用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法與系統(tǒng)，屬一種智能裝載的規(guī)劃方法，所述的方法包括：S1、由數(shù)據(jù)管理模塊將倉儲環(huán)境中的貨位信息、貨物類別、貨物信息存儲至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；S2、由業(yè)務區(qū)間管理模塊將未處理的入庫單與出庫單導入至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，然后按照時間先后順序將入庫單涉及的存儲貨物提取出來，生成入庫貨物列表信息等；通過引入遺傳算法對倉儲的執(zhí)行方案進行優(yōu)化計算，且采用分段業(yè)務區(qū)間的方式動態(tài)規(guī)劃貨位分配，實現(xiàn)了存儲空間的復用，減少了存儲空間在大量時段空置浪費的機率，滿足了貨物不停的時存時取的需求，尤其是滿足了企業(yè)大規(guī)模定制業(yè)務下對倉儲管理工作的新要求。
【專利說明】用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法與系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能裝載的規(guī)劃方法，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法與系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的物資倉儲時的貨位分配規(guī)劃多數(shù)是基于一種分配策略實現(xiàn)的，這種基于策略的貨位分配一般可以用于指導貨位首次規(guī)劃分配或靜態(tài)規(guī)劃分配，在過去產(chǎn)品組成結構單一而穩(wěn)定的時候，這種分配方式是比較簡明有效的方法，但是隨著產(chǎn)品大規(guī)模定制時代的來臨，產(chǎn)品組成結構變化多樣，這勢必會嚴重沖擊傳統(tǒng)企業(yè)庫存管理中的貨位分配方式，因為如采用靜態(tài)分配方式，單個種類的貨物在庫房中的存儲位置是固定的，一般不再輕易動態(tài)調整，這樣就帶來如下問題:a)存儲空間沒有復用，導致存儲空間在大量時段的空置浪費山)存儲和配送的物資搬運路徑變的很長，沒有優(yōu)化；c)無法有效應對貨物不停的時存時取的需求；d)無法應對貨物種類的快速大規(guī)模的變化，不利于企業(yè)的產(chǎn)品結構快速調整去適應快速瞬息萬變的市場需求，從而導致企業(yè)錯失良機；e)無法實現(xiàn)貨位分配時多種優(yōu)化目標的綜合考量。因此有必要針對倉儲的智能化規(guī)劃策略做進一步的研究和改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一在于解決上述不足，提供一種用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法與系統(tǒng)，以期望解決現(xiàn)有技術中倉庫的存儲空間沒有復用，導致存儲空間在大量時段的空置浪費，以及無法有效且合理的應對貨物不停的時存時取的需求等技術問題。
[0004]為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005]本發(fā)明一方面提供了一種用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，所述的方法包括:
[0006]S1、由數(shù)據(jù)管理模塊將倉儲環(huán)境中的貨位信息、貨物類別、貨物信息存儲至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；
[0007]S2、由業(yè)務區(qū)間管理模塊將未處理的入庫單與出庫單導入至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，然后按照時間先后順序將入庫單涉及的存儲貨物提取出來，生成入庫貨物列表信息，再按照時間先后順序將出庫單涉及的出庫貨物提取出來，生成揀取貨物列表信息；
[0008]S3、由業(yè)務區(qū)間管理模塊根據(jù)時間點和系統(tǒng)預設的單個業(yè)務區(qū)間中最大存取貨物值，將入庫貨物列表信息與揀取貨物列表信息劃分入不同的業(yè)務區(qū)間中，并等待后續(xù)的模塊處理；
[0009]S4、由優(yōu)化計算模塊在將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲的各類數(shù)據(jù)初始化后，得到當前空的貨位數(shù)量和位置，再將劃分的業(yè)務區(qū)間中的操作方案進行編碼，然后將兩者組合并隨機生成多個染色體作為初始種群，依照初始種群交叉計算，再采用基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法對業(yè)務區(qū)間進行逐段的優(yōu)化計算，最后將優(yōu)化后的方案輸出；[0010]S5、由結果展現(xiàn)模塊將單段業(yè)務區(qū)間在優(yōu)化前與優(yōu)化后的整體倉儲位置變化情況進行呈現(xiàn)。
[0011]作為優(yōu)選，進一步的技術方案是:所述步驟S4中優(yōu)化計算模塊進行存儲數(shù)據(jù)初始化的操作包括初始化貨位矩陣、初始化入庫貨物和揀取貨物列表信息、初始化空貨位列表信息及初始化揀貨貨位列表信息。
[0012]更進一步的技術方案是:所述步驟S4中基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法包括:
[0013]S411、選擇變異分段，在當前種群中選擇一個染色體個體，隨機在該染色體中選擇若干個貨位分段；
[0014]S412、選擇分段中變異位，在每個選中的變異貨位分段中隨機選擇到一個當前非O的位置，然后在隨機選擇一個O位，對兩者進行交換；
[0015]S413、鄰域搜索最優(yōu)，將交換后非O位的信息同步驟S412中選中位置的左右各H個總共2XH個位置中所有O位進行交換，保留最優(yōu)的方案為該染色體個體變異后的子代個體；
[0016]S414、循環(huán)執(zhí)行上述步驟S411與步驟S413，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了領域搜索的變異運算后停止。
[0017]更進一步的技術方案是:所述貨位中至少放置有一個托盤位，所述每個托盤位中只放置一種貨物；所述存儲與揀取貨物的最小對象為一個托盤。
[0018]更進一步的技術方案是:所述步驟S4中優(yōu)化計算模塊在生成初始種群的過程中，參照約束條件判斷該方案的可行性，只有經(jīng)判斷后可行方案的染色體才能進入初始化種群中，然后將初始化種群賦值給當前種群，同時選擇當前種群中最優(yōu)方案賦值給當前全局最優(yōu)方案。
[0019]更進一步的技術方案是:所述步驟S4中初始種群交叉計算包括:
[0020]S421、選擇父代分段，在當前種群中選擇兩個染色體個體A和B，然后按照單類存儲貨物的貨位信息中的托盤位對染色體進行分段，除第一托盤位分段為空托盤放置入存儲貨物外，其他各段為單類貨物托盤位分段，然后隨機選擇其中的2段；
[0021]S422、分段交叉，將父代中的兩個染色體個體A和B中選擇的分段進行交叉互換，得到子代染色體A’和B’，使用交叉后的得到的子代染色體替換當前種群對應的父代染色體；
[0022]S423、循環(huán)執(zhí)行，循環(huán)執(zhí)行步驟S421與S422，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了交叉運算。
[0023]更進一步的技術方案是:所述步驟S4在通過基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法，對業(yè)務區(qū)間進行逐段的優(yōu)化計算之后還包括:
[0024]S401、將經(jīng)過交叉、變異計算后得到的子代染色體組成的子代種群和當前種群合并成為合并種群，計算每個染色體的適應度值，計算步驟為將染色體中對于一段業(yè)務區(qū)間所采取的入庫和揀取方案，然后將該方案解碼后映射到所有貨位信息中托盤位的矩陣空間，該映射對應一段業(yè)務區(qū)間完成后貨物在倉儲中的全局布局，然后得到單個染色體的適應度；
[0025]S402、更新種群與最優(yōu)方案，將適應度值作為判斷較優(yōu)方案的標準找到當前合并種群中的最優(yōu)方案，合并種群中的最優(yōu)方案同全局最優(yōu)方案進行比較，如合并種群中的最優(yōu)方案更好，就將其作為全局最優(yōu)方案；
[0026]S403、判斷是否終止，如判斷結果為是，則輸出最優(yōu)方案，反之則返回到種群交叉計算的步驟重新進行所述方法。
[0027]更進一步的技術方案是:所述步驟S4中輸出的優(yōu)化后的方案中包括貨物類信息、倉儲位置及操作關聯(lián)。
[0028]本發(fā)明另一方面還提供了一種執(zhí)行上述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0029]數(shù)據(jù)管理模塊，用于將倉儲環(huán)境中的貨位信息、貨物類別、貨物信息存儲至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；
[0030]業(yè)務區(qū)間管理模塊，用于將未處理的入庫單與出庫單導入至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，然后按照時間先后順序將入庫單涉及的存儲貨物提取出來，生成入庫貨物列表信息，再按照時間先后順序將出庫單涉及的出庫貨物提取出來，生成揀取貨物列表信息；
[0031]業(yè)務區(qū)間管理模塊，用于根據(jù)時間點和系統(tǒng)預設的單個業(yè)務區(qū)間中最大存取貨物值，將入庫貨物列表信息與揀取貨物列表信息劃分入不同的業(yè)務區(qū)間中，并等待后續(xù)的模塊處理；
[0032]優(yōu)化計算模塊，用于在將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲的各類數(shù)據(jù)初始化后，得到當前空的貨位數(shù)量和位置，再將劃分的業(yè)務區(qū)間中的操作方案進行編碼，然后將兩者組合并隨機生成多個染色體作為初始種群，依照初始種群交叉計算，再采用基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法進行逐段的優(yōu)化計算，最后將優(yōu)化后的方案輸出；
[0033]結果展現(xiàn)模塊，用于將單段業(yè)務區(qū)間在優(yōu)化前與優(yōu)化后的整體倉儲位置變化情況進行呈現(xiàn)。
[0034]作為優(yōu)選，進一步的技術方案是:所述優(yōu)化計算模塊執(zhí)行的基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法包括如下步驟:
[0035]步驟A、選擇變異分段，在當前種群中選擇一個染色體個體，隨機在該染色體中選擇若干個貨位分段；
[0036]步驟B、選擇分段中變異位，在每個選中的變異貨位分段中隨機選擇到一個當前非O的位置，然后在隨機選擇一個O位，對兩者進行交換；
[0037]步驟C、鄰域搜索最優(yōu)，將交換后非O位的信息同步驟S412中選中位置的左右各H個總共2XH個位置中所有O位進行交換，保留最優(yōu)的方案為該染色體個體變異后的子代個體；
[0038]步驟D、循環(huán)執(zhí)行上述步驟S411與步驟S413，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了領域搜索的變異運算后停止。
[0039]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果之一是:通過引入遺傳算法對倉儲的執(zhí)行方案進行優(yōu)化計算，且采用分段業(yè)務區(qū)間的方式動態(tài)規(guī)劃貨位分配，實現(xiàn)了存儲空間的復用，減少了存儲空間在大量時段空置浪費的機率，滿足了貨物不停的時存時取的需求，同時由于算法沒有對貨物種類做限定，因此可以適應貨物種類的快速變化情況，另外本發(fā)明構建的目標函數(shù)值為多向量，從而可以實現(xiàn)多種目標綜合優(yōu)化，包括對存儲和配送的物資搬運路徑的優(yōu)化?？蓾M足大型企業(yè)倉庫管理業(yè)務規(guī)劃工作的需要，尤其是滿足企業(yè)大規(guī)模定制業(yè)務下對倉儲管理工作的新要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為用于說明本發(fā)明一個實施例中優(yōu)化計算模塊的優(yōu)化計算流程圖；
[0041]圖2為用于說明本發(fā)明另一個實施例中動態(tài)儲位規(guī)劃優(yōu)化計算過程示意圖；
[0042]圖3為用于說明本發(fā)明實施例中單段業(yè)務區(qū)間開始和結束時的整個儲位狀態(tài)變化情況示意圖；
[0043]圖4為用于說明本發(fā)明一個實施例中構造總的取貨托盤位的操作示意圖；
[0044]圖5為用于說明本發(fā)明一個實施例中染色體的構成示意圖；
[0045]圖6為用于說明本發(fā)明一個實施例中初始種群交叉計算的操作示意圖；
[0046]圖7為用于說明本發(fā)明一個實施例中選擇染色體分段中變異位的操作示意圖；
[0047]圖8為用于說明本發(fā)明一個實施例中鄰域搜索最優(yōu)的操作示意圖。
【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步闡述。
[0049]參考圖1、圖3所示，本發(fā)明的一個實施例是一種用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，該方法的步驟如下:
[0050]步驟S1、由數(shù)據(jù)管理模塊將倉儲環(huán)境中的貨位信息、貨物類別、貨物信息存儲至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；
[0051]步驟S2、由業(yè)務區(qū)間管理模塊將未處理的入庫單與出庫單導入至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，然后按照時間先后順序將入庫單涉及的存儲貨物提取出來，生成入庫貨物列表信息，再按照時間先后順序將出庫單涉及的出庫貨物提取出來，生成揀取貨物列表信息；
[0052]步驟S3、由業(yè)務區(qū)間管理模塊根據(jù)時間點和系統(tǒng)預設的單個業(yè)務區(qū)間中最大存取貨物值，將入庫貨物列表信息與揀取貨物列表信息劃分入不同的業(yè)務區(qū)間中，并等待后續(xù)的模塊處理；
[0053]步驟S4、由優(yōu)化計算模塊在將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲的各類數(shù)據(jù)初始化后，得到當前空的貨位數(shù)量和位置，再將劃分的業(yè)務區(qū)間中的操作方案進行編碼，然后將兩者組合并隨機生成多個染色體作為初始種群，依照初始種群交叉計算，再采用基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法對業(yè)務區(qū)間進行逐段的優(yōu)化計算，最后將優(yōu)化后的方案輸出；
[0054]更具體的說，在本步驟中，優(yōu)化計算模塊針對業(yè)務區(qū)間管理模塊劃分的每段業(yè)務區(qū)間進行一段一段的優(yōu)化計算，具體可參考圖2所示；
[0055]步驟S5、由結果展現(xiàn)模塊將單段業(yè)務區(qū)間在優(yōu)化前與優(yōu)化后的整體倉儲位置變化情況進行呈現(xiàn)，具體如圖3所示。
[0056]本發(fā)明中，提到的每個貨位中至少放置有一個托盤位，每個托盤位中只放置一種貨物，然而，存儲與揀取貨物的最小對象為一個托盤；同時，為步驟S4輸出方案可有效的實施，該優(yōu)化后的方案中應當包括貨物類信息、倉儲位置及操作關聯(lián)。
[0057]在本發(fā)明的另一個實施例中，還可在上述步驟S4與步驟S5之間增加如下步驟，以保證輸出方案的適宜性:
[0058]步驟S401、將經(jīng)過交叉、變異計算后得到的子代染色體組成的子代種群和當前種群合并成為合并種群，計算每個染色體的適應度值，計算步驟為將染色體中對于一段業(yè)務區(qū)間所采取的入庫和揀取方案，然后將該方案解碼后映射到所有貨位信息中托盤位的矩陣空間，該映射對應一段業(yè)務區(qū)間完成后貨物在倉儲中的全局布局，然后得到單個染色體的適應度；
[0059]步驟S402、更新種群與最優(yōu)方案，將適應度值作為判斷較優(yōu)方案的標準找到當前合并種群中的最優(yōu)方案，合并種群中的最優(yōu)方案同全局最優(yōu)方案進行比較，如合并種群中的最優(yōu)方案更好，就將其作為全局最優(yōu)方案；合并種群所有2*Num個染色體個體一起參加輪盤賭的選擇，選擇出2*Num個染色體作為新一代的當前種群，作為下次迭代運算的輸入，輪盤賭的具體方法同一般遺傳算法的輪盤賭算法一致；
[0060]步驟S403、判斷是否終止，如判斷結果為是，則輸出最優(yōu)方案，反之則返回到種群交叉計算的步驟重新進行所述方法。終止條件可以有多種，如可以是判斷是否已生成全局指標值滿足要求的方案要求、循環(huán)次數(shù)達到給定閾值、連續(xù)兩次最優(yōu)解的全局指標值之差小于給定閾值或者最優(yōu)解的全局指標值連續(xù)未變化次數(shù)大于給定閾值等。 [0061]在上述實施例中，為給后續(xù)的遺傳算法優(yōu)化算法提供跟我給優(yōu)異的初始種群方案，上述步驟S4中優(yōu)化計算模塊進行存儲數(shù)據(jù)初始化的操作的具體方式為:
[0062]I)初始化托盤位矩陣:從數(shù)據(jù)庫中讀取所有貨位與托盤信息，根據(jù)貨位信息統(tǒng)計出總貨位個數(shù)為N個，對貨位編號為(P1,己…PN)，每個貨位中的托盤放置個數(shù)為K個，那么總托盤位置數(shù)為KXN，那么第i個貨位Pi中包含托盤位編號為(Pn，PyPiK)，這樣就得到一個包含KXN個元素的矩陣Akxn,該矩陣元素為所有的托盤位編號。
[0063]
Pu Pu......Pm
Ρικ P2K......Pnk
[0064]2)初始化存貨和取貨列表:從數(shù)據(jù)庫中讀取現(xiàn)有業(yè)務區(qū)間管理模塊中當前需要處理的業(yè)務區(qū)間編號，根據(jù)業(yè)務區(qū)間編號從數(shù)據(jù)庫中檢索出該區(qū)間編號對應的存儲貨物列表和揀取貨物列表。
[0065]3)初始化空托盤位列表:從數(shù)據(jù)庫中讀取所有貨物信息，統(tǒng)計貨物種類有M個(包括單段業(yè)務區(qū)間新增的貨物種類)，每類貨物的編號為(TpIV-Tm),編號Ti類貨物的數(shù)量為
占用了 Ni個托盤。那么當前裝有貨物的托盤個數(shù)為;%，空的托盤個數(shù)為，
得到空托盤列表如下表所示:
[0066]
? [2 [3 P P~P~P~ψ~2~|e-1 Ie
[0067]初始化取貨托盤位列表:從第k個業(yè)務區(qū)間的取貨列表中統(tǒng)計出貨物種類，共P類，具體貨物類別編號為:Tkl，Tk2-Tkp,然后分別從數(shù)據(jù)庫中檢索出每類貨物裝的所有托盤，如從第ki類貨物得到了共Lki個托盤位裝有該類貨物，那么所有的取貨托盤位個數(shù)為
，在構造托盤位列表時采用同類貨物托盤位放在一起構成一類貨物托盤分段的原貝U，得到了總的取貨托盤位如圖4所示。
[0068]為了便于下面過程敘述，采用如下例子進行描述:存儲貨物列表為數(shù)組(T2，T2, T5,T5, Tsh),揀取貨物列表為數(shù)組(T1, T3, T3, ΤΜ_4，ΤΜ_4)，都為包含L=5個貨物。那么需要將存儲貨物列表中的L=5個貨物放置入E個空的托盤中L=5個托盤位置，同時從存儲有(T1, T3,TM_4)的托盤中取出I個?\、2個T3和2個ΤΜ_4。
[0069]另一方面，上述優(yōu)化計算模塊對業(yè)務區(qū)間中的操作方案進行編碼為將上述共E個空的托盤位置和所有裝有揀取貨物列表中包含的幾類貨物托盤位分段組合在一起作為一個染色體，即染色體長度為:Len=E+F，具體如圖5所示，使用這種編碼方式作為一個業(yè)務區(qū)間存儲貨物操作和揀去貨物操作方案的編碼，其中，在存儲貨物部分中的“O”表示該托盤位置為空；揀取貨物部分中的“O”表示該托盤位置的貨物沒有被選中揀取。兩個部分的“O”都可以和非“O”區(qū)域托盤進行互換。
[0070]在上述染色體方式按照類別分為幾個片段，第一個片段為空的托盤位置列表，后面每個片段代表當前不同種類貨物對應的托盤位分段。初始化種群的時候，采用隨機方式生成如上圖所示的Num=30個不同的染色體作為初始化種群，在生成染色體的過程中，需要充分考慮及參照約束條件，然后判斷該方案的可行性，只有可行的方案的染色體才能入初始化種群。然后將初始化種群賦值給當前種群，同時選擇當前種群中最優(yōu)方案賦值給當前全局最優(yōu)方案。
[0071]在本發(fā)明用于解決技術問題，更加優(yōu)選的一個實施例中，上述步驟S4中初始種群交叉計算具體的操作方式優(yōu)選為，可作為本發(fā)明上述方法的第一個分支步驟:
[0072]步驟S411、選擇父代分段， 在當前種群中選擇兩個染色體個體A和B，然后按照單類存儲貨物的貨位信息中的托盤位對染色體進行分段，除第一托盤位分段為空托盤放置入存儲貨物外，其他各段為單類貨物托盤位分段，然后隨機選擇其中的2段；
[0073]步驟S412、分段交叉，將父代中的兩個染色體個體A和B中選擇的分段進行交叉互換，具體如圖6所示，得到子代染色體AIP B’，使用交叉后的得到的子代染色體替換當前種群對應的父代染色體；
[0074]步驟S413、循環(huán)執(zhí)行，循環(huán)執(zhí)行步驟S411與S412，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了交叉運算。
[0075]參考圖2所示，在本發(fā)明用于解決技術問題更加優(yōu)選的另一個實施例中，作為本發(fā)明進行優(yōu)化計算的核心之一，上述步驟S4中基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法的具體步驟為，下述步驟可作為上述方法的第二個分支步驟:
[0076]步驟S421、選擇變異分段，在當前種群中選擇一個染色體個體，隨機在該染色體中選擇若干個貨位分段；
[0077]步驟S422、選擇分段中變異位，在每個選中的變異貨位分段中隨機選擇到一個當前非O的位置，然后在隨機選擇一個O位，對兩者進行交換，具體參考圖7所示；
[0078]步驟S423、鄰域搜索最優(yōu)，將交換后非O位的信息同步驟S422中選中位置的左右各H個總共2 X H個位置中所有O位進行交換，保留最優(yōu)的方案為該染色體個體變異后的子代個體，參考圖8所示；
[0079]步驟S424、循環(huán)執(zhí)行上述步驟S421與步驟S423，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了領域搜索的變異運算后停止。[0080]上述實施例已提到，適應度評價具體的方式為將經(jīng)過交叉、變異計算后得到的子代共Num個染色體組成的子代種群和當前種群合并成為合并種群，合并種群中共有2*Num個染色體，按照下述方式計算每個染色體的適應度值:
[0081]種群的單個染色體對于一段業(yè)務區(qū)間所采取的存儲和揀取方案Si,然后將該方案解碼映射到所有托盤位矩陣空間Akxn，這種的映射記為(Si, Akxn)，這個映射對應一段業(yè)務區(qū)間完成后貨物在倉儲中的全局布局，那么通過該全局布局方案可以直接計算該業(yè)務區(qū)間的搬運路線長度等函數(shù)值，在此可以構建m個函數(shù)值代表m個目標，并將 m 個目標組合成一個向量，記為 F(Si, Akxn) = Iif1 (Si, Akxn), !F2(SdAkxn), !^(Si, Akxn),…，!^1(SdAkxn), ^(Si, Akxn)]。每個函數(shù)值賦予一定的權重,組合在一起構成權重向量,記為R=Lk1, k2, k3,…，km]。綜上得到單個染色體Si適應度計算方法為:f(Si,AKXN)=R*FT(Si,AKXN)。
[0082]與上述的實施例相對應，本發(fā)明中還包括用于執(zhí)行上述于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0083]數(shù)據(jù)管理模塊，用于將倉儲環(huán)境中的貨位信息、貨物類別、貨物信息存儲至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中；
[0084]業(yè)務區(qū)間管理模塊，用于將未處理的入庫單與出庫單導入至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，然后按照時間先后順序將入庫單涉及的存儲貨物提取出來，生成入庫貨物列表信息，再按照時間先后順序將出庫單涉及的出庫貨物提取出來，生成揀取貨物列表信息；
[0085]業(yè)務區(qū)間管理模塊，用于根據(jù)時間點和系統(tǒng)預設的單個業(yè)務區(qū)間中最大存取貨物值，將入庫貨物列表信息與揀取貨物列表信息劃分入不同的業(yè)務區(qū)間中，并等待后續(xù)的模塊處理；
[0086]優(yōu)化計算模塊，用于在將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲的各類數(shù)據(jù)初始化后，得到當前空的貨位數(shù)量和位置，再將劃分的業(yè)務區(qū)間中的操作方案進行編碼，然后將兩者組合并隨機生成多個染色體作為初始種群，依照初始種群交叉計算，再采用基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法進行逐段的優(yōu)化計算，最后將優(yōu)化后的方案輸出；
[0087]該模塊采用遺傳算法，具體包括:輸入信息初始化、業(yè)務區(qū)間操作方案編碼并產(chǎn)生初始化種群、種群交叉計算、基于鄰域搜索的種群變異計算、適應度評價、更新種群與最優(yōu)方案、判斷是否終止和輸出最優(yōu)化方案。
[0088]結果展現(xiàn)模塊，用于將單段業(yè)務區(qū)間在優(yōu)化前與優(yōu)化后的整體倉儲位置變化情況進行呈現(xiàn)。
[0089]進一步的，上述的數(shù)據(jù)管理模塊還具有如下功能:
[0090]1)貨位信息管理，首先將企業(yè)的所有的貨位進行信息結構化編號，每個貨位可以放置一個或者多個托盤位，每個托盤位中只放置一種貨物，在倉儲工作中存貨和取貨操作的最小對象為一個托盤。貨位信息管理功能點提供對上述信息的管理，并將這些信息保存到數(shù)據(jù)庫中。
[0091]2)貨物類別管理，貨物類別信息主要包括貨物類別編碼和貨物類別名稱信息，該功能點提供貨物類別信息的增、刪、改、查管理功能，同時提供批量導入功能，貨物類別信息保存在數(shù)據(jù)庫中。
[0092]3)貨物信息管理，該功能點提供當前倉庫中存儲的所有貨物信息，以及貨物所在的貨位信息，同時提供相關信息修改功能。[0093]4)初始貨位分配管理，該功能點提供系統(tǒng)初始化時首次貨位分配信息的批量導入，并提供圖形化界面的貨位分配查看功能。
[0094]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，上述優(yōu)化計算模塊執(zhí)行的基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法包括如下步驟:
[0095]步驟A、選擇變異分段，在當前種群中選擇一個染色體個體，隨機在該染色體中選擇若干個貨位分段；
[0096]步驟B、選擇分段中變異位，在每個選中的變異貨位分段中隨機選擇到一個當前非O的位置，然后在隨機選擇一個O位，對兩者進行交換；
[0097]步驟C、鄰域搜索最優(yōu)，將交換后非O位的信息同步驟S412中選中位置的左右各H個總共2XH個位置中所有O位進行交換，保留最優(yōu)的方案為該染色體個體變異后的子代個體；
[0098]步驟D、循環(huán)執(zhí)行上述步驟S411與步驟S413，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了領域搜索的變異運算后停止。
[0099]除上述以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結合該實施例描述的具體特征、結構或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一實施例描述一個具體特征、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結構或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0100]盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【權利要求】
1.一種用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，其特征在于所述的方法包括: 51、由數(shù)據(jù)管理模塊將倉儲環(huán)境中的貨位信息、貨物類別、貨物信息存儲至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中； 52、由業(yè)務區(qū)間管理模塊將未處理的入庫單與出庫單導入至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，然后按照時間先后順序將入庫單涉及的存儲貨物提取出來，生成入庫貨物列表信息，再按照時間先后順序將出庫單涉及的出庫貨物提取出來，生成揀取貨物列表信息； 53、由業(yè)務區(qū)間管理模塊根據(jù)時間點和系統(tǒng)預設的單個業(yè)務區(qū)間中最大存取貨物值，將入庫貨物列表信息與揀取貨物列表信息劃分入不同的業(yè)務區(qū)間中，并等待后續(xù)的模塊處理； 54、由優(yōu)化計算模塊在將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲的各類數(shù)據(jù)初始化后，得到當前空的貨位數(shù)量和位置，再將劃分的業(yè)務區(qū)間中的操作方案進行編碼，然后將兩者組合并隨機生成多個染色體作為初始種群，依照初始種群交叉計算，再采用基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法對業(yè)務區(qū)間進行逐段的優(yōu)化計算，最后將優(yōu)化后的方案輸出； 55、由結果展現(xiàn)模塊將單段業(yè)務區(qū)間在優(yōu)化前與優(yōu)化后的整體倉儲位置變化情況進行呈現(xiàn)。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，其特征在于:所述步驟S4中優(yōu)化計算 模塊進行存儲數(shù)據(jù)初始化的操作包括初始化貨位矩陣、初始化入庫貨物和揀取貨物列表信息、初始化空貨位列表信息及初始化揀貨貨位列表信息。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃 方法，其特征在于所述步驟S4中基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法包括: 5411、選擇變異分段，在當前種群中選擇一個染色體個體，隨機在該染色體中選擇若干個貨位分段； 5412、選擇分段中變異位，在每個選中的變異貨位分段中隨機選擇到一個當前非O的位置，然后在隨機選擇一個O位，對兩者進行交換； 5413、鄰域搜索最優(yōu)，將交換后非O位的信息同步驟S412中選中位置的左右各H個總共2XH個位置中所有O位進行交換，保留最優(yōu)的方案為該染色體個體變異后的子代個體； 5414、循環(huán)執(zhí)行上述步驟S411與步驟S413，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了領域搜索的變異運算后停止。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，其特征在于:所述貨位中至少放置有一個托盤位，所述每個托盤位中只放置一種貨物；所述存儲與揀取貨物的最小對象為一個托盤。
5.根據(jù)權利要求3所述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，其特征在于:所述步驟S4中優(yōu)化計算模塊在生成初始種群的過程中，參照約束條件判斷該方案的可行性，只有經(jīng)判斷后可行方案的染色體才能進入初始化種群中，然后將初始化種群賦值給當前種群，同時選擇當前種群中最優(yōu)方案賦值給當前全局最優(yōu)方案。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，其特征在于所述步驟S4中初始種群交叉計算包括: S421、選擇父代分段，在當前種群中選擇兩個染色體個體A和B，然后按照單類存儲貨物的貨位信息中的托盤位對染色體進行分段，除第一托盤位分段為空托盤放置入存儲貨物外，其他各段為單類貨物托盤位分段，然后隨機選擇其中的2段5422、分段交叉，將父代中的兩個染色體個體A和B中選擇的分段進行交叉互換，得到子代染色體A’和B’，使用交叉后的得到的子代染色體替換當前種群對應的父代染色體；5423、循環(huán)執(zhí)行，循環(huán)執(zhí)行步驟S421與S422，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了交叉運算。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，其特征在于所述步驟S4在通過基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法，對業(yè)務區(qū)間進行逐段的優(yōu)化計算之后還包括: 5401、將經(jīng)過交叉、變異計算后得到的子代染色體組成的子代種群和當前種群合并成為合并種群，計算每個染色體的適應度值，計算步驟為將染色體中對于一段業(yè)務區(qū)間所采取的入庫和揀取方案，然后將該方案解碼后映射到所有貨位信息中托盤位的矩陣空間，該映射對應一段業(yè)務區(qū)間完成后貨物在倉儲中的全局布局，然后得到單個染色體的適應度；5402、更新種群與最優(yōu)方案，將適應度值作為判斷較優(yōu)方案的標準找到當前合并種群中的最優(yōu)方案，合并種群中的最優(yōu)方案同全局最優(yōu)方案進行比較，如合并種群中的最優(yōu)方案更好，就將其作為全局最優(yōu)方案；5403、判斷是否終止，如判斷結果為是，則輸出最優(yōu)方案，反之則返回到種群交叉計算的步驟重新進行所述方法。
8.根據(jù)權利要求1或7所述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配規(guī)劃方法，其特征在于:所述步驟S4中輸出的優(yōu)化后的方案中包括貨物類信息、倉儲位置及操作關聯(lián)。
9.一種執(zhí)行權利要求1至8所述的用于處理多品種物資倉儲的動態(tài)貨位分配 規(guī)劃方法的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括: 數(shù)據(jù)管理模塊，用于將倉儲環(huán)境中的貨位信息、貨物類別、貨物信息存儲至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中； 業(yè)務區(qū)間管理模塊，用于將未處理的入庫單與出庫單導入至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，然后按照時間先后順序將入庫單涉及的存儲貨物提取出來，生成入庫貨物列表信息，再按照時間先后順序將出庫單涉及的出庫貨物提取出來，生成揀取貨物列表信息； 業(yè)務區(qū)間管理模塊，用于根據(jù)時間點和系統(tǒng)預設的單個業(yè)務區(qū)間中最大存取貨物值，將入庫貨物列表信息與揀取貨物列表信息劃分入不同的業(yè)務區(qū)間中，并等待后續(xù)的模塊處理； 優(yōu)化計算模塊，用于在將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲的各類數(shù)據(jù)初始化后，得到當前空的貨位數(shù)量和位置，再將劃分的業(yè)務區(qū)間中的操作方案進行編碼，然后將兩者組合并隨機生成多個染色體作為初始種群，依照初始種群交叉計算，再采用基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法進行逐段的優(yōu)化計算，最后將優(yōu)化后的方案輸出； 結果展現(xiàn)模塊，用于將單段業(yè)務區(qū)間在優(yōu)化前與優(yōu)化后的整體倉儲位置變化情況進行呈現(xiàn)。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述優(yōu)化計算模塊執(zhí)行的基于鄰域搜索變異算子的遺傳優(yōu)化算法包括如下步驟: 步驟A、選擇變異分段，在當前種群中選擇一個染色體個體，隨機在該染色體中選擇若干個貨位分段； 步驟B、選擇分段中變異位，在每個選中的變異貨位分段中隨機選擇到一個當前非O的位置，然后在隨機選擇一個O位，對兩者進行交換； 步驟C、鄰域搜索最優(yōu)，將交換后非O位的信息同步驟S412中選中位置的左右各H個總共2XH個位置中所有O位進行交換，保留最優(yōu)的方案為該染色體個體變異后的子代個體；步驟D、循環(huán)執(zhí)行上述步驟S411與步驟S413，直至當前種群所有的染色體都實現(xiàn)了領域搜索的變異運算后停止。
【文檔編號】G06N3/12GK103473616SQ201310424852
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權日:2013年9月17日
【發(fā)明者】周保琢, 唐經(jīng)天, 陳粵海, 宋勇, 徐戰(zhàn) 申請人:四川航天系統(tǒng)工程研究所