本发明以互通危险品仓库为对象，以危险品的同时出入库为背景，涉及基于仓储链的危险品仓库双叉车同时作业线路规划方法，属于危险品仓库管理领域。其步骤包括：A、制定叉车运行规则，并给出危险品仓储作业仓储链的定义；B、制定危险品叉车调度的两级监控，将仓储作业的完整时段划分为重点监控时段和常规监控时段；C、计算仓储作业的安全度函数，直至任意叉车停止工作；D、计算仓储作业中叉车运行线路的综合评价函数；E、建立危险品仓储作业的管理偏好向量；F、通过仓储作业中叉车运行线路的综合评价指数确定叉车最优调度策略。
1.基于仓储链的危险品仓库双叉车同时作业线路规划方法，其特征在于，包括以下步骤：A、 制定叉车运行规则，并给出危险品仓储作业链的定义：
叉车运行规则如下：叉车首先在危险品仓库门外集装箱里取出待入库货物，并经过行驶将入库货物存放到入库堆位，继而空车行驶到出库堆位，将出库货物取出，并运送到危险品仓库门口的出库集装箱里，完成一次闭环运输；叉车在一次完整的仓储作业中需完成多个闭环运输；
危险品仓储作业链的定义如下：在一次仓储作业中，叉车需要在出入库集装箱和危险品仓库堆位间进行多次闭环运输；一次仓储任务中，一辆叉车的所有仓储作业闭环运输称为仓储作业链，记叉车的编号为k，k＝1,2，记叉车k在一次仓储作业中的作业链为lk；记为完成一次仓储任务，两辆叉车所对应的仓储作业链对为(l1,l2)；
B、制定危险品叉车调度的两级监控方法，并将仓储作业的完整时段划分为重点监控时段和常规监控时段：(B1)在叉车进行出入库作业，并且在任意叉车停止工作之前，对两辆叉车之间的距离进行计算，选取两辆叉车之间的折线距离d作为叉车距离，其中d＝|at-xt|+|bt-yt|；其中，(at,bt)和(xt,yt)分别为两辆叉车在第t时刻的坐标；
(B2)在两辆叉车同时进行出入库作业时，给定叉车间距离的阈值d0，该阈值取值为3倍的叉车转弯半径；当叉车间的距离小于给定阈值d0时，仓储作业进入重点监控状态，当叉车间的距离大于阈值d0时，仓储作业进入常规监控状态；
C、计算仓储作业的安全度函数，直至任意叉车停止工作：
记仓储任务作业时段为[T0,T1]，记在时间段[T0,T1]，两辆叉车所有可能的仓储作业链对为{(l1i,l2i)|i＝1,2,…,N}，其中N是一次仓储作业任务中所有可能的仓储作业对数量；
记第i对仓储作业链所对应的重点监控时间长度为ti，两辆叉车在仓储作业重点监控时段的平均距离为di，记仓储作业两叉车的i对仓储作业链所对应的安全度函数Si为：
其中ω1和ω2分别是重点监控时间和重点监控空间在安全度计算中的权重参数，且ω1+ω2＝1；
记叉车k在第i对仓储作业链中的总作业时间为tki，k＝1,2，记ti＝t1i+t2i为第i对仓储作业链中两辆叉车的总作业时间，记 为第i对仓储作业链所对应的效率函数，则第i对仓储作业链叉车运行线路的综合评价函数Pi为：
其中w1和w2中分别是重点监控时间和重点监控空间在综合评价函数计算中的权重参数，且w1+w2＝1；
E、建立危险品仓储作业的管理偏好向量：记Ω＝{ω1,ω2,w1,w2}为仓储作业叉车运行线路规划对应的管理偏好向量，其中ω1+ω2＝1，w1+w2＝1，且偏好向量中的四个参数均由仓库管理人员根据仓储作业环境给出；通过对偏好向量赋值，得到仓储作业叉车运行的安全度以及叉车运行线路的综合评价指数；
F、通过仓储作业中叉车运行线路的综合评价指数确定叉车最优调度策略：记两辆叉车在第i对仓储作业链中铲车运行线路的综合评价指数为Pi，记 则 所对应的第i*对仓储链即为最优仓储链，该对仓储链所对应的叉车运行线路即为最优运行线路。
基于仓储链的危险品仓库双叉车同时作业线路规划方法
技术领域
[0001] 为更好地管理与规避危险品仓储作业中的第二类危险源，针对新型互通危险品仓储过程中的叉车线路规划问题，本发明基于危险品仓储作业的仓储链概念，提出了互通危险品仓库仓储作业重点监控时段的概念，提出了叉车安全度函数，叉车运行线路的综合评价函数，以及仓储作业管理偏好向量，并且进一步给出了危险品仓储作业叉车运行线路综合评价指数，为叉车运行线路规划提供支持。本发明涉及基于仓储链的危险品仓库双叉车同时作业线路规划方法，属于危险品仓库管理领域。
背景技术
[0002] 据调查，目前国内危险品仓库以平仓为主。在建筑材料进步的基础上，目前学术界有了互通危险品仓库的概念，但毕竟属于新鲜事物，研究较少。为了向互通危险品仓库同时出入库仓储作业提供支持，如下两项工作亟需开展：第一点，为了实现同时出入库作业，需要在仓储作业中实现危险品仓库入库堆位与出库堆位的匹配；第二点，为了实现仓储作业的高效、安全运行，需要规划出仓储作业时的叉车运行线路。考虑到现有的危险品仓储作业数字化水平较低，叉车运行线路的随机性较强，且主要取决于叉车司机，本发明以互通危险品仓库双叉车同时出入库仓储作业为背景，将仓储作业时段划分为常规监控和重点监控时段，并且以重点监控时段的安全度为核心，给出了仓储作业时叉车运行线路综合评价指数，给出了一个崭新的叉车运行线路确定办法，以在确保安全的前提下提高仓储作业效率。
发明内容
[0003] 针对新型的平仓互通危险品仓库双叉车同时出入库仓储作业问题，本发明提出了一种基于仓储链的新型危险品平仓仓库双叉车同时作业线路规划方法。使用该方法可以将叉车仓车作业时段分为常规监控和重点监控两个时段，并且给出了仓储作业的安全度和仓储作业叉车运行线路的综合评价指数，能够提升现有的危险品仓储作业自动化水平。
[0004] 为了达成上述发明目的，本发明的基于仓储链的危险品仓库双叉车同时作业线路规划方法，包括以下步骤：
[0005] (A)制定叉车运行规则，并给出危险品仓储作业链的定义。
[0006] 叉车运行规则如下：叉车首先在危险品仓库门外集装箱里取出待入库货物，并经过行驶将入库货物存放到入库堆位，继而空车行驶到出库堆位，将出库货物取出，并运送到危险品仓库门口的出库集装箱里，完成一次闭环运输；叉车在一次完整的仓储作业中需完成多个闭环运输；
[0007] 危险品仓储作业链的定义如下：在一次仓储作业中，叉车需要在出入库集装箱和危险品仓库堆位间进行多次闭环运输；一次仓储任务中，一辆叉车的所有仓储作业闭环运输称为仓储作业链，记叉车的编号为k，k＝1,2，记叉车k在一次仓储作业中的作业链为lk；记为完成一次仓储任务，两辆叉车所对应的仓储作业链对为(l1,l2)。
[0008] B、制定危险品叉车调度的两级监控方法，并将仓储作业的完整时段划分为重点监控时段和常规监控时段。
[0009] (B1)在叉车进行出入库作业，并且在任意叉车停止工作之前，对两辆叉车之间的距离进行计算，由于在危险品仓库中，叉车多为直线以及折线运行，所以本发明选取两辆叉车之间的折线距离d作为叉车距离的体现，其中d＝|at-xt|+|bt-yt|。其中，(at,bt)和(xt,yt)分别为两辆叉车在第t时刻的坐标。
[0010] (B2)在两辆叉车同时进行出入库作业时，给定叉车间距离的阈值d0(该阈值一般取值为3倍的叉车转弯半径)；当叉车间的距离小于给定阈值d0时，仓储作业进入重点监控状态，当叉车间的距离大于阈值d0时，仓储作业进入常规监控状态。
[0011] C、计算仓储作业的安全度函数，直至任意叉车停止工作。
[0012] 记仓储任务作业时段为[T0,T1]，记在时间段[T0,T1]，两辆叉车所有可能的仓储作业链对为{(l1i,l2i)|i＝1,2,…,N}，其中N是一次仓储作业任务中所有可能的仓储作业对数量；记第i对仓储作业链所对应的重点监控时间长度为ti，两辆叉车在仓储作业重点监控时段的平均距离为di，记仓储作业两叉车的i对仓储作业链所对应的安全度函数Si为：
[0013] 其中ω1和ω2分别是重点监控时间和重点监控空间在安全度计算中的权重参数，且ω1+ω2＝1。
[0014] D、计算仓储作业中叉车运行线路的综合评价函数。
[0015] 记叉车k在第i对仓储作业链中的总作业时间为tki，k＝1,2，记ti＝t1i+t2i为第i对仓储作业链中两辆叉车的总作业时间，记 为第i对仓储作业链所对应的效率函数， 则第i对仓储作业链叉车运行线路的综合评价函数Pi(即综合评价指数)为：
[0016]
[0017] 其中w1和w2中分别是重点监控时间和重点监控空间在综合评价函数计算中的权重参数，且w1+w2＝1。
[0018] E、建立危险品仓储作业的管理偏好向量。
[0019] 记Ω＝{ω1,ω2,w1,w2}为仓储作业叉车运行线路规划对应的管理偏好向量，其中ω1+ω2＝1，w1+w2＝1，且偏好向量中的四个参数均由仓库管理人员根据仓储作业环境给出；通过对偏好向量赋值，可得到仓储作业叉车运行的安全度以及叉车运行线路的综合评价指数。
[0020] F、通过仓储作业中叉车运行线路的综合评价指数确定叉车最优调度策略。
[0021] 记两辆叉车在第i对仓储作业链中铲车运行线路的综合评价指数为Pi，记则 所对应的第i*对仓储链即为最优仓储链，该对仓储链所对应的叉车运行线路即为最优运行线路。
[0022] 通过的新型平仓危险品仓库双叉车线路规划方法，可以为叉车规划路径，并且可以将主客观决策信息较好的融合起来，为仓储企业的运营提供决策支持，在保障安全的前提下提升仓储企业的作业效率。
附图说明
[0023] 附图1是互通危险品仓库示意图；
[0024] 附图2是危险品仓库平面的网格化表示示意图；
[0025] 附图3是本发明的流程图。
具体实施方式
[0026] 以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0027] 本发明的应用对象为互通危险品仓库，其集合结构见图1。为了更好地表示出库点、入库点以及运料叉车的实时位置，本发明将危险品仓库的几何结构进行网格化处理，以一个叉车的长度作为网格化的最小单元，以仓库下边界和左边界为x和y轴建立平面直角坐标系对各点位置进行标识，详情见图2。
[0028] 如图3所示，本发明提供了一种基于仓储链的新型危险品平仓仓库双叉车同时作业线路规划方法，包括如下步骤：
[0029] (A)给出危险品仓储作业仓储链的定义。
[0030] 首先给出应用背景，即六门危险品仓库，详见图1。图1中C1是入库集装箱，C2和C3是出库集装箱。在一次仓储作业任务中有p1,p1,…,p5五个入库点和q1,q1,…,q5五个出库点，根据排列知识可得，本次仓储作业共有125种配对方案。不同配对方案下两辆叉车需运行的总路程见附表1。由遍历结果看出，第38种配对方案下最佳，此时的仓储作业任务包含的配对方案为：p1入库点与q4出库点匹配，p2入库点与q2出库点匹配，p3入库点与q5出库点匹配，p4入库点与q1出库点匹配，p5入库点与q3出库点匹配。在上述出入库点配对情况下，整个任务周期两辆叉车的行驶距离最短，为150米。根据仓储作业链的定义，剔除掉两辆叉车运行线路在相同时间点相交，容易发生碰撞的方案，共有98对仓储链符合要求。
[0031] (A1)记叉车在t时刻的位置为F1(at,bt)和F2(xt,yt)。在初始时间两辆叉车均处于入库堆位处，此时两辆叉车的坐标分别为图2中的(4，2)和(12，2)，并分别记为F1(a0,b0)和F2(x0,y0)。然后，两辆叉车分别从入库堆位C1和C2拿取货物准备进行入库作业，拿取货物耗时t1′分钟。而后驶向入库点进行入库操作，抵达入库点后将货物放下，放下货物耗时t2′分钟，同时根据入库点与出库点匹配结果，驶向该入库点作业所对应的出库点，抓取出库货物。
[0032] (A2)叉车带离出库货物驶向出库堆位，叉车放下货物后判断是否还有入库作业有待完成。如果仍然有任务，由仓库外的出入库堆位连接直道驶向入库堆位，至此一个出入库作业闭环运输完成。如果没有入库作业有待完成，那么此时堆位便停在出库堆位处，同时安全性指标计算停止，整个仓储作业完成。一辆叉车的所有仓储作业往返行程称为仓储作业链，记叉车的编号为k(k＝1,2)，记叉车k在一次仓储作业中的作业链为lk(k＝1,2)。记为了完成一次仓储任务，两辆叉车所对应的仓储作业链对为(l1,l2)。
[0033] (B)给出危险品叉车调度的两级监控方法，并且将区别两类监控时段的阈值取为3m。
[0034] (C)根据技术方案中的步骤(C)，计算仓储作业的安全度函数。
[0035] (D)根据技术方案中的步骤(D)，计算仓储作业中叉车运行线路的综合评价函数。
[0036] (E)建立危险品仓储作业管理偏好向量。为了计算的方便，本实例中取偏好向量的数值Ω＝{0.5，0.5，0.8，0.2}。进而，通过仓储作业叉车运行线路综合评价指数及偏好向量，可得到125对仓储链对应的综合评价指数。详见附表2。
[0037] (F)根据附录2可得方案8的综合评价结果最高，此时时间效率为2.04分钟，安全指数为1.2651，调度方案评价指标为1.5616。因此，方案8为最优的叉车运行线路。
[0038] 附表1各可能配对方案中两辆叉车运行的总距离
[0039]
[0040]
[0041] 附表2所有可行仓储链对的评价结果
[0042]
[0043]
