一种基于MDPSO算法的小件产品储位分配方法

本发明涉及仓储，具体是一种基于mdpso算法的小件产品储位分配方法。

背景技术：

1、储位分配是对仓库存放的产品的摆放位置进行合理的分配与调整。早期研究储位分配的学者总结了5种典型的储位分配方法：专用储位分配、随机储位分配、就近储位分配、基于周转率的储位分配和基于分类的存储分配。专用储位分配，即产品的存储库位固定。随机储位分配是将产品随机进行存储。就近储位分配是将产品存放至就近的储位。基于周转率的储位分配是根据产品的需求频率确定产品的存储位置，需求频率越高的产品可以存放在离出入口近的位置，其中以heskett提出的订单体积指数（cube-per-order index，coi）最为知名，如今仍有学者进行相关研究。而基于分类的存储分配是将仓库划分为多个区域，根据每个sku的需求频率分配到其中一个区域，其中常用的是abc分类。然而，现如今随着电子商务的迅速发展，仓库中的商品种类越来越多，订单周期越来越短，储位分布情况越来越复杂，采用传统的储位分配方式可能会在拣选或出入库操作时造成拥堵，浪费不必要的等待时间。

2、随着仓储物流的转型，储位分配优化则更多的结合了行业、订单和产品的特点，并使用优化算法进行储位分配优化。常见的优化目标有货架稳定性、空间利用率，以及产品相关性等。

3、珠宝等小件产品，产品的质量轻，体积小，款式多，更新换代快，在储位分配时，空间利用率、产品周转率以及货架稳定性都不是关注的重点，而基于产品关联性的储位分配策略是研究热点。在订单分拣时，部分关联性较大的产品会经常出现在同一订单上，因此在进行产品的储位分配时，提前考虑这部分产品的储位分配关系能够提升后续订单分拣时的效率。glock等的研究表明，基于相关性的存储策略在其产品拣选时优于其他存储策略。李珍萍等根据历史订单中商品之间的关联度，并结合商品的周转率，通过种子算法求解储位分配问题。又在研究无人仓库储位分配问题时，重新定义了商品的关联度矩阵。通常的人工拣选仓库或者配有可移动货架的仓库都考虑将关联度大的产品存放在同一货架，以此来减少拣选时走的距离或搬运货架的次数。

4、传统的仓库中通常将同一sku（stock keeping unit，最小存储单位，定义为保存库存控制的最小可用单位，传统的配送中心一般都是以商品种类作为sku）的产品存放到一起。

5、珠宝等小件产品款式多，更新换代快，同一类别的产品数量较少，且自动存储和分拣的工艺要求每个存储库位只能存放一件产品。

6、而随着产品多样化的趋势，近年来也开始出现分散存储的存储模式，即相同sku的产品零散的存储在多个货架上，这种情况可以增加不同sku存储在相同或相邻存储位置的概率，减少拣货员的行驶距离。weidinger等研究了以最小化货品到出货点的最大距离为目标的分散存储货位分配问题。管梦成针对一对多的储位分配问题，以商品关联度最大化为目标，设计了单亲遗传算法进行优化。alban等针对电子商务环境下的分散储位分配问题，以最小化同一订单的所有物品之间的成对距离为研究目标，建立整数规划模型并求解。

7、现有技术中，中国专利cn106241170b披露了一种珠宝类产品的仓储自动化管理方法，自动化流水线将货物存储至存储坐标对应的存储位置，但并未对位置进行优化处理。

8、在多货架自动并行进行存储或分拣的配送中心，针对珠宝等小件产品，如何根据产品之间的关联度分配储位，后续能够更快地完成关联产品的分拣，目前没有解决方案。

技术实现思路

1、本技术提出了一种基于mdpso算法的小件产品储位分配方法，目的是解决以下技术问题：

2、珠宝类等小件产品由于产品种类较多，单一的巷道不可能存储所有的产品，因此要将产品分配到不同的巷道中。一张订单一般要分拣多种不同的产品，在产品随机分配到巷道的情况下，满足一张订单往往需要从多个巷道中同时出库所需的产品。因此，产品在上架时，要关注产品与巷道的匹配，即将产品分派到巷道的过程，待分派结束后，再根据空间利用率、周转率、货架稳定性等，确定产品在巷道内的具体位置。

3、若两个产品出现在同一订单中的概率较高，即两产品的相关性较大，在进行储位分配时应考虑如何处理这种相关性较大的产品。同时，需要平衡各巷道的工作量，控制仓库中每个巷道的入出库量在均匀水平，避免拣选、出入库操作时造成拥堵，浪费不必要的等待时间。

4、为实现以上目的，本发明的实施例提出了以下技术方案：

5、一种基于mdpso算法的小件产品储位分配方法，用于为配送中心仓库补货，所述仓库具有 l个巷道，补货完成后，仓库中共有 n种sku的 k件产品，所述方法包括：根据历史订单数据，计算产品之间的相关性和巷道储货量的标准差，根据计算结果，将产品分配到不同巷道；

6、所述产品之间的相关性目标函数为：

7、

8、所述巷道储货量的标准差的目标函数为：

9、

10、 sta表示求标准差，

11、其中， s mn为sku m和sku n的负相关度， ，

12、 p n表示第 n种sku在历史订单中出现的情况， p n =( p 1n ,p 2n , ... ,p tn)t，∀ n，

13、如果第 t个历史订单中含有sku n，则 p tn=1，否则， p tn=0，

14、 x和 y为决策变量，定义如下：

15、如果补货的产品 i被放置在巷道 l的货架上，则 x il=1，否则， x il=0；如果产品 i属于sku n，则 y in=1，否则， y in=0，

16、 t为历史订单总数， i、j为产品索引， n、m为sku索引， l为巷道索引， t为历史订单索引， a表示补货前产品与巷道的关联：如果补货前产品 i被放置在巷道 l的货架上，则 a il=1，否则， a il=0。

17、进一步的，所述目标函数的约束条件为：

18、,

19、,

20、,

21、,

22、 q为每条巷道的货架最大存储量。

23、本发明还提出了一种基于mdpso算法的小件产品储位分配装置的实施例，包括信息获取模块，计算模块。

24、信息获取模块用于获取历史订单数据。

25、计算模块用于根据历史订单数据，使用mdpso算法计算产品之间的相关性，根据产品的相关性，输出产品分配到不同巷道的结果。

26、进一步的，所述装置还包括染色体编码模块，用于用一段染色体对产品被放置的巷道进行编码，所述染色体的长度为要上架的产品总数，所述染色体上的每个基因表示排在该位置的产品将被放置的巷道编号。

27、进一步的，所述装置还包括种群初始化模块，用于采用贪婪算法生成一个粒子，其余粒子在解空间内随机生成。

28、采用本发明提出的方案可以达到以下技术效果：

29、1、本发明的储位分配方法针对性强，适用于产品种类较多、每个订单包括多种产品的配送中心，如珠宝类等小件产品的配送中心。

30、2、根据小件产品订单的特点，将关联性大的产品分散储位，方便后续高效分拣。

31、3、在使用期间，会有不断增加的历史订单数据作为基础，产品的相关性会更加明确，储位分配会更加合理，不断提高分拣效率。