本發(fā)明涉及物流與倉(cāng)儲(chǔ)，尤其是一種基于多代理系統(tǒng)的物流與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)優(yōu)化方法，具體應(yīng)用于物流節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)同優(yōu)化和動(dòng)態(tài)任務(wù)分配，可廣泛用于全自動(dòng)化物流與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中。

背景技術(shù)：

1、在藥用膠囊的生產(chǎn)制造過(guò)程中，各工序的單獨(dú)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)較為成熟，例如明膠溶解、膠囊模具成型、干燥和剪切等關(guān)鍵工序均可實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化。然而，整個(gè)生產(chǎn)流程中涉及的節(jié)點(diǎn)之間物料的轉(zhuǎn)運(yùn)、生產(chǎn)信息的傳遞以及最終的包裝入庫(kù)環(huán)節(jié)，仍然需要較多人工干預(yù)。這種模式不僅增加了人工操作的復(fù)雜性，還可能導(dǎo)致錯(cuò)誤率的上升，同時(shí)也限制了生產(chǎn)效率的提升。

2、以藥用膠囊的包裝和倉(cāng)儲(chǔ)為例，傳統(tǒng)方法通常采用人工運(yùn)輸或半自動(dòng)化設(shè)備完成膠囊從生產(chǎn)線到包裝工序的轉(zhuǎn)移。這種操作方式容易受到人為因素的影響，存在物流路徑不合理、包裝效率低以及資源浪費(fèi)等問(wèn)題。此外，在倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)中，膠囊產(chǎn)品的存取、分類和發(fā)貨調(diào)度也往往依賴人工操作，不僅耗費(fèi)大量人力資源，還容易因任務(wù)調(diào)度不當(dāng)導(dǎo)致物流節(jié)點(diǎn)過(guò)載，從而降低整體系統(tǒng)效率。

3、現(xiàn)有的物流與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)雖然嘗試引入部分自動(dòng)化設(shè)備，如穿梭車、自動(dòng)化輸送裝置和倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人，但在節(jié)點(diǎn)之間的資源優(yōu)化和動(dòng)態(tài)調(diào)度方面仍存在以下問(wèn)題：

4、1.?節(jié)點(diǎn)間協(xié)同不足：物流節(jié)點(diǎn)間的任務(wù)分配通常采用靜態(tài)規(guī)則，無(wú)法實(shí)時(shí)響應(yīng)生產(chǎn)線的動(dòng)態(tài)變化。

5、2.?資源利用率低：部分節(jié)點(diǎn)因任務(wù)積壓處于過(guò)載狀態(tài)，而其他節(jié)點(diǎn)資源閑置，造成設(shè)備利用率不均衡。

6、物流路徑規(guī)劃缺乏優(yōu)化：在多批次、多品類藥用膠囊的包裝和存儲(chǔ)過(guò)程中，缺乏有效的路徑規(guī)劃?rùn)C(jī)制，增加了物流時(shí)間和成本。

7、針對(duì)以上問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)一種能夠在藥用膠囊生產(chǎn)線中集成智能物流管理系統(tǒng)（lms）和自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)（as/rs）的全自動(dòng)物流與倉(cāng)儲(chǔ)解決方案，尤其是利用智能算法進(jìn)行動(dòng)態(tài)任務(wù)分配和資源優(yōu)化，將顯著提升系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和運(yùn)行效率。這對(duì)降低人力成本、提高藥用膠囊生產(chǎn)效率以及提升物流與倉(cāng)儲(chǔ)的可靠性具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種適用于藥用膠囊生產(chǎn)線的全自動(dòng)物流與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，尤其是一種基于多代理系統(tǒng)的物流節(jié)點(diǎn)協(xié)同優(yōu)化方法，通過(guò)智能算法對(duì)物流和倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)任務(wù)分配和資源優(yōu)化，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中人工干預(yù)過(guò)多、調(diào)度不靈活、資源利用率低等問(wèn)題。

2、本發(fā)明的基于多代理系統(tǒng)的物流與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)優(yōu)化方法的技術(shù)方案是這樣的：包括以下步驟：

3、建立物流節(jié)點(diǎn)的多代理系統(tǒng)：所述多代理系統(tǒng)通過(guò)代理模塊實(shí)現(xiàn)物流節(jié)點(diǎn)間的資源監(jiān)控和任務(wù)分配；

4、構(gòu)建物流節(jié)點(diǎn)間的資源共享模型：基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建物流節(jié)點(diǎn)間的資源共享模型；

5、采用協(xié)同優(yōu)化算法動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)分配：采用協(xié)同優(yōu)化算法，根據(jù)資源共享模型動(dòng)態(tài)調(diào)整物流任務(wù)的分配和執(zhí)行順序；

6、將優(yōu)化方案?jìng)鬏斨料到y(tǒng)并執(zhí)行：將優(yōu)化后的任務(wù)分配方案反饋至智能物流管理系統(tǒng)lms和自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)as/rs，通過(guò)其執(zhí)行物流路徑優(yōu)化與任務(wù)調(diào)度。

7、優(yōu)選地，所述多代理系統(tǒng)的代理模塊包括任務(wù)監(jiān)控模塊和資源分配模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物流節(jié)點(diǎn)的任務(wù)負(fù)載和可用資源。

8、優(yōu)選地，所述資源共享模型通過(guò)以下步驟構(gòu)建：

9、收集物流節(jié)點(diǎn)的資源狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括存儲(chǔ)容量、設(shè)備利用率和任務(wù)隊(duì)列長(zhǎng)度；

10、對(duì)資源狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，生成標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)點(diǎn)資源矩陣；

11、根據(jù)節(jié)點(diǎn)資源矩陣建立任務(wù)分配方案的初始優(yōu)化模型。

12、優(yōu)選地，資源共享模型的歸一化公式為：

13、，

14、其中：

15、?為第?i個(gè)節(jié)點(diǎn)在第?j項(xiàng)資源上的歸一化值；

16、為原始資源值；

17、?和??分別為資源?j?的最大值和最小值。

18、優(yōu)選地，所述協(xié)同優(yōu)化算法包括以下步驟：

19、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：

20、,

21、其中為任務(wù)完成時(shí)間，?為資源利用率，?為傳輸時(shí)延；，，為目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重系數(shù)。

22、優(yōu)選地，所述目標(biāo)函數(shù)通過(guò)遺傳算法求解，具體包括以下步驟：

23、初始化種群，隨機(jī)生成多個(gè)任務(wù)分配方案；

24、根據(jù)目標(biāo)函數(shù)計(jì)算種群適應(yīng)度值；

25、通過(guò)選擇、交叉和變異操作迭代優(yōu)化，直至滿足收斂條件。

26、優(yōu)選地，所述種群適應(yīng)度值計(jì)算公式為：

27、,

28、其中?f(x)為目標(biāo)函數(shù)值。

29、優(yōu)選地，所述優(yōu)化算法的權(quán)重系數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整，動(dòng)態(tài)調(diào)整公式為：

30、，=常數(shù)?，

31、其中?和??分別為任務(wù)完成時(shí)間的最大值和最小值。

32、優(yōu)選地，資源共享模型的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)通過(guò)以下公式確定：

33、?，

34、其中：表示節(jié)點(diǎn)?i?的優(yōu)先級(jí)；

35、，?分別為節(jié)點(diǎn)?i?的可用資源和總資源；

36、表示任務(wù)完成時(shí)間。

37、優(yōu)選地，優(yōu)化后的任務(wù)分配方案通過(guò)控制模塊直接傳輸至物流節(jié)點(diǎn)，用于指導(dǎo)穿梭車或分揀機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)。

38、本發(fā)明通過(guò)集成全自動(dòng)包裝線、智能物流管理系統(tǒng)（lms）、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)（as/rs）和基于多代理系統(tǒng)（mas）的協(xié)同優(yōu)化算法，針對(duì)藥用膠囊生產(chǎn)過(guò)程中的物流與倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)提出了一種高效解決方案，其技術(shù)效果具體體現(xiàn)在以下方面：

39、提高物流操作的自動(dòng)化程度：

40、本發(fā)明在物流節(jié)點(diǎn)間引入代理模塊，結(jié)合智能算法，實(shí)現(xiàn)了從包裝到入庫(kù)全流程的自動(dòng)化物流任務(wù)分配與動(dòng)態(tài)調(diào)度，顯著減少人工干預(yù)需求；自動(dòng)化包裝線完成藥用膠囊的開(kāi)箱、裝箱、貼標(biāo)和封裝等操作，將傳統(tǒng)人工工序轉(zhuǎn)變?yōu)槿詣?dòng)化生產(chǎn)模式，提高了生產(chǎn)效率。

41、優(yōu)化資源利用率：

42、通過(guò)多代理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)控物流節(jié)點(diǎn)的任務(wù)狀態(tài)和資源使用情況，構(gòu)建資源共享模型，利用協(xié)同優(yōu)化算法合理分配任務(wù)負(fù)載，避免節(jié)點(diǎn)過(guò)載或資源閑置問(wèn)題；在倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，通過(guò)智能調(diào)度優(yōu)化存儲(chǔ)布局，提高穿梭車?yán)寐剩瑴p少物流路徑長(zhǎng)度，提升設(shè)備和倉(cāng)儲(chǔ)容量的綜合利用率。

43、提升物流效率和準(zhǔn)確性：

44、基于協(xié)同優(yōu)化算法的任務(wù)分配和路徑規(guī)劃?rùn)C(jī)制，減少物流過(guò)程中的非必要等待時(shí)間和物流瓶頸問(wèn)題，縮短任務(wù)完成周期；通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和調(diào)度優(yōu)化，顯著降低因任務(wù)沖突或路徑規(guī)劃不當(dāng)導(dǎo)致的物流錯(cuò)誤率。

45、提高系統(tǒng)適應(yīng)性和靈活性：

46、本發(fā)明的優(yōu)化算法能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)藥用膠囊生產(chǎn)線的動(dòng)態(tài)變化，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整權(quán)重系數(shù)和優(yōu)先級(jí)分配，快速適應(yīng)不同批次和品類的生產(chǎn)需求；系統(tǒng)具備較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，能夠有效應(yīng)對(duì)物流節(jié)點(diǎn)異常或設(shè)備故障問(wèn)題，確保物流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

47、降低物流與倉(cāng)儲(chǔ)成本：

48、通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備替代人工操作，顯著降低人力成本；優(yōu)化后的物流路徑規(guī)劃和動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度機(jī)制，減少能耗及物流運(yùn)行費(fèi)用；集成lms和as/rs系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物流信息化管理，減少因手工記錄造成的差錯(cuò)成本。

49、適用性廣：

50、本發(fā)明不僅適用于藥用膠囊生產(chǎn)線的包裝與倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，還可推廣至其他高自動(dòng)化要求的生產(chǎn)制造領(lǐng)域，如食品加工、醫(yī)藥包裝和電子產(chǎn)品裝配等場(chǎng)景。本發(fā)明通過(guò)系統(tǒng)性地整合自動(dòng)化設(shè)備、智能算法和物流管理系統(tǒng)，解決了藥用膠囊生產(chǎn)過(guò)程中物流節(jié)點(diǎn)協(xié)同不足、任務(wù)分配不均、效率低下等問(wèn)題，顯著提升了物流與倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能，為藥用膠囊生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。