能力可能无法得到最佳利用，因为如果其他容器处置载具201同时正在与端口119’相互作用或者正向端口119’移动以运送或取回储存容器106，则该容器处置载具201可能不得不等待才能将储存容器106运送到端口119’。
25.本发明通过确保容器处置载具201在端口119’处以最少的等待时间服务端口119’来处理和解决该问题，从而减少容器处置载具201必须在端口119’排队等待的可能性。
26.容器处置载具201不再是静止地排队等待其他容器处置载具201完成与端口交互，而是根据指示在将存储容器106运送到端口或从端口取回存储容器106之前执行其他中间任务。


技术实现要素：

27.根据现有技术，重点在于尽可能快地将存储容器运送到端口。然而，这可能会导致服务相同端口的容器处置载具延迟，因为这些容器处置载具可能同时位于端口处或向端口行驶。然后，一些容器处置载具在能够与端口相互作用(即向端口运送或从端口取回存储容器之前)，可能不得不在端口排队等候。这样，每个容器处置载具的操作能力没有得到最佳
利用。
28.根据本发明，通过优选地让指定服务于相同端口的每个容器处置载具刚好在另一个容器处置载具已完成与端口的相互作用之前到达端口，每个容器处置载具的操作能力可更好地得到利用。
29.本发明由一种方法来限定，该方法用于当容器处置载具被分派在自动存储和取回系统的相同端口处运送或取回识别的存储容器的任务时，利用容器处置载具的操作能力，该自动存储和取回系统包括框架结构，该框架结构限定用于将存储容器存储在存储柱中的存储网格，并且其中存储容器由在存储网格顶部运行的容器处置载具处置，并且其中端口用于将存储容器转移到存储和取回系统以及从存储和取回系统转移存储容器。
30.端口位于何处与根据本发明的解决方案无关。如上所述，端口可以位于用于在集运站转移存储容器的端口柱。端口也可以位于集运站或拣选站。与该解决方案相关的是容器处置载具需要到达端口的期限。
31.该方法包括由与每个容器处置载具中的载具控制器通信的控制系统执行的以下步骤：
[0032]-为容器处置载具分派无期限任务和到达端口的有期限任务；
[0033]-计算当无期限分派任务完成时容器处置载具的结束时间和结束位置；
[0034]-检查在首先完成无期限任务之后容器处置载具是否能够满足期限；
[0035]-对分派给容器处置载具的任务进行排序，并且进一步根据容器处置载具到达端口的时间，将在首先完成无期限任务之后能够满足期限的任务排在第一位；以及
[0036]-通过根据任务的排序向容器处置载具传送指令来执行任务。
[0037]
根据一个实施例，根据基于以下一项或多项的参数来计算在分派的无期限任务完成时容器处置载具的结束时间和结束位置：
[0038]-从容器处置载具的当前位置到任务处的行驶时间；
[0039]-其他交通状况，包括容器处置载具从其位置到任务处的路线的可能阻塞；
[0040]-容器处置载具可用的时间；
[0041]-容器处置载具的电池电量。
[0042]
根据一个实施例，基于计算的在首先完成无期限任务之后容器处置载具的结束位置和结束时间，检查容器处置载具是否能够满足期限。
[0043]
根据一个实施例，对能够满足期限的容器处置载具给予加分，而对不能满足期限的容器处置载具给予扣分，并且根据所给的分数进行排序。
[0044]
根据该方法的一个实施例，在计算出无期限分派任务将导致容器处置载具错过分派的有期限任务的期限的情况下，将分派的有期限任务排在无期限分派任务之前，从而首先执行有期限任务，随后执行无期限任务。
[0045]
根据一个实施例，将已分派但未完成的无期限任务重新分派给不同的容器处置载具，该不同的容器处置载具在其时间表内有能力完成该重新分派的无期限任务。
[0046]
本发明还由一种控制系统来限定，该控制系统用于当容器处置载具被分派在自动存储和取回系统的相同端口处运送或取回识别的存储容器的任务时，利用容器处置载具的操作能力，该自动存储和取回系统包括框架结构，该框架结构限定用于将存储容器存储在存储柱中的存储网格。存储容器由在存储网格顶部运行的容器处置载具处置，并且其中端
口用于将存储容器转移到存储和取回系统以及从存储和取回系统转移存储容器。该系统包括与每个容器处置载具中的载具控制器通信的控制系统。控制系统包括处理器，处理器设置成运行一计算机程序，当该计算机程序在被执行时，执行上述方法。
[0047]
本发明还由一种计算机程序限定，该计算机程序在由自动存储和取回系统的控制系统中的处理器执行时，执行上述用于当容器处置载具被分派在自动存储和取回系统的相同端口处运送或取回识别的存储容器的任务时、利用容器处置载具的操作能力的方法。
附图说明
[0048]
附图有助于理解本发明。附图示出了本发明的实施例，现在将仅通过示例的方式对本发明的实施例进行描述，在附图中：
[0049]
图1是现有技术的自动存储和取回系统的框架结构的透视图。
[0050]
图2示出了用于控制在自动存储和取回系统上操作的容器处置载具的控制系统。
[0051]
图3是图示利用容器处置载具的操作能力的方法的不同步骤的流程图。
[0052]
图4是示出分派给容器处置载具的任务的表格。
[0053]
图5是示出任务排序和分派的载具的表格。
[0054]
附图标记列表
[0055]
1-自动存储和取回系统
[0056]
100-框架结构
[0057]
102-框架结构的直立构件
[0058]
103-框架结构的水平构件
[0059]
104-存储网格结构
[0060]
105-储存柱
[0061]
106-存储容器
[0062]
106
’‑
储存容器的特定位置
[0063]
107-堆叠
[0064]
108-轨道系统
[0065]
110-第一方向(x)的平行轨道
[0066]
110a-第一方向(x)的第一轨道
[0067]
110b-第一方向(x)的第二轨道
[0068]
111-第二方向(y)的平行轨道
[0069]
111a-第二方向(y)的第一轨道
[0070]
111b-第二方向(y)的第二轨道
[0071]
112-存取开口
[0072]
119-第一端口柱
[0073]
119
’‑
第一端口
[0074]
120-第二端口柱
[0075]
120
’‑
第二端口
[0076]
200-路线规划器
[0077]
201-容器处置载具
[0078]
210-数据库
[0079]
220-主控制器
[0080]
225-发送器/接收器
[0081]
230-载具控制器
[0082]
x-第一方向
[0083]
y-第二方向
[0084]
z-第三方向
[0085]
500-控制系统
具体实施方式
[0086]
在下面的描述中，将参照附图更详细地解释本发明。然而，应该理解，附图并不旨在将本发明限制于附图中描述的主题。
[0087]
以上在背景技术部分参照图1描述了具有框架结构100的典型现有技术自动存储和取回系统1。
[0088]
框架结构100可以是任何尺寸，并且应该理解，框架结构100的宽度和/或长度和/或深度可以比图1中公开的框架结构大得多。例如，框架结构100可以具有超过700
×
700个柱的水平范围和超过12个容器的存储深度。
[0089]
此外，存储网格104可以比图1中公开的要深得多。例如，存储网格104可以比十二个网格单元122更深，即在图1所示的z方向上。
[0090]
容器处置载具201可以是本领域已知的任何类型，例如wo2014/090684a1、no317366或wo2015/193278a1中公开的自动容器处置载具中的任何一种。
[0091]
布置在框架结构100的顶部的轨道系统108允许容器处置载具201在存储柱105和与容器处置载具201相互作用的第一端口和第二端口119’、120’之间水平移动，即容器处置载具201根据指示向其传送或从其取回存储容器106的端口119’、120’。
[0092]
当以下描述本发明时，将端口119’用作设定数量的容器处置载具201被指定与之相互作用的端口119’的一个实例。载具的数量例如可以是4至8。
[0093]
本发明提供了一种方法和控制系统，用于通过更好地控制被指示与相同端口119’相互作用的每个容器处置载具201来避免在端口119’处排队。
[0094]
图3是图示利用容器处置载具201的操作能力的方法的不同步骤的流程图，其中容器处置载具201被分派了在包括框架结构100的自动存储和取回系统1的相同端口处运送或取回识别的存储容器106的任务。框架结构限定了用于将存储容器106存储在存储柱105中的存储网格104。存储容器106由在存储网格104顶部运行的容器处置载具201处置。在该实例中，端口119’位于端口柱119的开口处，用于将存储容器106转移到存储和取回系统1以及从存储和取回系统1转移。与每个容器处置载具201中的载具控制器230通信的控制系统500执行若干步骤。
[0095]
每个容器处置载具201均被分派任务。例如，分派的任务可以是在端口119’运送特定的存储容器或者将存储容器从一个位置移动到另一个位置。
[0096]
有些任务的优先级高于其他任务。高优先级任务将被分配期限，而其他任务则无期限。有期限的任务通常是要求在端口119’中转移特定存储容器的任务。
[0097]
根据本发明的方法300的第一步是为容器处置载具201分派无期限任务310和有期限任务320。分派哪个容器处置载具201来处置特定的存储容器106是基于成本参数的。成本参数的实例是从容器处置载具201的当前位置到特定存储容器106的位置的距离和行驶时间；挖掘时间；交通状况，包括其他容器处置载具201可能会阻塞到存储容器106的位置的路径；容器处置载具201可用的时间；容器处置载具201的电池电量等。
[0098]
挖掘时间是容器处置载具201将用于移走位于存储柱105中的目标存储容器106上方的其他存储容器106的时间。可以利用用于将目标存储容器106运输至端口119’的同一容器处置载具201来进行挖掘。替代地，挖掘可以由仅用于挖掘的专用容器处置载具201形成。在这种情况下，对于被分派了任务(即，在端口119’运送特定存储容器106)的容器处置载具201，挖掘时间可以忽略或至少减少。
[0099]
基于所述成本参数，下一步是计算当无期限分派任务完成时容器处置载具201的结束时间和结束位置330。
[0100]
如上所述，这可以根据基于以下一项或多项的成本参数来计算：当从容器处置载具201的当前位置行驶到完成任务的新位置时所经过的时间；当从容器处置载具201的当前位置行驶到任务处时影响容器处置载具201的其他交通；容器处置载具201可用的时间；容器处置载具201的电池电量。
[0101]
该方法的下一步是，检查在首先完成无期限任务之后容器处置载具201是否能够完成有期限分派任务。该检查通过计算容器处置载具201在首先完成无期限任务之后从其位置处开始执行有期限任务所经过的时间来执行。
[0102]
在一个实施例中，检查可以导致给予容器处置载具201加分或扣分。如果检查的结论是容器处置载具201不能满足期限340，则给予其扣分345。如果检查的结论是容器处置载具201能够满足期限340，则给予其加分350。
[0103]
在一个实施例中，已分派但未完成的无期限任务被重新分派给不同的容器处置载具201，该不同的容器处置载具201在其时间表内有能力完成重新分派的无期限任务。如此，容器处置载具201可以区分有期限任务的优先级。
[0104]
此后，下一步是根据加分和扣分以及预计到达端口360的时间，对分派给容器处置载具201的任务进行排序。在首先完成无期限任务之后可以在期限内执行的任务被排在第一位，并且进一步根据容器处置载具201到达端口119’的时间。下面参照图4和图5描述一个实例。
[0105]
该方法的最后一步是通过根据任务的排序向容器处置载具201传送指令来执行任务。指令包括在哪里拾取存储容器、其是哪个存储容器106以及其将被运送到哪个端口的信息。
[0106]
图4是示出分派给容器处置载具201的任务的示例的表格。无期限任务表示为1.1到6.1，而有期限任务表示为1.2到6.2。该表格还示出了所分派的容器处置载具201是否可以完成无期限分派任务，并且仍然执行有期限任务。如果是，则先执行无期限任务，再执行有期限任务。如果否，则先执行有期限任务，再执行无期限任务。图中的任务优先级列中反映了此，例如，对于分派的载具010，无期限任务1.1在有期限任务1.2之前执行。最后一列示出了到达存储容器106将被运送至的同一指定端口的时间的示例，即在每个指定容器处置载具201的有期限任务的期限之前到达端口119’的时间。
[0107]
图5是示出当任务作为对容器处置载具201的指令被执行时，任务的最终排序和分派的载具的表格。最终的排序基于图4中推导出的任务优先级和到达时间。首先到达端口119’的容器处置载具201被排在第一位，而刚好在期限之前到达端口的容器处置载具201被排在最后。
[0108]
根据排序列表，执行分派给载具的任务，并将指令发送到每个容器处置载具201。这样，由于在容器处置载具201仍然能够在设定的期限内执行分派任务的情况下，无期限任务能够在有期限任务之前执行，因此每个容器处置载具201的操作能力得以更好地利用。指定与相同端口119’相互作用的容器处置载具201将不太可能必须等待彼此完成与端口的相互作用，即就向端口106’运送或从端口106’取回存储容器106而言。
[0109]
本发明还由控制系统500来限定，该控制系统500用于在容器处置载具201被分派在自动存储和取回系统1的相同端口119’、120’处运送或取回识别的存储容器106的任务时，利用容器处置载具201的操作能力，如上面参照图1所述。
[0110]
上面参照图2描述了控制系统500，控制系统500包括主控制器220、跟踪存储容器106轨迹的当前位置的数据库210、用于基于成本参数为容器处置载具201找到最佳路线的路线规划器200(上文亦进行了描述)、以及用于向每个容器处置载具201传送指令的发送器/接收器225，优选地以无线方式。控制系统500还包括处理器，该处理器设置成运行一计算机程序，该计算机程序在被执行时执行上述方法，从而在容器处置载具201被分派有期限和无期限任务时利用容器处置载具201的操作能力。
[0111]
本发明提出并解决了容器处置载具必须在端口119’排队等候的问题。取而代之的是，端口119’由在端口119’具有最小等待时间的容器处置载具201服务，并且如果可能的话，容器处置载具201在期限内向端口119’运送或从端口119’取回存储容器106之前，根据指示执行其他中间任务。