货物装载规划方法及装置与流程

1.本技术涉及物流运输技术领域，具体涉及一种货物装载规划方法及装置。


背景技术：

2.随着互联网技术的飞速发展，物品交易量越来越多，这对货物的运输提出了更高要求，而货物的装载会影响货物的运输效率。
3.目前，货物装箱通常是根据货物的数量对货物进行装载，而随着货物数量的增多，如何更好地对货物的装载进行规划，以避免因集装箱的储物空间货物装载不充分导致造成的运输成本浪费，是当前急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种货物装载规划方法，能够提高集装箱储物空间的货物装载率，降低运输成本。
5.本技术还提出一种货物装载规划装置。
6.本技术还提出一种电子设备。
7.本技术还提出一种计算机可读存储介质。
8.根据本技术第一方面的货物装载规划方法，包括：获取任一待装载货物的摆放姿态集；将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果；其中，所述摆放姿态集包括所述待装载货物允许的各摆放姿态；所述目标函数为所述储物空间的空间利用率最大化。
9.本技术提供的货物装载规划方法，通过获取各待装载货物的摆放姿态集，并将各摆放姿态集输入约束模型，以根据约束模型中对待装载货物的装载进行约束的各约束子模型和目标函数，来确定各待装载货物在储物空间中满足空间利用率最大化的装载规划结果，从而利用约束模型来调整各待装载货物的装载方式，确保装载方式的可行性以及优化货物装载方式，避免集装箱的储物空间货物装载不充分，提高集装箱储物空间的货物装载率，降低运输成本。
10.进一步的，将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中的装载规划结果，包括：将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，从各所述摆放姿态集中，一一获取满足所述目标函数的各所述待装载货物的目标摆放姿态；根据各所述目标摆放姿态，确定各所述待装载货物在储物空间中满足所述目标函
数的装载规划结果；其中，各所述约束子模型包括各所述待装载货物在任一所述摆放姿态下占用的所述储物空间的总长度，小于或等于所述储物空间的实际长度的第一约束子模型，以及任一所述待装载货物最多选择一种所述摆放姿态的第二约束子模型。
11.进一步的，所述约束模型还包括：同一货物类型的所述待装载货物相邻摆放的第三约束子模型。
12.进一步的，所述货物类型包括所述待装载货物的货物型号和运输目的地。
13.进一步的，所述约束模型还包括：所述待装载货物在所述摆放姿态下占用的所述储物空间的长度小于或等于预设长度的第四约束子模型。
14.进一步的，所述第四约束子模型还包括：所述待装载货物在所述摆放姿态下占用的所述储物空间的宽度小于或等于预设宽度。
15.进一步的，所述预设长度和所述预设宽度根据用于将所述待装载货物装载至所述储物空间的专用运输工具的运输能力确定。
16.根据本技术第二方面的货物装载规划装置，包括：数据获取模块，用于获取任一待装载货物的摆放姿态集；装载规划模块，用于将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果；其中，所述摆放姿态集包括所述待装载货物允许的各摆放姿态；所述目标函数为所述储物空间的空间利用率最大化。
17.根据本技术第三方面的电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述货物装载规划方法。
18.根据本技术第四方面的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述货物装载规划方法。
19.本技术中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：通过获取各待装载货物的摆放姿态集，并将各摆放姿态集输入约束模型，以根据约束模型中对待装载货物的装载进行约束的各约束子模型和目标函数，来确定各待装载货物在储物空间中满足空间利用率最大化的装载规划结果，从而利用约束模型来调整各待装载货物的装载方式，确保装载方式的可行性以及优化货物装载方式，避免集装箱的储物空间货物装载不充分，提高集装箱储物空间的货物装载率，降低运输成本。
20.进一步的，通过各待装载货物在任一摆放姿态下占用的储物空间的总长度，小于或等于储物空间的实际长度的第一约束子模型，以及任一待装载货物最多选择一种摆放姿态的第二约束子模型，对各待装载货物的摆放姿态集进行约束，以确定满足目标函数的各待装载货物的目标摆放姿态，并根据各目标摆放姿态，来确定各待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果，从而能够避免最终确定的装载规划结果不符合实际情况导致无法执行，进一步优化货物的装载规划结果。
21.进一步的，通过结合第一约束子模型、第二约束子模型以及同一货物类型的待装
载货物相邻摆放的第三约束子模型，对各待装载货物的摆放姿态进行约束，以得到满足目标函数的装载规划结果，从而在提高集装箱储物空间的货物装载率的同时，避免不同型号的货物混摆，保证后续能够对装箱的货物进行统一管理，方便装卸操作，进而提高货物的存取效率。
22.进一步的，通过对待装载货物在摆放姿态下占用的储物空间的长度进行约束，使得最终得到的装载规划结果中，待装载货物占用的储物空间的长度不会超过预设长度，使待装载货物占用的储物空间的长度可控。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
24.图1是本技术实施例提供的货物装载规划方法的流程示意图；图2是本技术实施例中对图1的货物装载规划方法的装载规划结果的确定做进一步细化的流程示意图；图3是本技术实施例提供的货物装载规划装置的结构示意图；图4是本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.下面，将通过几个具体的实施例对本技术实施例提供的货物装载规划方法及装置进行详细介绍和说明。
27.在一实施例中，提供了一种货物装载规划方法，该方法应用于服务器，用于进行货物的装载规划。其中，服务器可以是独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、cdn、以及大数据和人工智能采样点设备等基础云计算服务的云服务器。
28.如图1所示，本实施例提供的一种货物装载规划方法包括：步骤101，获取任一待装载货物的摆放姿态集；步骤102，将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果；其中，所述摆放姿态集包括所述待装载货物允许的各摆放姿态；所述目标函数为所述储物空间的空间利用率最大化。
29.通过获取各待装载货物的摆放姿态集，并将各摆放姿态集输入约束模型，以根据
约束模型中对待装载货物的装载进行约束的各约束子模型和目标函数，来确定各待装载货物在储物空间中满足空间利用率最大化的装载规划结果，从而利用约束模型来调整各待装载货物的装载方式，确保装载方式的可行性以及优化货物装载方式，避免集装箱的储物空间货物装载不充分，提高集装箱储物空间的货物装载率，降低运输成本。
30.在一实施例中，考虑到待装载货物通常为长方体形状，因此任一待装载货物的摆放姿态集中最多包括6种摆放姿态。但根据待装载货物性质可能允许的摆放姿态少于6个，比如某些待装载货物只能平放（最大面在下），不能侧放（中大面在下）或者竖放（最小面在下）。
31.在获取到各待装载货物的摆放姿态集后，将各待装载货物的摆放姿态集输入预先建立好的约束模型中，根据约束模型中对待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，来对各待装载货物在集装箱的储物空间中的摆放方式进行多次调整，每次调整后均获取储物空间的空间利用率。在某次调整后获取到的空间利用率，满足储物空间的空间利用率最大化的目标函数时，将该次调整后各待装载货物在储物空间中的摆放方式，形成各待装载货物的装载规划结果。
32.在一实施例中，如图2所示，将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中的装载规划结果，包括：步骤201，将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，从各所述摆放姿态集中，一一获取满足所述目标函数的各所述待装载货物的目标摆放姿态；步骤202，根据各所述目标摆放姿态，确定各所述待装载货物在储物空间中满足所述目标函数的装载规划结果；其中，各所述约束子模型包括各所述待装载货物在任一所述摆放姿态下占用的所述储物空间的总长度，小于或等于所述储物空间的实际长度的第一约束子模型，以及任一所述待装载货物最多选择一种所述摆放姿态的第二约束子模型。
33.在一实施例中，若任一待装载货物的摆放姿态集包括6种摆放姿态，则第一约束子模型可以表示为：；其中，n表示各待装载货物的数量；xk表示是否选择待装载货物的第k种摆放姿态，xk的取值为0或1，1表示选择第k种摆放姿态，0表示不选；lk表示在第k种摆放姿态下占用的储物空间的长度；l0表示储物空间的长度。
34.第二约束子模型可以表示为：；其中，i表示第i个待装载货物。
35.目标函数可以表示为：
；其中，vk表示待装载货物在第k种摆放姿态下占用的储物空间的体积，w0表示储物空间的宽度，h0表示储物空间的高度。
36.由于待装载货物在更换摆放姿态后，其占储物空间的长度等于该待装载货物的长度、宽度和高度中的某一个，而待装载货物的长度、宽度和高度可能不同，因此待装载货物在不同摆放姿态下所占用的储物空间的长度不同。而储物空间的长度是有限的，为避免最终得到的装载规划结果可能出现待装载货物占用储物空间的总长度，要大于储物空间的实际长度，导致装载规划结果不可用的情况，在获取到各待装载货物的摆放姿态集后，将各待装载货物的摆放姿态集输入各待装载货物在任一摆放姿态下占用的储物空间的总长度，小于或等于储物空间的实际长度的第一约束子模型，以及任一待装载货物最多选择一种摆放姿态的第二约束子模型，来对各待装载货物在集装箱的储物空间中的摆放姿态进行多次调整，每次调整后均获取储物空间的空间利用率。在某次调整后获取到的空间利用率，满足储物空间的空间利用率最大化的目标函数时，将该次调整后各待装载货物在储物空间中的摆放姿态，作为各待装载货物的目标摆放姿态。然后根据各待装载货物的目标摆放姿态，确定满足目标函数时各待装载货物在对应的各目标摆放姿态下，在储物空间中分别所处的摆放位置，从而根据各待装载货物的目标摆放姿态和各待装载货物在储物空间中的摆放位置，形成各待装载货物的装载规划结果。
37.通过各待装载货物在任一摆放姿态下占用的储物空间的总长度，小于或等于储物空间的实际长度的第一约束子模型，以及任一待装载货物最多选择一种摆放姿态的第二约束子模型，对各待装载货物的摆放姿态集进行约束，以确定满足目标函数的各待装载货物的目标摆放姿态，并根据各目标摆放姿态，来确定各待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果，从而能够避免最终确定的装载规划结果不符合实际情况导致无法执行，进一步优化货物的装载规划结果。
38.为方便后续在储物空间中对各待装载货物进行同一管理，提高货物的存取效率，在一实施例中，所述约束模型还包括：同一货物类型的所述待装载货物相邻摆放的第三约束子模型。
39.在一实施例中，在获取到各待装载货物的摆放姿态集后，将各待装载货物的摆放姿态集输入第一约束子模型、第二约束子模型和第三约束子模型，来同时对各待装载货物在集装箱的储物空间中的摆放姿态和摆放位置进行多次调整，使每次调整后相同货物类型的装载货物均相邻摆放，并获取每次调整后均获取储物空间的空间利用率。在某次调整后获取到的空间利用率，满足储物空间的空间利用率最大化的目标函数时，将该次调整后形成的装载结果，确定为装载规划结果。
40.通过结合第一约束子模型、第二约束子模型以及同一货物类型的待装载货物相邻摆放的第三约束子模型，对各待装载货物的摆放姿态进行约束，以得到满足目标函数的装载规划结果，从而在提高集装箱储物空间的货物装载率的同时，避免不同型号的货物混摆，保证后续能够对装箱的货物进行统一管理，方便装卸操作，进而提高货物的存取效率。
41.在一实施例中，货物类型可以包括待装载货物的货物型号和运输目的地。若任意两个待装载货物的货物型号与运输目的地相同，则将这两个待装载货物确定为同一货物类
型。其中，货物型号根据货物的大小和形状确定，大小和形状均相同的货物的货物型号相同。运输目的地是指待装载货物的接收方的收货地址。
42.考虑到待装载货物在装载至储物空间时，需要通过专用工具进行运转，而专用运输工具通常对搬运的待装载货物存在运输长度的限制，而待装载货物在某个摆放姿态下占用的储物空间的长度可能会超过运输长度的限制。为此，在一实施例中，约束模型还包括：所述待装载货物在所述摆放姿态下占用的所述储物空间的长度小于或等于预设长度的第四约束子模型。
43.通过对待装载货物在摆放姿态下占用的储物空间的长度进行约束，使得最终得到的装载规划结果中，待装载货物占用的储物空间的长度不会超过预设长度，使待装载货物占用的储物空间的长度可控。
44.同理，第四约束子模型还可包括：所述待装载货物在所述摆放姿态下占用的所述储物空间的宽度小于或等于预设宽度。
45.其中，预设长度和预设宽度根据将所述待装载货物装载至储物空间的专用运输工具，如叉车的运输能力确定。其中，运输能力包括专用运输工具对搬运的待装载货物允许的最大长度和最大宽度。该最大长度和最大宽度可分别作为预设长度和预设宽度。
46.在一实施例中，在确定装载规划结果后，还可根据装载规划结果，来确定专用运输工具的最小运输次数。由于任一待装载货物占用储物空间的长度和宽度均在专用运输工具的运输能力之内，而专用运输工具对待装载货物的高度没有限制，因此在确定装载规划结果后，可获取装载规划结果中最底层的待装载货物的底面。然后，若储物空间的长度方向上相邻的两个底面的长度之和小于专用运输工具允许运输的预设长度，则将这两个相邻的底面合并。同理，若储物空间的宽度方向上相邻的两个底面的宽度之和小于专用运输工具允许运输的预设宽度，则将这两个相邻的底面合并。在完成各底面的合并处理后，将当前形成的底面数量，确定为专用运输工具的最小运输次数。
47.下面对本技术提供的货物装载规划装置进行描述，下文描述的货物装载规划装置与上文描述的货物装载规划方法可相互对应参照。
48.在一实施例中，如图3所示，提供了一种货物装载规划装置，包括：数据获取模块210，用于获取任一待装载货物的摆放姿态集；装载规划模块220，用于将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果；其中，所述摆放姿态集包括所述待装载货物允许的各摆放姿态；所述目标函数为所述储物空间的空间利用率最大化。
49.通过获取各待装载货物的摆放姿态集，并将各摆放姿态集输入约束模型，以根据约束模型中对待装载货物的装载进行约束的各约束子模型和目标函数，来确定各待装载货物在储物空间中满足空间利用率最大化的装载规划结果，从而利用约束模型来调整各待装载货物的装载方式，确保装载方式的可行性以及优化货物装载方式，避免集装箱的储物空间货物装载不充分，提高集装箱储物空间的货物装载率，降低运输成本。
50.在一实施例中，装载规划模块220具体用于：
将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，从各所述摆放姿态集中，一一获取满足所述目标函数的各所述待装载货物的目标摆放姿态；根据各所述目标摆放姿态，确定各所述待装载货物在储物空间中满足所述目标函数的装载规划结果；其中，各所述约束子模型包括各所述待装载货物在任一所述摆放姿态下占用的所述储物空间的总长度，小于或等于所述储物空间的实际长度的第一约束子模型，以及任一所述待装载货物最多选择一种所述摆放姿态的第二约束子模型。
51.在一实施例中，所述约束模型还包括：同一货物类型的所述待装载货物相邻摆放的第三约束子模型。
52.在一实施例中，所述货物类型包括所述待装载货物的货物型号和运输目的地。
53.在一实施例中，所述约束模型还包括：所述待装载货物在所述摆放姿态下占用的所述储物空间的长度小于或等于预设长度的第四约束子模型。
54.在一实施例中，所述第四约束子模型还包括：所述待装载货物在所述摆放姿态下占用的所述储物空间的宽度小于或等于预设宽度。
55.在一实施例中，所述预设长度和所述预设宽度根据用于将所述待装载货物装载至所述储物空间的专用运输工具的运输能力确定。
56.图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）810、通信接口（communication interface）820、存储器（memory）830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的计算机程序，以执行货物装载规划方法，例如包括：获取任一待装载货物的摆放姿态集；将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果；其中，所述摆放姿态集包括所述待装载货物允许的各摆放姿态；所述目标函数为所述储物空间的空间利用率最大化。
57.此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
58.另一方面，本技术实施例还提供一种存储介质，存储介质包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执
行上述各实施例所提供的货物装载规划方法，例如包括：获取任一待装载货物的摆放姿态集；将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果；其中，所述摆放姿态集包括所述待装载货物允许的各摆放姿态；所述目标函数为所述储物空间的空间利用率最大化。
59.另一方面，本技术实施例还提供一种处理器可读存储介质，处理器可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序用于使处理器执行上述各实施例提供的方法，例如包括：获取任一待装载货物的摆放姿态集；将各所述摆放姿态集输入约束模型，根据所述约束模型中对所述待装载货物的装载进行约束的各约束子模型，确定各所述待装载货物在储物空间中满足目标函数的装载规划结果；其中，所述摆放姿态集包括所述待装载货物允许的各摆放姿态；所述目标函数为所述储物空间的空间利用率最大化。
60.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
61.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。