一种四向车密集库WMS库位分配方法与流程

本发明涉及自动化仓库系统开发，尤其涉及一种四向车密集库wms库位分配方法。

背景技术：

1、四向车密集库(automated storage and retrieval system，as/rs)与仓库管理系统(warehouse management system，wms)的库位分配成为了现代仓库管理的前沿技术。

2、自动化仓库系统引入了as/rs技术，通过无人引导机器人、输送系统和智能控制系统，将货物存储、检索和移动完全自动化。

3、目前已公开的库位分配技术如下：河海大学商学院的许瑞等人于2023年在《工业工程与管理》上发表一篇名为《分类存储下的自动化立体仓库出入库任务调度与货位分配集成优化》的文章，其采用分类存储策略的as/rs的入库任务调度与货位分配集成优化问题，提出了一种结合整数规划与文化基因算法的数学规划启发式算法，设计了基于汉明距离的新型入库任务匹配指标，并将此问题转换为指派问题，以解决入库任务排序问题。

4、中国船舶集团有限公司第七一三研究所的陈俭新等人于2022年在《船舶科学技术》发表了一篇名为《基于蒙特卡罗树搜索的多载具自动化存取系统优化算法》的文章，建立了一种基于蒙特卡罗树搜索的多载具自动化存取系统优化算法，该算法通过建立货位优化模型，结合改进的蒙特卡罗树搜索算法进行货位优化求解。

5、尽管上述方法通过不同方式，各自可以解决适合自身问题的货物库位分配的问题，但相比四向车密集库而言，虽然四向车密集库已经极大提高了仓库的自动化水平，但要发挥其最大潜力，关键在于智能的库位分配。传统的静态库位分配无法适应快速变化的库存需求，而动态库位分配技术则成为了必要。四向车密集库的库位动态分配策略通过综合考虑库存数据、订单需求和仓库空间情况，智能地决定货物的存储位置，这不仅提高了密集库的存储效率，还加速了货物的检索速度，降低了检索的错误率。

技术实现思路

1、本发明构建一种四向车密集库的库位分配系统，并且设计一种四向车密集库的库位分配方法，一方面实现自动输出库位分配方案，另一方面实现自动执行库位分配方案。

2、一种四向车密集库的库位分配方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，建立库位分配服务器sla与四向智能穿梭车系统sagv的数据交互协议，具体过程如下：

4、库位分配服务器sla设定如下初始化参数：设定p是一个素数，g是有限域gf(p)上的生成元，

5、四向智能穿梭车agva将其机器编号nm-agva发送给库位分配服务器sla，库位分配服务器sla执行下述操作：

6、(1)随机选择一个交互参数

7、(2)计算交互参数

8、(3)将交互参数组ⅰ＝{四向智能穿梭车agva、机器编号nm-agva、交互参数pagva-ⅰ、交互参数pagva-ⅱ}存储至模型存储数据库dbms；

9、(4)将交互参数组ⅱ＝{交互参数pagva-ⅰ、交互参数pagva-ⅱ}返回给四向智能穿梭车agva；

10、步骤s2，当输送系统ts将列示于物料清单上的待入库物料运输至密集库入库口时，输送系统ts与库位分配服务器sla建立通信连接，将带有审核标签的物料清单以及机器编号发送给库位分配服务器sla，库位分配服务器sla读取物料清单中待入库物料，并提取待入库物料的基本属性与使用频率，以其作为输入参数；

11、步骤s3，库位信息维护服务器slim将库位信息进行封装处理得到带有时间标签的库位数据组，之后发送给库位分配服务器sla，库位分配服务器sla读取库位数据组中的库位空闲状态及库位空闲位置，以其作为输入参数；

12、步骤s4，库位分配服务器sla先将步骤s2和步骤s3中的输入参数进行组装得到一个数据参数组、再将数据参数组发送给模型存储数据库dbms；

13、模型存储数据库dbms先将提取得到的两个输入参数输入至库位分配模型中输出得到库位分配方案、再将库位分配方案返回至库位分配服务器sla；

14、步骤s5，库位分配服务器sla向四向智能穿梭车系统sagv发布物料入库任务，四向智能穿梭车系统sagv内可执行物料入库任务的四向智能穿梭车应答库位分配服务器sla；

15、库位分配服务器sla先基于库位分配方案对于所有应答四向智能穿梭车进行任务执行的优先级排序、再选择最优的四向智能穿梭车，其记为agva，对四向智能穿梭车agva进行任务执行的资格审核，其具体过程如下：

16、步骤s5-1，库位分配服务器sla向四向智能穿梭车agva发送资格审核请求，四向智能穿梭车agva应答；

17、步骤s5-2，四向智能穿梭车agva执行下述操作：

18、(1)生成请求任务清单lrt，随机选择一个请求任务清单编码

19、(2)计算请求任务清单lrt的标签系数

20、(3)计算请求任务清单lrt的标签参数

21、其中，函数h()为哈希函数；

22、(4)计算请求任务清单lrt的标签参数

23、(5)输出审核标签leagva＝{机器编号nm-agva、请求任务清单lrt、标签参数标签参数将其发送给库位分配服务器sla；

24、步骤s5-3，库位分配服务器sla执行下述操作过程，其具体如下：

25、(1)从审核标签leagva中提取出机器编号nm-agva、请求任务清单lrt、标签参数标签参数

26、(2)根据机器编号nm-agva向模型存储数据库dbms调用交互参数组ⅰ，从中提取出交互参数pagva-ⅱ；

27、(3)计算标签系数

28、(4)计算请求任务清单lrt-a的标签参数

29、(5)比对和是否相等，若二者相等，则请求执行任务的四向智能穿梭车agva通过审核，获得了执行物料入库任务的资格；

30、步骤s5-4，库位分配服务器sla将库位分配方案发送给四向智能穿梭车agva，四向智能穿梭车agva执行库位分配方案。

31、优选的，所述步骤s2中物料清单bomi的审核标签的生成方法如下：

32、输送系统ts先调用交互参数再生成物料清单编码之后实施下述计算操作：

33、(1)标签系数

34、(2)标签参数

35、(3)标签参数

36、最后，输送系统ts得到物料清单bomi的审核标签{标签参数标签参数}。

37、优选的，所述步骤s3中带有时间标签的库位数据组dgtl的封装处理方法如下：

38、库位信息维护服务器slim先调用交互参数再生成t时刻的库位信息ili-t的封装编码之后实施下述计算操作：

39、(1)封装系数

40、(2)封装参数

41、(3)封装参数

42、最后，库位信息维护服务器slim得到带有时间标签的库位数据组dgtl＝{库位信息ili-t、封装参数封装参数

43、优选的，所述步骤s4中数据参数组pgd的组装方法如下：

44、库位分配服务器sla：一方面调用交互参数另一方面调用步骤s2和步骤s3中的输入参数，该步骤s2中的输入参数记为pi-ⅰ、步骤s3中的输入参数记为pi-ⅱ；第三方面生成组装编码之后实施下述计算操作步骤：

45、(1)组装系数

46、(2)组装参数其中，||为字符串连接符号；

47、(3)组装参数pa-pgd-ⅱ＝cpgd+pa-pgd-ⅰ×psla-ⅰ；

48、最后，库位分配服务器sla得到数据参数组pgd＝{输入参数pi-ⅰ、输入参数pi-ⅱ、组装参数pa-pgd-ⅰ、组装参数pa-pgd-ⅱ}。

49、优选的，所述步骤s4中库位分配模型包括：任务分类模块、物料分类模块和库位分配模块，该库位分配模型中任一模块均与其他模块存在数据交互作用。

50、优选的，所述步骤s4中库位分配模型的分配算法为：

51、步骤step1，设定初始化参数；

52、步骤step2，任务分类：使用任务分类模块对库位分配任务中的待入库物料任务进行分类；

53、步骤step3，物料分类：根据每个物料的基本属性和使用频率的权重，物料分类模块将物料分类至对应的任务类别中；在下一步分派任务中，如果任务已经在之前的调度中的队列中等待，物料分类模块将增加任务的类别；

54、步骤step4，库位分配模块执行下述操作：

55、步骤step4-1，创建初始种群：随机构造初始种群；

56、步骤step4-2，计算适应度：以运输时间和物料所需库位资源为优化目标，计算每个个体的适应度，并根据适应度函数选择下一代的个体；

57、步骤step4-3，将待分配队列中存在的之前调度中的任务基因适应度函数增加10％；

58、步骤step4-4，选择操作：从一个种群中的染色体中，选择了一些染色体进行繁殖；

59、步骤step4-5，交叉操作：部分染色体被随机替换；使用部分匹配交叉的方法，并选择了亲本染色体的各个部分来产生子代；

60、步骤step4-6，变异操作：依托于变异具有很强的随机性，扩大优秀染色体的搜索范围，补充交叉操作；

61、步骤step4-7，重复上述步骤，至得到最优入库方案或进程达到最大迭代次数时，终止。

62、一种四向车密集库的库位分配系统，所述系统用于上述的库位分配方法，包括：库位信息维护服务器slim、库位分配服务器sla、模型存储数据库dbms、四向智能穿梭车系统sagv；

63、所述库位分配服务器sla分别与库位信息维护服务器slim、模型存储数据库dbms、四向智能穿梭车系统sagv进行数据交互作用；

64、所述库位分配服务器sla与输送系统ts进行数据交互作用，该输送系统用于在密集库外部运输物料。

65、基于上述四向车密集库的库位分配系统，所述库位信息维护服务器slim用于维护密集库内的库位信息；

66、所述模型存储数据库dbms用于存储库位分配模型及交互参数；

67、所述库位分配服务器sla用于对待入库物料进行库位分配，具体如下：

68、(1)提取物料的基本属性与使用频率，以其作为输入参数pi-ⅰ；

69、(2)调用库位信息维护服务器slim中的库位信息，并且获取库位空闲状态及库位空闲位置，以其作为输入参数pi-ⅰ；

70、(3)调用模型存储数据库dbms中的库位分配模型；

71、(4)基于输入参数pi-ⅰ和输入参数pi-ⅰ，利用库位分配模型输出一个最优的库位分配方案；

72、(5)将库位分配方案分派给四向智能穿梭车系统sagv；

73、所述四向智能穿梭车系统sagv用于执行库位分配方案。

74、基于上述的四向车密集库的库位分配方法在自动化仓库系统中的应用。

75、本发明具备以下有益效果：

76、一方面通过构建的输送系统提供待入库物料的基本属性与使用频率、另一方面通过构建的库位信息维护服务器提供库位空闲状态及库位空闲位置信息，第三方面通过构建的库位分配模型实现自动输出库位分配方案的有益技术效果，最后通过构建的库位分配服务器与四向智能穿梭车系统的数据交互作用实现自动执行库位分配方案的有益技术效果。