仓库布局的优化方法及其装置与流程

本发明涉及仓储物流领域，更具体地，涉及一种仓库布局的优化方法及其装置。
背景技术：
：仓储作为物流领域中的重要一环，如何最大效率的利用仓库空间并且提升货物进出仓库的作业效率是非常有价值的研究课题。有许多相关的技术被提了出来。如专利“cn201410213756”中就提出了一种通过综合与产品相关的出库量、出库频率、产品本身特性等各种因素，将产品分成六种类型，并基于分类给出详细的货位分布。另外专利“cn201010104267”提供了一种基于条形码的货物货架管理方法，提高货物进出效率。但是，这些方法都只是考虑了货物在仓库中货物作业的优化，并没有提高仓库的空间利用率。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明公开了一种仓库布局的优化方法及其装置。可以有效提高仓库的空间利用效率和货物进出仓库的作业效率，节约仓储成本。为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种仓库布局的优化方法，包括以下步骤：预测步骤，根据仓库中的多种货物在历史布局周期内的在库推移量，预测货物在下一布局周期内的在库推移量；第一计算步骤，将货物划分成多个货物组，每个货物组中包括至少一种货物，并计算每个货物组在下一布局周期内的在库推移量；第二计算步骤，根据每个货物组的在库推移量，计算货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，变化波动值越小，货物组的在库量在下一布局周期内的波动程度越小；第一选取步骤，从货物组中，选取出变化波动值小于预定波动阈值的货物组，作为平 稳货物组；确定步骤，根据平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量，确定平稳货物组在仓库中的位置；在库推移量表征货物或货物组在布局周期内的不同时间点的在库量。单类货物存放时需要空出货物可能在仓库中占有的最大空间，而通过采用一定的条件将货物进行筛选组合，能够有效避免这一问题，极大地提高仓库的空间利用效率和货物进出仓库的作业效率，节约存储成本。可通过现有的各种预测方法预测货物在未来布局周期内的在库推移量，例如，通过申请号为201510167809.8的中国专利，根据上一布局周期内的在库推移量，预测仓库中多种货物在下一布局周期内的在库推移量。在一优选例中，在上述确定步骤中，平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量越大，平稳货物组在仓库中的位置越靠近仓库的出口。在一优选例中，在上述第二计算步骤中，根据下式(1)确定货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，max(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最大在库量，min(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最小在库量。在另一优选例中，在第二计算步骤中，根据下式(2)确定货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，xi(j)表示第i个货物组在下一布局周期内的第j个时间点的在库量，表示第i个货物组在下一布局周期内的平均在库量，n表示货物组的总数目。在另一优选例中，在上述确定步骤之前，还包括以下步骤：第二选取步骤，如果第一选取步骤中选取的不同平稳货物组包含同一货物，则计算包含同一货物的不同平稳货物组的出库效率，并只选取和保留具有最高的出库效率的平稳货物组。即在多个平稳货物组具有同一货物时，只保留出库效率最高的那组平稳货物组，删除其他平稳货物组，以保证最后选出的平稳货物组具有最高的出库效率，以在提高仓库空间利用率的同时，保证出库效率，降低仓储成本。在另一优选例中，在上述第二选取步骤中，根据效率计算因子来计算平稳货物组的出库效率，效率计算因子包括以下至少两者：a)平稳货物组的变化波动值的倒数的自然对数；b)平稳货物组中货物种类数的倒数；c)平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量与仓库总面积的比值。在另一优选例中，根据下式(3)计算平稳货物组在下一布局周期内的出库效率：其中，p(k)表示第k个平稳货物组的出库效率，n(k)表示第k个平稳货物组中的货物种类数，v(k)表示第k个货物组在下一布局周期内的变化波动值，s表示仓库的总面积。在另一优选例中，货物组满足下列条件中的至少一个：货物组不包括不能在仓库中一起存放的两种或两种以上的货物；货物组中的货物种类数在第一预设值以下，且预定货物组数目在第二预设置值以上，第一预设值大于第二预设值。将不能一起存放的货物的组合剔除，可以保证货物在仓库中的安全。对组合中货物种类的数目进行限制，能够有效防止由于货物种类数较多，造成的管理难度的上升。在另一优选例中，上述第一预设值为3，第二预设值为1。在另一优选例中，货物组的在库推移量中各时间点的在库量，为相应时间点该货物组中的所有货物的在库量的和。本发明的实施方式还公开了一种仓库布局的优化装置，包括：预测单元，用于根据仓库中的多种货物在历史布局周期内的在库推移量，预测货物在下一布局周期内的在库推移量；第一计算单元，用于将货物划分成多个货物组，每个货物组中包括至少一种货物，并计算每个货物组在下一布局周期内的在库推移量；第二计算单元，用于根据每个货物组的在库推移量，计算货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，变化波动值越小，货物组的在库量在下一布局周期内的波动程度越小；第一选取单元，用于从货物组中，选取出变化波动值小于预定波动阈值的货物组，作为平稳货物组；确定单元，用于根据平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量，确定平稳货物组在仓库中的位置；在库推移量表征货物或货物组在布局周期内的不同时间点的在库量。单类货物存放时需要空出货物可能在仓库中占有的最大空间，而通过采用一定的条件将货物进行筛选组合，能够有效避免这一问题，极大地提高仓库的空间利用效率和货物进出仓库的作业效率，节约存储成本。在一优选例中，上述确定单元确定平稳货物组在仓库中的位置时，平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量越大，平稳货物组在仓库中的位置越靠近仓库的出口。在一优选例中，上述第二计算单元根据下式(1)确定货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，max(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最大在库量，min(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最小在库量；或者根据下式(2)确定货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，xi(j)表示第i个货物组在下一布局周期内的第j个时间点的在库量，表示第i个货物组在下一布局周期内的 平均在库量，n表示货物组的总数目。在另一优选例中，该装置还包括以下单元：第二选取单元，用于当第一选取步骤中选取的不同平稳货物组包含同一货物时，计算包含同一货物的不同平稳货物组的出库效率，并只选取和保留具有最高的出库效率的平稳货物组。即在多个平稳货物组具有同一货物时，只保留出库效率最高的那组平稳货物组，删除其他平稳货物组，以保证最后选出的平稳货物组具有最高的出库效率，以在提高仓库空间利用率的同时，保证出库效率，降低仓储成本。在另一优选例中，上述第二选取单元根据效率计算因子来计算平稳货物组的出库效率，效率计算因子包括以下至少两者：a)平稳货物组的变化波动值的倒数的自然对数；b)平稳货物组中货物种类数的倒数；c)平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量与仓库总面积的比值。在另一优选例中，货物组的在库推移量中各时间点的在库量，为相应时间点该货物组中的所有货物的在库量的和；并且，货物组满足下列条件中的至少一个：货物组不包括不能在仓库中一起存放的两种或两种以上的货物；货物组中的货物种类数在第一预设值以下，且预定货物组数目在第二预设置值以上，第一预设值大于第二预设值。在另一优选例中，上述第一预设值为3，第二预设值为1。附图说明图1是本发明第一实施方式的仓库布局的优化方法的流程示意图。图2是本发明第二实施方式的仓库布局的优化装置的结构示意图。图3是本发明第三实施方式的仓库布局的优化方法的流程示意图。图4是本发明第三实施方式中的不同货物的在库推移量的示意图。图5是本发明第三实施方式中的货物组的在库推移量的示意图。图6是本发明第三实施方式中的平稳货物组在仓库中的布局图。具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明各权利要求所要求保护的技术方案。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。在以下附图的记载中，相同或者类似的附图标记指示相同或者类似的部件和组件，并有可能省略说明。本发明中举例所用数据仅为说明问题而设置的，并非是限制性的。本发明的第一实施方式涉及一种仓库布局的优化方法。图1是该仓库布局的优化方法的流程示意图。具体地，如图1所示，包括以下步骤：在预测步骤101中，根据仓库中的多种货物在历史布局周期内的在库推移量，预测货物在下一布局周期内的在库推移量。此后进入步骤102。在第一计算步骤102中，将货物划分成多个货物组，每个货物组中包括至少一种货物，并计算每个货物组在下一布局周期内的在库推移量。此后进入步骤103。在第二计算步骤103中，根据每个货物组的在库推移量，计算货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，变化波动值越小，货物组的在库量在下一布局周期内的波动程度越小。此后进入步骤104。在第一选取步骤104中，从货物组中，选取出变化波动值小于预定波动阈值的货物组，作为平稳货物组。此后进入步骤105。在确定步骤105中，根据平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量，确定平稳货物组在仓库中的位置。其中，在库推移量表征货物或货物组在布局周期内的不同时间点的在库量。在该步骤105中，可采取多种方式实现对平稳货物组的布局，例如，平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量越大，平稳货物组在仓库中的位置越靠近仓库的出口；或者当仓库有多个出口时，将在下一布局周期内的最大在库量较大的平稳货物组布局在靠近仓库各出口的位置。此外，也可以结合其他因素同时确定平稳货物组在仓库中的位置，在此不做限制。同时，如果存在不属于平稳组合中的单个货物，也根据其在下一布局周期内的在库量 的最大值或结合最大在库量与其他因素，确定其在仓库中的位置。此后，结束本流程。在上述步骤101中，可通过现有的各种预测方法预测货物在未来布局周期内的在库推移量，例如，通过申请号为201510167809.8的中国专利，根据上一布局周期内的在库推移量，预测仓库中多种货物在下一布局周期内的在库推移量。在上述步骤103中，变化波动值可以表示货物或者货物组在布局周期内的在库量的波动程度，例如，货物组r、p、q在下一布局周期内的各时间点的在库量如下表所示：时间点t1t2t3t4t5货物组r45464货物组p12019货物组q73595可以看出，货物组r的变化波动值＜货物组q的变化波动值＜货物组p的变化波动值，表明货物组r在下一布局周期内的在库量的变化波动程度最小，货物组p的最大。此外，在本发明各实施方式中，预定波动阈值可以根据具体情况而定，在此不做限制。在本发明中，可以根据各种方法计算变化波动值，例如，在一优选例中，在上述第二计算步骤中，根据下式(1)确定货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，max(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最大在库量，min(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最小在库量。再例如，在另一优选例中，在第二计算步骤中，根据下式(2)确定货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，表示第i个货物组在下一布局周期内的第j个时间点的在库量，表示第i个货物组在下一布局周期内的平均在库量，n表示货物组的总数目。在本发明的其他实施方式中，也可以采取其他的方式计算变化波动值，在此不做限制。在上述第一选取步骤104中，选取出的平稳货物组中，可能存在同一货物包含在不同平稳货物组的情况，为此，需要选择出一个平稳货物组，对其进行仓库中存放位置的确定。例如，在另一优选例中，在上述确定步骤105之前，还包括以下步骤：第二选取步骤，如果第一选取步骤中选取的不同平稳货物组包含同一货物，则计算包含同一货物的不同平稳货物组的出库效率，并只选取和保留具有最高的出库效率的平稳货物组。即在多个平稳货物组具有同一货物时，只保留出库效率最高的那组平稳货物组，删除其他平稳货物组，以保证最后选出的平稳货物组具有最高的出库效率，以在提高仓库空间利用率的同时，保证出库效率，降低仓储成本。在一优选例中，在该第二选取步骤中，根据效率计算因子来计算平稳货物组的出库效率，效率计算因子包括以下至少两者：a)平稳货物组的变化波动值的倒数的自然对数；b)平稳货物组中货物种类数的倒数；c)平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量与仓库总面积的比值。例如，在另一优选例中，根据下式(3)计算平稳货物组在下一布局周期内的出库效率：其中，p(k)表示第k个平稳货物组的出库效率，n(k)表示第k个平稳货物组中的货物种类数，v(k)表示第k个货物组在下一布局周期内的变化波动值，s表示仓库的总面积。此外，在本发明的各实施方式中，货物组满足下列条件中的至少一个：货物组不包括不能在仓库中一起存放的两种或两种以上的货物；货物组中的货物种类数在第一预设值以下，且预定货物组数目在第二预设置值以上，第一预设值大于第二预设值。例如，第一预设值为3，第二预设值为1。将不能一起存放的货物的组合剔除，可以保证货物在仓库中的安全。对组合中货物种类的数目进行限制，能够有效防止由于货物种类数较多，造成的管理难度的上升。此外，在本发明的各实施方式中，可根据各种方法计算货物组的在库推移量，例如，在一优选例中，货物组的在库推移量中各时间点的在库量，为相应时间点该货物组中的所 有货物的在库量的和。例如，在时间点t1，货物组中货物f、货物g和货物h的在库量分布为a，b和c，则该货物组在时间点t1的在库量为a+b+c。在另一优选例中，货物组的在库推移量中各时间点的在库量，为相应时间点该货物组中的所有货物的在库量的比重和。例如，在时间点t1，货物组中货物f、货物g和货物h的在库量分布为a，b和c，则该货物组在时间点t1的在库量为1/3(a+b+c)。单类货物存放时需要空出货物可能在仓库中占有的最大空间，而通过采用一定的条件将货物进行筛选组合，能够有效避免这一问题，极大地提高仓库的空间利用效率和货物进出仓库的作业效率，节约存储成本。本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(programmablearraylogic，简称“pal”)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称“ram”)、可编程只读存储器(programmablereadonlymemory，简称“prom”)、只读存储器(read-onlymemory，简称“rom”)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammablerom，简称“eeprom”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(digitalversatiledisc，简称“dvd”)等等。本发明第二实施方式公开了一种仓库布局的优化装置。图2是该仓库布局的优化装置的结构示意图。具体地，如图2所示，该仓库布局的优化装置包括：预测单元，用于根据仓库中的多种货物在历史布局周期内的在库推移量，预测货物在下一布局周期内的在库推移量。第一计算单元，用于将货物划分成多个货物组，每个货物组中包括至少一种货物，并计算每个货物组在下一布局周期内的在库推移量。第二计算单元，用于根据每个货物组的在库推移量，计算货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，变化波动值越小，货物组的在库量在下一布局周期内的波动程度越小。第一选取单元，用于从货物组中，选取出变化波动值小于预定波动阈值的货物组，作为平稳货物组。确定单元，用于根据平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量，确定平稳货物组在仓库中的位置，其中，在库推移量表征货物或货物组在布局周期内的不同时间点的在库量。确定单元可采取多种方式实现对平稳货物组的布局，例如，平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量越大，平稳货物组在仓库中的位置越靠近仓库的出口。或者当仓库有多个出口时，将在下一布局周期内的最大在库量较大的平稳货物组布局在靠近仓库各出口的位置。此外，确定单元也可以结合其他因素同时确定平稳货物组在仓库中的位置，在此不做限制。同时，如果存在不属于平稳组合中的单个货物，也根据其在下一布局周期内的在库量的最大值或结合最大在库量与其他因素，确定其在仓库中的位置。在本发明中，可以根据各种方法计算变化波动值，例如，在一优选例中，上述第二计算单元根据下式(1)确定货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，max(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最大在库量，min(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最小在库量；或者根据下式(2)确定货物组在下一布局周期内的在库量的变化波动值，其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，xi(j)表示第i个货物组在下一布局周期内的第j个时间点的在库量，表示第i个货物组在下一布局周期内的平均在库量，n表示货物组的总数目。上述第一选取单元104选取出的平稳货物组中，可能存在同一货物包含在不同平稳货物组的情况，为此，需要选择出一个平稳货物组，对其进行仓库中存放位置的确定。例如，在另一优选例中，该装置还包括以下单元：第二选取单元，用于当第一选取步骤中选取的不同平稳货物组包含同一货物时，计算包含同一货物的不同平稳货物组的出库效率，并只选取和保留具有最高的出库效率的平稳 货物组。即在多个平稳货物组具有同一货物时，只保留出库效率最高的那组平稳货物组，删除其他平稳货物组，以保证最后选出的平稳货物组具有最高的出库效率，以在提高仓库空间利用率的同时，保证出库效率，降低仓储成本。在另一优选例中，上述第二选取单元根据效率计算因子来计算平稳货物组的出库效率，效率计算因子包括以下至少两者：a)平稳货物组的变化波动值的倒数的自然对数；b)平稳货物组中货物种类数的倒数；c)平稳货物组在下一布局周期内的最大在库量与仓库总面积的比值。此外，在本发明的各实施方式中，可根据各种方法计算货物组的在库推移量，例如，在一优选例中，货物组的在库推移量中各时间点的在库量，为相应时间点该货物组中的所有货物的在库量的和。并且，在本发明的各实施方式中，货物组满足下列条件中的至少一个：货物组不包括不能在仓库中一起存放的两种或两种以上的货物；货物组中的货物种类数在第一预设值以下，且预定货物组数目在第二预设置值以上，第一预设值大于第二预设值。例如，第一预设值为3，第二预设值为1。单类货物存放时需要空出货物可能在仓库中占有的最大空间，而通过采用一定的条件将货物进行筛选组合，能够有效避免这一问题，极大地提高仓库的空间利用效率和货物进出仓库的作业效率，节约存储成本。第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。本发明的第三实施方式涉及一种仓库布局的优化方法，图3是该方法的流程示意图。具体地，如图3所示，该方法包括以下步骤：(s1)设置布局周期。如设置布局周期为k个月。(s2)根据上一个布局周期中各货物的在库推移量，预测下一布局周期中各货物在库推移量。假设仓库中有货物a，货物b，货物c，货物d，货物e，我们通过申请号为201510167809.8的专利中的预测方法，得到如图4所示未来k个月各货物的在库量(图 4(a)-(b)分别依次表示货物a-e的在库推移量)。(s3)对各货物进行组合得到货物组，计算下一布局周期中各所述货物组的货物组推移量。货物组的计算方法就是把货物组中各货物在同一时期的在库量累加起来，例如，货物组ab的在库推移量如图5所示。其中，对各货物进行组合时，排除限制不能混合存放的货物组。比如在上述例子中，货物b与货物d不能混合存放。某些货物不适合存放在一块，以保证货物在仓库中的安全。(s4)根据下一布局周期中各货物组的在推移量求出各平稳货物组。我们定义满足下列公式(4)的货物组为平稳货物组：其中，v(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的变化波动值，max(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最大在库量，min(i)表示第i个货物组在下一布局周期内的最小在库量；th是一个浮动系数th∈[0，10％]，可以根据仓库的实际情况选择合适的值。例如，假定r＝10％，然后求出所有满足上述公式的平稳货物组，有(a，b)和(a，c，e)。(s5)根据各所述平稳货物组进行货位分配规划。货物分配的原则是货物组在下一布局周期中的在库量越大，则放在离仓库入口越近的地方。例如，如图6所示，从左至右依次划分固定空间给各货物组囤放(仓库出口如箭头所示)。此外，在上述步骤s3中，对各货物进行组合时，限制货物组中货物品种的数量。比如在上述例子中，我们限制最大货物组货物品种数量为3。所以，对于上述五种货物，一共有以下13种货物组。这13种货物组代入到s4中，找到符合要求的平稳货物组(a,b),(a,c),(a,d),(a,e),(b,c),(b,e),(c,d),(c,e),(d,e),(a,b,c),(a,b,e),(b,c,e),(a,c,e)。由于存放在一起的货物越多，管理起来越复杂，限制其数量可以简化管理。此外，在上述步骤s4中，当多个平稳货物组中包含同一货物时，对该多个平稳货物组进行出库效率评价分析，利用出库效率分析的结果进行货位分配规划。平稳货物组的出库效率分析使用以下公式(3)，数值越高表示该货物组的出库效率越高效：其中,p(k)表示第k个货物组的出库效率，v(k)表示第k个货物组在下一布局周期内 的变化波动值，max(k)表示第k个货物组在下一布局周期内的最大在库量，v(k)表示第k个货物组所包含的货物的种类，s表示仓库的总面积。例如，利用上述公式比较平稳货物组(a,b)与平稳货物组(a,c,e)的效率，发现平稳货物组(a,c,e)的出库效率要更高效，因此保留(a,c,e)，舍弃(a,b)。这样，能过保留最高出库效率的货物组，提高仓库空间使用效率。需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。当前第1页12