本发明涉及货位分配及调度技术领域，具体涉及一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法及系统，该方法对仓储库的每个作业进行初始操作优先度的计算，获取每个作业对应的货物位置，且确认每个作业的适配穿梭车位置，基于初始操作优先度和位置信息，对每个作业进行路径模拟，根据模拟过程中的模拟路径长度和穿梭车的转向次数对初始操作优先度进行调整，在保证穿梭车损耗小的前提下，提高了作业效率。
1.一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：基于仓储历史数据，获取每个作业对应的货物类型在仓储中的仓储频率，作业包括入库作业和出库作业；基于穿梭车的承重和货物空间，计算每个作业的操作难易程度，结合所述仓储频率和所述操作难易程度得到每个作业的初始操作优先度；
根据同类货物位置、出货口位置以及空余货物位置确认每个入库作业的入库货位，基于出库作业的货物类型确认每个出库作业的出库货位；根据所述入库货位和所述出库货位距离各个穿梭车位置的距离对每个作业进行穿梭车匹配；
基于所述初始操作优先度，根据每个作业的穿梭车匹配结果进行路径模拟，统计模拟过程中每个作业的模拟路径长度和对应穿梭车的模拟转向次数；分别对每个作业进行一次单独路径模拟，得到每个作业的最优路径长度和最优转向次数，将作业的模拟路径长度与最优路径长度之间的长度差异绝对值、模拟转向次数与最优转向次数之间的次数差异绝对值进行相加得到每个作业的操作差异程度；
将当前作业之后每个作业的所述操作差异程度进行累加得到当前作业对后续各个作业的冲突程度，利用所述冲突程度相对应对每个作业的所述初始操作优先度进行调整；
所述基于穿梭车的承重和货物空间，计算每个作业的操作难易程度的方法，包括：
获取穿梭车所能承载的最大重量 及货位空间的长 宽 高 ，而第 个作业对应货物的重量为 ，及其整体货物的长 宽 高 ，则第 个作业的操作难易程度的计算公式为：其中， 为第 个作业的操作难易程度；
其中， 为第 个作业的初始操作优先度； 为第 个作业的判断因子，若该作业为出库作业， =‑0.1，若该作业为入库作业， =0.1； 为第 个作业的仓储频率；
所述利用所述冲突程度相对应对每个作业的所述初始操作优先度进行调整的方法，包括：计算每个作业的所述冲突程度和所述初始操作优先度之间的乘积，将所述乘积作为对应作业的新操作优先度。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法，其特征在于，所述根据同类货物位置、出货口位置以及空余货物位置确认每个入库作业的入库货位的方法，包括：当仓储库中存在第 个入库作业对应货物类型的同类货物时，统计第 个入库作业所对应的目标空余货位同层中第 个入库作业对应货物类型的多个同类货物位置和对应出货口位置，计算该目标空余货位分别与同类货物位置和出货口位置之间的距离之和；
基于仓储大数据统计第 个入库作业所对应的目标空余货位曾经存储过的货物类型，根据每种货物存储的总数量和所有货物类型的数量总和之间的比值计算第 个入库作业对应的货物类型在目标空余货位上的存储概率；
对所述距离之和与所述存储概率进行相加求平均值，将平均值作为第 个入库作业对应的货物类型存储在目标空余货位上的优选值；分别计算第 个入库作业在每个空余货位上的优选值，将优选值最大所对应的空余货位作为第 个入库作业的入库货位。
3.如权利要求2所述的一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法，其特征在于，所述根据同类货物位置、出货口位置以及空余货物位置确认每个入库作业的入库货位的方法，包括：当仓储库中不存在入库作业 对应货物类型的同类货物时，对仓储库中的多个空余货位的位置信息进行遍历，将连续且相邻的空余货位构成一个货位区域，得到多个货位区域，统计每个货位区域所包含的空余货位的第一数量；
将入库作业 的货物类型在仓储库中的所述仓储频率和仓储库中空余货位的总数量之间的乘积作为入库作业 对应的货物类型所需空余货位的第二数量；
计算每个货位区域所包含的空余货位的第一数量和入库作业 对应的货物类型所需空余货位的第二数量之间的数量差值，将数量差值最小的货位区域作为入库作业 对应货物所仓储的目标区域；
获取目标区域中每个空余货位曾经存储入库作业 对应的货物类型的存储概率，将存储概率最大所对应的空余货位作为入库作业 的入库货位。
4.如权利要求1所述的一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法，其特征在于，所述根据所述入库货位和所述出库货位距离各个穿梭车位置的距离对每个作业进行穿梭车匹配的方法，包括：分别计算入库货位和出库货位与每个穿梭车之间的距离，然后选择距离最近的穿梭车作为对应作业的适配穿梭车。
5.一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑4任意一项所述方法的步骤。
基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及货位分配及调度技术领域，具体涉及一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法及系统。
背景技术
[0002] 随着物流仓储行业的迅速发展，精益仓储对自动化、数字化及智能化提出了更高的要求。在仓储系统同时接收到大量作业时，对各个作业的优先级的设置相当关键，而不合理的作业优先级会导致穿梭车进行作业时的路径变长，降低作业效率，且穿梭车的转向次数变多，也容易增大穿梭车的损害。
发明内容
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法及系统，所采用的技术方案具体如下：
[0004] 本发明实施例中提供了一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法，该方法包括以下具体步骤：
[0005] 基于仓储历史数据，获取每个作业对应的货物类型在仓储中的仓储频率，作业包括入库作业和出库作业；基于穿梭车的承重和货物空间，计算每个作业的操作难易程度，结合所述仓储频率和所述操作难易程度得到每个作业的初始操作优先度；
[0006] 根据同类货物位置、出货口位置以及空余货物位置确认每个入库作业的入库货位，基于出库作业的货物类型确认每个出库作业的出库货位；根据所述入库货位和所述出库货位距离各个穿梭车位置的距离对每个作业进行穿梭车匹配；
[0007] 基于所述初始操作优先度，根据每个作业的穿梭车匹配结果进行路径模拟，统计模拟过程中每个作业的模拟路径长度和对应穿梭车的模拟转向次数；获取单独进行一个作业时的最优路径长度和最优转向次数，将作业的模拟路径长度与最优路径长度之间的长度差异绝对值、模拟转向次数与最优转向次数之间的次数差异绝对值进行相加得到每个作业的操作差异程度；
[0008] 将当前作业之后每个作业的所述操作差异程度进行累加得到当前作业对后续各个作业的冲突程度，利用所述冲突程度相对应对每个作业的所述初始操作优先度进行调整。
[0009] 进一步地，所述基于穿梭车的承重和货物空间，计算每个作业的操作难易程度的方法，包括：
[0010] 获取穿梭车所能承载的最大重量 及货位空间的长 宽 高 ，而第 个作业对应货物的重量为 ，及其整体货物的长 宽 高 ，则第 个作业的操作难易程度的计算公式为：
[0011]
[0012] 其中， 为第 个作业的操作难易程度。
[0013] 进一步地，所述初始操作优先度的计算公式，包括：
[0014]
[0015] 其中， 为第 个作业的初始操作优先度； 为第 个作业的判断因子，且出库作业的判断因子小于入库作业； 为第 个作业的仓储频率； 为第 个作业的操作难易程度。
[0016] 进一步地，所述根据同类货物位置、出货口位置以及空余货物位置确认每个入库作业的入库货位的方法，包括：
[0017] 当仓储库中存在第 个入库作业对应货物类型的同类货物时，统计第 个入库作业所对应的目标空余货位同层中第 个入库作业对应货物类型的多个同类货物位置和对应出货口位置，计算该目标空余货位分别与同类货物位置和出货口位置之间的距离之和；
[0018] 基于仓储大数据统计第 个入库作业所对应的目标空余货位曾经存储过的货物类型，根据每种货物存储的总数量和所有货物类型的数量总和之间的比值计算第 个入库作业对应的货物类型在目标空余货位上的存储概率；
[0019] 对所述距离之和与所述存储概率进行相加求平均值，将平均值作为第 个入库作业对应的货物类型存储在目标空余货位上的优选值；分别计算第 个入库作业在每个空余货位上的优选值，将优选值最大所对应的空余货位作为第 个入库作业的入库货位。
[0020] 进一步地，所述根据同类货物位置、出货口位置以及空余货物位置确认每个入库作业的入库货位的方法，包括：
[0021] 当仓储库中不存在入库作业 对应货物类型的同类货物时，对仓储库中的多个空余货位的位置信息进行遍历，将连续且相邻的空余货位构成一个货位区域，得到多个货位区域，统计每个货位区域所包含的空余货位的第一数量；
[0022] 将入库作业 的货物类型在仓储库中的所述仓储频率和仓储库中空余货位的总数量之间的乘积作为入库作业 对应的货物类型所需空余货位的第二数量；
[0023] 计算每个货位区域所包含的空余货位的第一数量和入库作业 对应的货物类型所需空余货位的第二数量之间的数量差值，将数量差值最小的货位区域作为入库作业 对应货物所仓储的目标区域；
[0024] 获取目标区域中每个空余货位曾经存储入库作业 对应的货物类型的存储概率，将存储概率最大所对应的空余货位作为入库作业 的入库货位。
[0025] 进一步地，所述根据所述入库货位和所述出库货位距离各个穿梭车位置的距离对每个作业进行穿梭车匹配的方法，包括：
[0026] 分别计算入库货位和出库货位与每个穿梭车之间的距离，然后选择距离最近的穿梭车作为对应作业的适配穿梭车。
[0027] 进一步地，所述利用所述冲突程度相对应对每个作业的所述初始操作优先度进行调整的方法，包括：
[0028] 计算每个作业的所述冲突程度和所述初始操作优先度之间的乘积，将所述乘积作为对应作业的新操作优先度。
[0029] 进一步地，本发明实施例还提供了一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法中任意一项所述方法的步骤。
[0030] 本发明实施例至少具有如下有益效果：根据作业对应货物的体积和重量对每个作业进行初始操作优先级的确认，基于初始操作优先级对每个作业进行路径模拟，根据模拟路径的长度和路径过程中穿梭车的转向次数对初始操作优先级进行调整，以保证车损耗小的前提下，提高作业效率。
附图说明
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。
[0032] 图1为本发明一个实施例提供的一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法的步骤流程图。
具体实施方式
[0033] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其作用，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0034] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0035] 下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法及系统的具体方案。
[0036] 请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：
[0037] 步骤S001，基于仓储历史数据，获取每个作业对应的货物类型在仓储中的仓储频率，作业包括入库作业和出库作业；基于穿梭车的承重和货物空间，计算每个作业的操作难易程度，结合仓储频率和操作难易程度得到每个作业的初始操作优先度。
[0038] 具体的，通过仓储管理系统接收出入库的作业信息，其中包含了每个作业的货物类型、体积和重量。作业信息将作业分为出库作业与入库作业， 首先对入库作业进行图像采集，通过神经网络分类识别获取每个入库作业的货物类型，然后通过仓储大数据获取每个作业对应货物类型在仓储中的仓储频率 ，假设仓储中有 类货物，则第 类货物对应的仓储频率为 ，其中 =1,2,3，… ，且 ,货物的仓储频率越高说明其优先级应越高。
[0039] 同时，考虑放到货物在出入库时，也涉及到搬运的难易程度的问题，毫无疑问对于体积大,重量大的货物的搬运较为困难。由于存在体积大，重量小的货物，及体积小，重量大的货物，故本发明实施例根据货物体积和重量进行操作难易程度的评估，具体为：获取穿梭车所能承载的最大重量 及货位空间的长 宽 高 ，而第 个作业对应货物的重量为，及其整体货物的长 宽 高 ，则第 个作业的操作难易程度 为：
[0040]
[0041] 进一步地，结合每个作业对应货物类型的仓储频率和操作难易程度计算对应作业的初始操作优先度，则初始操作优先度的计算公式为：
[0042]
[0043] 其中， 为第 个作业的初始操作优先度； 为第 个作业的判断因子，若该作业为出库作业，则 =‑0.1，反之该作业为入库作业，则 =0.1。
[0044] 需要说明的是，根据先验知识，货物出库后，有更多的货位供入库货物进行货位选择，因此出库作业的优先级应略大于入库作业，故出库作业的判断因子小于入库作业的判断因子。
[0045] 步骤S002，根据同类货物位置、出货口位置以及空余货物位置确认每个入库作业的入库货位，基于出库作业的货物类型确认每个出库作业的出库货位；根据入库货位和出库货位距离各个穿梭车位置的距离对每个作业进行穿梭车匹配。
[0046] 具体的，对于每个出库作业，根据其所要出库的货物类型确认每个出库作业的出库货位；而对于每个入库作业，在对入库货物的货位进行选择时，不仅要考虑同类货物之间的距离，也同样需要考虑货物的存取时穿梭车的运行路径，因此每个入库作业的入库货位的确认过程为：
[0047] （1）已知仓储库中存在N个空余货位，设每个空余货位的位置信息为 ，其中，表示仓储库的行数，表示仓储库的列数，表示仓储库的高度，也即是层数。假使第个入库作业所对应的目标空余货位为 ，统计该目标空余货位同层中第 个入库作业对应的货物类型的多个同类货物位置和对应出货口位置，然后计算该目标空余货位分别与同类货物位置和出货口位置之间的距离之和 。
[0048] （2）基于仓储大数据统计第 个入库作业所对应的目标空余货位 曾经存储过的货物类型，并根据每种货物存储的总数量和所有货物类型的数量总和之间的比值计算第 个入库作业对应的货物类型在目标空余货位 上的存储概率 ，则存储概率 的计算公式为： ，其中 为曾经存储过的货物类型的数量， 为第 类货物存储的总数量。
[0049] （3）结合目标空余货位 对应的距离之和 和第 个入库作业对应的货物类型在目标空余货位 上的存储概率 计算第 个入库作业对应的货物类型存储在目标空余货位 上的优选值，则优选值 的计算公式： 。
[0050] （4）由步骤（1）至步骤（3）计算第 个入库作业分别在N个空余货位上的优选值，将优选值最大所对应的空余货位作为第 个入库作业的入库货位。
[0051] （5）利用步骤（1）至步骤（4）能够得到每个入库作业的入库货位。
[0052] 进一步地，考虑到仓储库中不存在入库作业对应的同类货物位置，则需要对入库作业对应的货物类型进行货位确认，则其确认过程为：
[0053] （1）假使入库作业 对应的货物类型在仓储库中不存在同类货物类型，对仓储库中的N个空余货位的位置信息进行遍历，将连续且相邻的空余货位构成一个货位区域，进而能够得到多个货位区域，统计每个货位区域所包含的空余货位的第一数量 。
[0054] （2）根据入库作业 的货物类型在仓储库中的仓储频率 和仓储库中的N个空余货位计算入库作业 对应的货物类型所需空余货位的第二数量 。计算每个货位区域所包含的空余货位的第一数量和入库作业 对应的货物类型所需空余货位的第二数量之间的数量差值，将数量差值最小的货位区域作为入库作业 对应货物所仓储的目标区域。
[0055] （3）获取目标区域中每个空余货位曾经存储入库作业 对应的货物类型的存储概率 ，将存储概率最大所对应的空余货位作为入库作业 的入库货位。
[0056] 进一步地，在对穿梭车进行调用时，根据货物与穿梭车之间的相对位置及作业的初始操作优先度进行调用，具体方法为:分别计算入库货位和出库货位与每个穿梭车之间的距离，然后选择距离最近的穿梭车作为对应作业的适配穿梭车，进而能够得到每个作业的适配穿梭车。
[0057] 步骤S003，基于初始操作优先度，根据每个作业的穿梭车匹配结果进行路径模拟，统计模拟过程中每个作业的模拟路径长度和对应穿梭车的模拟转向次数；获取单独进行一个作业时的最优路径长度和最优转向次数，将作业的模拟路径长度与最优路径长度之间的长度差异绝对值、模拟转向次数与最优转向次数之间的次数差异绝对值进行相加得到每个作业的操作差异程度。
[0058] 具体的，由步骤S002可知每个作业使用哪个穿梭车，进而基于每个作业的初始操作优先度和对应的适配穿梭车进行运输路径模拟，以得到每个作业的模拟运输路径，进而统计每个作业的模拟路径长度 和模拟过程中适配穿梭车的模拟转向次数 ，同时对每个作业进行单独作业路径的模拟，得到每个作业的最优路径长度 和最优转向次数 。
[0059] 需要说明的是，模拟路径长度和最优路径长度都是指穿梭车在运输路径模拟过程中最短运输路径的长度。
[0060] 结合每个作业的模拟路径长度、模拟转向次数、最优路径长度和最优转向次数计算对应作业的操作差异程度，则以第 个作业为例，其操作差异程度的获取方法为：计算模拟路径长度和最优路径长度之间的长度差异绝对值，同时计算模拟转向次数和最优转向次数之间的次数差异绝对值，对长度差异绝对值和次数差异绝对值进行相加，将相加结果作为第 个作业的操作差异程度。
[0061] 步骤S004，将当前作业之后每个作业的操作差异程度进行累加得到当前作业对后续各个作业的冲突程度，利用冲突程度相对应对每个作业的初始操作优先度进行调整。
[0062] 具体的，考虑到优选操作的作业有可能阻碍后续作业的运输路径，从而使得穿梭车更换路线，造成穿梭车运输过程中的转弯次数变多，而穿梭车转弯比穿梭车直行更加损耗车，因此对每个作业的初始操作优先度进行调整，以保证在降低车损耗的前提下提高作业效率，则具体调整方法为：基于初始操作优先度，计算第 个作业之后每个作业的操作差异程度之和，将操作差异程度之和作为第 个作业对后续各个作业的冲突程度 ，利用第个作业的冲突程度 对其初始操作优先度进行调整，得到第 个作业的新操作优先度。同理，根据第 个作业的调整方法，获取每个作业对其后续各个作业的冲突程度，利用冲突程度对其初始操作优先度进行调整，以得到每个作业的新操作优先度。
[0063] 由于每个作业都有相对应的穿梭车进行操作，因此根据每个作业的新操作优先度进行相对应穿梭车的作业，以完成所有穿梭车的路径规划，则路径规划的方法为：基于每个作业的新操作优先度从高到低对穿梭车进行运输作业，使得每个穿梭车行驶至对应作业的出库货位或入库货位，穿梭车的运输作业是指每个穿梭车以最短路径到达对应作业的出库货位或入库货位。
[0064] 通过对所有穿梭车的路径规划，使得各个穿梭车在作业过程中能够减少多次转弯次数，降低多次转弯带来的车损耗。
[0065] 综上所述，本发明实施例提供了一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法，对仓储库的每个作业进行初始操作优先度的计算，获取每个作业对应的货物位置，且确认每个作业的适配穿梭车位置，基于初始操作优先度和位置信息，对每个作业进行路径模拟，根据模拟过程中的模拟路径长度和穿梭车的转向次数对初始操作优先度进行调整，在保证穿梭车损耗小的前提下，提高了作业效率。
[0066] 基于与上述方法相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于物联网的仓储立库穿梭车路径规划方法中任意一项所述方法的步骤。
[0067] 需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0068] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0069] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
