一种烟草仓储调度方法及装置与流程

1.本发明涉及仓储物流技术领域，具体涉及一种烟草仓储调度方法及装置。


背景技术：

2.随着烟草现代物流不断发展，行业物流信息化建设成效明显，高新技术不断运用于仓储环节，逐步进入集成自动化仓储阶段，自动化的高架立体库及出入库系统作为典型集成自动化仓储设备，已广泛应用于行业多个烟草物流中心。仓储管理通过“物流管理层(wms)、物流调度层(wcs)、设备执行层”三层系统控制结构，应用管理、调度策略，完成整托盘出/入库作业。由于每天不同时段入库数量差异明显，业务高峰期平均每小时的出入库任务量是平时的一倍倍，是闲时的两倍多，不合理的管理调度策略导致高峰期的出/入库效率明显降低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了一种烟草仓储调度方法及装置，以解决现有技术中不合理的管理调度策略导致高峰期的出/入库效率降低的问题。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种烟草仓储调度方法，基于物流管理层、物流调度层、设备执行层组成的仓储系统控制结构，对于烟草仓储的入库业务的任务和出库业务的任务进行调度，其中出库业务包括第一出库业务和第二出库业务，其方法包括：
5.物流管理层根据每种出入库业务的重要程度，对各个出入库任务类型设置单独优先级，根据出入库业务产生的时间和优先级生成任务序列q(m，n)，其中入库任务序列为1，2，3
…
m，长度为m，出库任务序列为1，2，3
…
n，长度为n，业务序列长度由实际出入库时能够存放托盘的逻辑站台数确定；基于入库任务和出库任务比例均衡原则，使m＝n；若入库业务最大任务队列长度为a，第一出库业务最大任务队列长度为b，第二出库最大任务队列长度为c，则a＝b+c，当b》c时，调整第一出库业务任务量大于第二出库业务任务量，当 b《c时，调整第二出库业务任务量大于第一出库业务任务量；
6.物流调度层根据任务权重物流管理层生成的优化任务序列顺序，生成物流调度层的任务序列；
7.设备执行层根据物流调度层的任务序列完成出入库任务。
8.可选地，物流调度层根据任务权重优化任务序列顺序，任务权重越大越先执行，其中：
[0009][0010]
其中，执行时间t根据堆垛机的实时位置、任务出入库对应的货位位置、堆垛机速度、加速度确定。
[0011]
可选地，堆垛机加速度为a，最大速度为v
max
，达到最大速度的时间为t0，达到最大
速度时的d0，存取任务移动位移为d，则
[0012]
若d《2d0，则
[0013][0014]
若d》2d0，则
[0015][0016]
将公式(2)、公式(3)代入公式(1)计算权重，优化物流管理层生成的任务序列q(m，n)，生成物流调度层的任务序列。
[0017]
可选地，设备执行层的堆垛机运行时的作业模式包括：
[0018]
单一作业模式，堆垛机在出入库台和某一货位间往返行驶，一个单一作业周期完成一个入库或出库任务；
[0019]
复合式作业模式，堆垛机在出入库台出发，经指定货位存放货物，再到制定货位提取货物送返出入库站台，一个复合作业周期完成一对出入库任务；
[0020]
混合作业模式，堆垛机作业过程混合地进行单一作业模式和复合式作业模式。
[0021]
可选地，设备执行层的堆垛机按物流调度层生成的任务序列完成出入库任务，进行任务匹配，尽可能使堆垛机在复合作业模式下工作，匹配任务从物流调度层任务序列中依次选取，匹配原则包括：
[0022]
当在一个巷道内匹配入库任务和出库任务为一组复合作业时，执行该组任务，并更新货位信息；如果无法匹配，则选取该巷道内的入库任务执行，并更新货位信息；如果没有入库任务，则执行出库任务，并更新货位信息。
[0023]
可选地，基于堆垛机位置和取货位置，当堆垛机执行完入库任务后，如所处位置和某任务取货位置的差值小于3列时，则立即执行该任务，不再匹配成复合式任务。
[0024]
可选地，入库业务的任务类型包括：机器人码盘入库、整托盘入库、空托盘组出库，其中机器人码盘入库、整托盘入库的优先级高于空托盘组出库的优先级；
[0025]
第一出库业务的任务类型包括：第一出库区标准烟出库、第一出库区空托盘组回库、第一出库区细支烟出库，其中第一出库区标准烟出库的优先级高于第一出库区空托盘组回库、第一出库区细支烟出库的优先级；
[0026]
第二出库业务的任务类型包括：第二出库区出库、第二出库区回库，第二出库区出库的优先级高于第二出库区回库的优先级。
[0027]
第二方面，本发明实施例提供一种烟草仓储调度装置，基于物流管理层、物流调度层、设备执行层组成的仓储系统控制结构，对于烟草仓储的入库业务的任务和出库业务的任务进行调度，其中出库业务包括第一出库业务和第二出库业务，其装置包括：
[0028]
物流管理层任务队列生成模块，物流管理层根据每种出入库业务的重要程度，对各个出入库任务类型设置单独优先级，根据出入库业务产生的时间和优先级生成任务序列q(m，n)，其中入库任务序列为1，2，3
…
m，长度为m，出库任务序列为1，2，3
…
n，长度为n，业务序列长度由实际出入库时能够存放托盘的逻辑站台数确定；基于入库任务和出库任务比例均衡原则，使m＝n；若入库业务最大任务队列长度为a，第一出库业务最大任务队列长度为
b，第二出库最大任务队列长度为c，则a＝b+c，当b》c时，调整第一出库业务任务量大于第二出库业务任务量，当b《c时，调整第二出库业务任务量大于第一出库业务任务量；
[0029]
物流调度层任务队列生成模块，物流调度层根据任务权重物流管理层生成的优化任务序列顺序，生成物流调度层的任务序列；
[0030]
任务队列执行模块，设备执行层根据物流调度层的任务序列完成出入库任务。
[0031]
第三方面，本发明实施例提供一种计算机终端，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行上述第一方面所述的烟草仓储调度方法。
[0032]
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行上述第一方面所述的烟草仓储调度方法。
[0033]
本发明的技术方案，具有如下优点：
[0034]
本发明提供的一种烟草仓储调度方法及装置，基于物流管理层、物流调度层、设备执行层组成的仓储系统控制结构，对于烟草仓储的入库业务的任务和出库业务的任务进行调度，物流管理层根据每种出入库业务的重要程度，对各个出入库任务类型设置单独优先级，根据出入库业务产生的时间和优先级生成任务序列，物流调度层根据任务权重物流管理层生成的优化任务序列顺序，生成物流调度层的任务序列；设备执行层根据物流调度层的任务序列完成出入库任务。本发明提出与业务相匹配的自动仓储出入库调度策略，在不影响平时、闲时出入库效率的前提下，业务高峰期出/入库作业效率得到了大大的提升。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
[0036]
图1是本发明实施例中烟草仓储调度系统进行作业的流程图；
[0037]
图2是本发明实施例的仓储系统的控制结构图；
[0038]
图3是基于图1所示的烟草仓储调度系统的烟草仓储调度方法的流程图；
[0039]
图4是本发明实施例提供的物流管理层生成的入库任务序列；
[0040]
图5是本发明实施例提供的物流管理层生成的出库任务序列；
[0041]
图6是本发明实施例提供的物流调度层生成的入库任务序列；
[0042]
图7是本发明实施例提供的物流调度层生成的出库任务序列；
[0043]
图8是本发明实施例的设备执行层进行任务执行的流程图；
[0044]
图9是根据本发明实施例的烟草仓储调度装置的结构框图；
[0045]
图10是根据本发明实施例的一种计算机终端的结构框图。
具体实施方式
[0046]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]
实施例1
[0048]
本实施例中提供的烟草仓储调度系统，用于烟草产品的入库、仓储及出库环节，包括：入库系统、仓储系统及出库系统，其中，
[0049]
入库系统位于仓库的入库区，设置有伸缩链板机输送系统、件烟扫码系统、件烟输送系统、件烟滑靴分拣系统、机械手码垛工位、人工码垛工位、环形穿梭车系统、托盘输送系统，支持散件烟与整托盘件烟两种形式的自动入库。
[0050]
仓储系统位于仓库的仓储区，设置有立体高架库以及进行整托盘存取作业的堆垛机。
[0051]
出库系统位于在仓库的第一出库区和第二出库区，第一出库区设置有托盘输送系统、直行穿梭车、自动拆盘机械手，为大规格全自动分拣线实时补货；第二出库区设置有多台搬运设备，采用人工方式出库，为小规格分拣线集中补货。
[0052]
在一具体实施例中，通过两层式结构实现出/入库任务分离，入库系统位于仓库的一层西侧，其入库环节为全品规卷烟的集中自动入库，第一出库区位于仓库的二层西侧，其出库环节为细支烟和标准烟的部分品规卷烟的实时自动出库，第二出库区位于二层东侧，其出库环节为全品规卷烟的集中人工出库。仓储区位于仓库的中间地区并贯穿仓库的两层，采用的立库存储卷烟，共7230 个货位，5个巷道，10组货架，使用5台单伸堆垛机进行整托盘存取作业。
[0053]
如图1所示，一层西侧进行入库环节的流程包括：对件烟货车输入的烟草产品进行分拣为件烟、异形烟、整托盘件烟，件烟包括标准烟和细支烟；通过伸缩链板机输送系统将件烟输送至件烟扫码系统进行入库扫描，将扫码通过的件烟通过件烟输送系统输送至件烟滑靴分拣系统，件烟滑靴分拣系统根据件烟类型将件烟输送至不同的机械手码垛工位后进行对应托盘装载，环形穿梭车系统将装载件烟的托盘运输至托盘输送系统，并通过托盘输送系统送入仓储系统；将异形烟与整托盘件烟输送至人工码垛工位进行人工托盘装载后，环形穿梭车系统将装载件烟的托盘运输至托盘输送系统，并通过托盘输送系统送入仓储系统。当件烟在件烟扫码系统进行入库扫描不通过时，进行人工处理合格后通过件烟输送系统输送至件烟滑靴分拣系统，进行后续的入库流程。
[0054]
二层西侧进行出库环节的流程包括：托盘输送系统根据补货指令输送出对应的件烟托盘，通过直行穿梭车系统输到至托盘输送系统，将标准烟输送至自动拆盘机械手进行拆垛后通过件烟输送系统输出，同时将细支烟输送至人工拆垛后通过件烟输送系统输出。
[0055]
二层东侧进行出库环节的流程包括：托盘输送系统根据补货指令将全品规件烟输出，经过人工处理后输出，所述全品规件烟包括件烟和异形烟。
[0056]
本发明实施例中，基于仓储系统进行仓储的流程包括：堆垛机识别托盘输送系统输出托盘上的编码后，根据编码与货位对应关系表，将托盘运输至立体高架库对应的货位上。每台堆垛机只对一条巷道的两排货架作业，根据业务类型，堆垛机运行时的作业模式包括：
[0057]
1)单一作业模式，堆垛机在出入库台和某一货位间往返行驶，一个单一作业周期完成一个入库或出库任务；
[0058]
2)复合式作业模式，堆垛机在出入库台出发，经指定货位存放货物，再到制定货位提取货物送返出入库站台，一个复合作业周期完成一对出入库任务；
[0059]
3)混合作业模式，堆垛机作业过程混合地进行单一作业模式和复合式作业模式。
[0060]
本发明实施例中，烟草仓储调度系统每日根据仓储出、入库业务安排，根据业务需求，出入库作业可以分为多种作业类型，在一具体实施例中可分为三种业务场景：
[0061]
场景一，仅存一个作业区域工作，即单入库或者单方向出库。
[0062]
场景二，一层西侧入库与二层西侧出库共同作业、二层西侧出库与二层东侧出库共同作业。
[0063]
场景三，一层西侧入库与二层东、西两侧出库共同作业，一般集中在每天上午8：00-10：00，为业务高峰期。
[0064]
本发明实施例提供的烟草仓储调度系统，对件烟货车输入的烟草产品进行分拣为件烟、异形烟、整托盘件烟后，根据不同的烟产品类型用不同的方式进行托盘装载入库，根据补货指令采用不同的出库区进行不同规格的实时补货，能够及时的满足不同需求的补货需求，提高了出入库效率。
[0065]
实施例2
[0066]
本发明实施例提供一种烟草仓储调度方法，基于实施例1中所述的烟草仓储调度系统，在实际中该系统会在业务高峰期出入库效率下降的现象：
[0067]
1)入库效率降低，一层空托盘组出库补给不及时，码垛机械手需等待空托盘到位后才能继续码垛入库，经常出现闲置情况，致使入库效率无法满足业务要求。统计场景三和其他场景下的平均空托盘组出库效率，由表1可知：要满足业务需求，需将业务高峰期时一层空托盘组出库效率提升2托盘/小时。
[0068]
表1
[0069][0070]
2)二层西侧出库效率降低，出库拆垛机械手经常出现闲置情况，即整托盘出库速度跟不上机械手拆垛速度，无法满足后端件烟库备货需求。统计场景三和其他场景下的整托盘出库效率，由表2可知：要满足业务需求，需将业务高峰期时二层西侧出库效率提升22托盘/小时。
[0071]
表2
[0072][0073]
为了提升业务高峰期出入库效率，本发明实施例提供的烟草仓储调度方法方法如图2所示，基于由物流管理层、物流调度层、设备执行层组成的仓储系统控制结构，在物流管理层根据业务类型的重要程度和先后顺序生成出、入库任务序列，在物流调度层根据算法
权重需求有效优化任务序列，最终生成作业指令，下发至堆垛机执行对于烟草仓储的入库业务的任务和出库业务的任务进行调度，其方法如图3所示，包括：
[0074]
步骤s1:物流管理层根据每种出入库业务的重要程度，对各个出入库任务类型设置单独优先级，根据出入库业务产生的时间和优先级生成任务序列q (m，n)，其中入库任务序列为1，2，3
…
m，长度为m，出库任务序列为1， 2，3
…
n，长度为n，业务序列长度由实际出入库时能够存放托盘的逻辑站台数确定；基于入库任务和出库任务比例均衡原则，使m＝n；若入库业务最大任务队列长度为a，第一出库业务最大任务队列长度为b，第二出库最大任务队列长度为c，则a＝b+c，当b》c时，调整第一出库业务任务量大于第二出库业务任务量，当b《c时，调整第二出库业务任务量大于第一出库业务任务量。
[0075]
本发明实施例中，出、入库业务涉及3个区域，包括8个业务类型，根据仓储业务作业流程，设定业务的执行频次、重要程度，设优先级为a(a＝1、2、3...14、15)，数值越大越优先执行。a值设置原则：业务执行频次越高设置a 值越低，业务重要程度越高设置a值高，反之业务执行频次越低设置a值越高，业务重要程度越低设置a值也越低。同时，物流管理层每过一段时间，会向上增加任务优先级的值，通过此种形式对长时间不能执行的任务进行优化提速。
[0076]
本发明实施例中，一层西侧入库业务的任务类型包括：机器人码盘入库、整托盘入库、空托盘组出库，其中机器人码盘入库、整托盘入库的优先级高于空托盘组出库的优先级；一层西侧的出库业务的任务类型包括：标准烟出库、空托盘组回库、出库细支烟出库，其中标准烟出库的优先级高于空托盘组回库、区细支烟出库的优先级；二层西侧出库业务的任务类型包括：二层西侧出库、二层西侧回库，二层西侧出库的优先级高于二层西侧回库的优先级。在一具体实施例中对上述各个业务类型设定执行频次、重要程度及优先级，见表。
[0077]
表3
[0078][0079]
根据出入库业务产生的时间和优先级生成任务序列q(m，n)，其中入库任务序列如图4所示，出库任务序列如图5所示，任务为单个出/入库指令，任务序列为按一定优先级排序的多个任务，任务序列长度由站点数确定，站点为实际出入库时能够存放托盘的逻辑站台，一个站点一次可存放一托盘，出入库区域均可根据实际情况设置站点数量。
[0080]
步骤s2:物流调度层根据任务权重优化任务序列顺序，生成物流调度层的任务序列。
[0081]
本发明实施例中，物流调度层根据任务权重优化任务序列顺序，任务权重越大越先执行，其中：
[0082][0083]
其中，执行时间t根据堆垛机的实时位置、任务出入库对应的货位位置、堆垛机速度、加速度确定。
[0084]
设定堆垛机加速度为a，最大速度为v
max
，达到最大速度的时间为t0，达到最大速度时的d0，存取任务移动位移为d，则
[0085]
若d《2d0，则
[0086][0087]
若d》2d0，则
[0088][0089]
将公式(2)、公式(3)代入公式(1)计算权重，优化物流管理层生成的任务序列q(m，n)，生成物流调度层的任务序列，其中入库任务序列如图6。出库任务序列图7所示。
[0090]
步骤s3:设备执行层根据物流调度层的任务序列完成出入库任务。
[0091]
本发明实施例中设备执行层的堆垛机按物流调度层生成的任务序列完成出入库任务，进行任务匹配，尽可能使堆垛机在复合作业模式下工作，匹配任务从物流调度层任务序列中依次选取，匹配原则，如图8所示包括：
[0092]
当在一个巷道内匹配入库任务和出库任务为一组复合作业时，执行该组任务，并更新货位信息；如果无法匹配，则选取该巷道内的入库任务执行，并更新货位信息；如果没有入库任务，则执行出库任务，并更新货位信息。
[0093]
在实际中考虑堆垛机位置和取货位置，当堆垛机执行完入库任务后，如所处位置和某任务取货位置的差值小于3列时，则立即执行该任务，不再匹配成复合式任务。
[0094]
某烟草物流中心未进行本发明提供的调度方法优化前的业务高峰期平均出入库作业效率为179托盘/小时，由表4可知，在不影响平时、闲时出入库效率的前提下，模型应用于业务后，业务高峰期平均出/入库作业效率提升约20％。
[0095]
表4
[0096][0097]
本发明实施例提供的烟草仓储调度方法，在不改变“物流管理层(wms)、物流调度层(wcs)、设备执行层”三层管理调度结构，采用定量与定性理论相结合的方式，调整优化出/入库业务优先级，定义权重概念，调整设计调度算法策略，能够用于实际业务，稳定运行，使得业务高峰期平均出/入库作业效率得到的大幅度的提升，能够满足业务需求。
[0098]
实施例3
[0099]
本发明实施例提供一种烟草仓储调度装置，基于物流管理层、物流调度层、设备执行层组成的仓储系统控制结构，对于烟草仓储的入库业务的任务和出库业务的任务进行调度，其中出库业务包括第一出库业务和第二出库业务，如图 9所示，其装置包括：
[0100]
第一任务队列生成模块，物流管理层根据每种出入库业务的重要程度，对各个出入库任务类型设置单独优先级，根据出入库业务产生的时间和优先级生成任务序列q(m，n)，其中入库任务序列为1，2，3
…
m，长度为m，出库任务序列为1，2，3
…
n，长度为n，业务序列长度由实际出入库时能够存放托盘的逻辑站台数确定；基于入库任务和出库任务比例均衡
原则，使m＝n；若入库业务最大任务队列长度为a，第一出库业务最大任务队列长度为b，第二出库最大任务队列长度为c，则a＝b+c，当b》c时，调整第一出库业务任务量大于第二出库业务任务量，当b《c时，调整第二出库业务任务量大于第一出库业务任务量；此模执行实施例2中步骤s1中的方法，在此不再赘述。
[0101]
第二任务队列生成模块，物流调度层根据任务权重物流管理层生成的优化任务序列顺序，生成物流调度层的任务序列；此模执行实施例2中步骤s2 中的方法，在此不再赘述。
[0102]
任务队列执行模块，设备执行层根据物流调度层的任务序列完成出入库任务。此模执行实施例2中步骤s3中的方法，在此不再赘述。
[0103]
本发明实施例提供的烟草仓储调度装置，在不改变“物流管理层(wms)、物流调度层(wcs)、设备执行层”三层管理调度结构，采用定量与定性理论相结合的方式，调整优化出/入库业务优先级，定义权重概念，调整设计调度算法策略，能够用于实际业务，稳定运行，使得业务高峰期平均出/入库作业效率得到的大幅度的提升，能够满足业务需求。
[0104]
实施例4
[0105]
本发明实施例提供一种计算机终端，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，如图10所示，所述存储器604和所述处理器601 之间通过通信总线602连接，所述存储器604中存储有计算机指令，所述处理器601通过执行所述计算机指令，从而执行上述如图3所示的实施例中的烟草仓储调度方法。
[0106]
其中，存储器604可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘 (英文：solid-state drive，缩写：ssd)；存储器604还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0107]
其中，处理器601可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写： cpu)，网络处理器(英文：network processor，缩写：np)或者cpu和np 的组合。
[0108]
其中，处理器601还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：asic)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：pld)或其组合。上述pld 可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写： cpld)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写： fpga)，通用阵列逻辑(英文：generic array logic,缩写：gal)或其任意组合。
[0109]
可选地，存储器604还用于存储程序指令。处理器601和存储器604通过通信总线602连接，通信总线602可以是外设部件互连标准(peripheralcomponent interconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extended industrystandard architecture，简称eisa)总线等。通信总线602可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0110]
处理器601可以调用程序指令，实现如本技术实施例2中所示的烟草仓储调度方法。
[0111]
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的处理方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘 (solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0112]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。