一种自动化码头AGV的调度方法技术

本发明专利技术提供一种自动化码头AGV的调度方法，包括以下步骤：提取相关信息得到该自动化码头AGV进行运输调度的路径信息；建立自动化码头AGV调度方法的目标函数以及约束条件；建立整体的AGV调度目标和原则；生成麻雀优化算法；改进麻雀优化算法身份转变规则和位置变换规则：进行迭代运算，直至当前迭代次数=达到所设置的最大迭代次；输出最佳AGV调度方案以及所对应的目标函数的最优值。本发明专利技术所提供的自动化码头AGV调度方法，提取码头货物的送达时间，货架的节点信息，以及车辆运行信息等，综合考虑了空载率最低的要素，建立了关于成本、时间、空载率的问题模型，考虑惩罚成本等因素，建立多AGV合理调度原则。立多AGV合理调度原则。立多AGV合理调度原则。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化码头AGV的调度方法


[0001]本专利技术涉及一种自动化码头AGV的调度方法，属于物流运输规划


技术介绍

[0002]在仓储物流过程中，装载、卸载、运输等环节所耗费的时间占整个物流过程时间的绝大部分，从而导致物料运输费用在总成本中占比较高。而多AGV路径规划方法，对改善物流运输系统结构、降低物流运输成本、提升系统运行效率起着重要的作用，因此在仓储物流中具有巨大的应用价值。AGV的路径规划主要包括3个方面的问题：1)确定从起点到目标点之间是否存在可行路径；2)规划出的路径必须是无阻塞、无冲突、无死锁的；3)规划出的路径应使得整个系统的运行效率达到最优。
[0003]随着全球经济和科学技术的快速发展，码头也朝着自动化方向发展。在集装箱自动化码头中，中央控制室生产过程控制系统利用无线区域网络监控AGV的运行状态，并进行数据判断与传输，下达正确的任务指令。由于每个码头的机械设备配置、容忍参数、利用率等性能参数的不同，导致AGV调度方法也需相应调整，调度决策的科学性也直接影响AGV的承载率、耗能率以及及时性，同时AGV运输集装箱的目的不仅仅是将其运载到指定的堆存处，更需要将其时间约束、运输路径、装载成本考虑在内，因此本专利技术从考虑成本最低、时间最短、空载率最低着手，合理规划在指定时间窗内实现AGV地合理地运输。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种自动化码头AGV的调度方法，综合考虑AGV数量、AGV路径规划、多AGV、合理调度原则等影响调度结果的多种约束，建立优化模型，从而使得自动化码头AGV实现更加合理的调度。
[0005]本专利技术的技术方案如下：本专利技术公开了1一种自动化码头AGV的调度方法，包括以下步骤：
[0006]S1：提取相关信息得到该自动化码头AGV进行运输调度的路径信息；
[0007]S2：根据提取到的各节点信息建立自动化码头AGV调度方法的目标函数以及约束条件；
[0008]S3：建立整体的AGV调度目标及原则；
[0009]S4：利用麻雀优化算法求解AGV调度问题，生成麻雀优化算法初始种群并计算种群适应度；
[0010]S5：改进麻雀优化算法身份转变规则和位置变换规则，并进行迭代运算，直至当前迭代次数达到所设置的最大迭代次；
[0011]S6：输出最佳AGV调度方案以及所对应的目标函数的最优值。
[0012]进一步地，上述自动化码头AGV的调度方法，其中：所述步骤S1中的相关信息包括：
[0013]A{a1,a2,a3...a
n
}表示AGV的集合，
[0014]H{h1,h2...h
n
}表示货架节点的集合，
[0015]AGV
K
在货架i到j的拥堵等待时间为
[0016]表示表示AGV
K
从货架i到货架j进行运输，
[0017]表示从货架i到货架j运输的时间，
[0018]表示在货架i的人工操作时间，
[0019](v
i
,m
i
)表示货物停靠岸的时间窗，
[0020]t
g
表示在完成运输中小车充电所需时间，
[0021]t
s
表示由于意外造成重新调度货物所产生的时间,
[0022]表示AGV
K
从i到j运输过程中产生的运输成本，
[0023]表示在运输点i进行人工操作所产生的成本，
[0024]c
s
表示未在规定时间内运输完成产生的惩罚成本。
[0025]进一步地，上述自动化码头AGV的调度方法，其中：步骤S2中目标函数包括：
[0026]目标函数1：此目标函数基于用AGV进行到货存储时，要求安装完全部货物所要求的时间最短；
[0027]目标函数2：此目标函数基于完成任务的成本最低，其中：表示加权系数，
[0028][0029]式中m
q
为货物数量，w
q
为货物属性价值；
[0030]目标函数3：此目标函数基于在满足时间窗限制和自身容量限制的的情况下，安排车辆进行多任务同时运输车辆空载率最低，其中：C为一辆AGV小车的容量，c
u
，u＝1,2,3...n，为每一项任务所占用的空间容量。
[0031]进一步地，上述自动化码头AGV的调度方法，其中：所述步骤S2中所述约束条件包括：
[0032][0033][0034][0035][0036]c
u
≤C
ꢀꢀꢀ
(5)
[0037]其中：式(1)表示完成所有搬运任务的最终时间不超过最大停船时间；式(2)表示AGV小车是否在路径i和j上运输；式(3)表示一次任务需一次运输完成；式(4)表示一次集装
箱装卸由一辆AGV小车完成；式(5)表示的是小车的容量约。
[0038]进一步地，上述自动化码头AGV的调度方法，其中：所述步骤S3中，AGV调度目标为t
f
≤m
i
；t
f
为完成搬运的时间，
[0039]AGV调度原则如下：
[0040]minc1＝mod(q
l,i
,q
r,i
)；
ꢀꢀꢀ
(1)
[0041]minc2＝minc
s
；
ꢀꢀꢀ
(2)
[0042][0043][0044][0045]式中总共需求运输的货运量为Q
l
，不同种类货物的单件载重为q
r,i
＝{q
r,1
,q
r,2
,...,q
r,N
}，每辆不同装载量小车的装运量为q
li
＝{q
l,1
,q
l,2
,...,q
l,N
}，正在往运输方向运输的车辆记为x
s
，返回空载小车我们记为x
d
，则其优先级分别为lx
s
,lx
d
时间窗为(v
i
,m
i
)，有装载小车数量总运行小车数量m
ω
，发生冲突的情况记作t
p
表示完成单次货物运输所需要的时间；
[0046]式中依次表示为：
[0047](1)：在从船舶停靠点调取处于空闲状态的小车的时候，根据货物的所需运载量q1，优先安排运输容纳量q1·
n，(n＝1,2,3...)即AGV运输容纳量是其倍数的车辆进行运输，优先调取空闲状态小车，再调取充电状态的小车；
[0048](2)：在船舶调度的时间窗(v
i
,m
i
)限制的，考虑未在规定时间内运输完成产生的惩罚成本c
s
最小；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化码头AGV的调度方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：提取相关信息得到该自动化码头AGV进行运输调度的路径信息；S2：根据提取到的各节点信息建立自动化码头AGV调度方法的目标函数以及约束条件；S3：建立整体的AGV调度目标及原则；S4：利用麻雀优化算法求解AGV调度问题，生成麻雀优化算法初始种群并计算种群适应度；S5：改进麻雀优化算法身份转变规则和位置变换规则，并进行迭代运算，直至当前迭代次数达到所设置的最大迭代次；S6：输出最佳AGV调度方案以及所对应的目标函数的最优值。2.根据权利要求1所述的一种自动化码头AGV的调度方法，其特征在于：所述步骤S1中的相关信息包括：A{a1,a2,a3...a
n
}表示AGV的集合，H{h1,h2...h
n
}表示货架节点的集合，AGV
K
在货架i到j的拥堵等待时间为在货架i到j的拥堵等待时间为表示表示AGV
K
从货架i到货架j进行运输，表示从货架i到货架j运输的时间，表示在货架i的人工操作时间，(v
i
,m
i
)表示货物停靠岸的时间窗，t
g
表示在完成运输中小车充电所需时间，t
s
表示由于意外造成重新调度货物所产生的时间,表示AGV
K
从i到j运输过程中产生的运输成本，表示在运输点i进行人工操作所产生的成本，c
s
表示未在规定时间内运输完成产生的惩罚成本。3.根据权利要求2所述的一种自动化码头AGV的调度方法，其特征在于：步骤S2中目标函数包括：目标函数1：此目标函数基于用AGV进行到货存储时，要求安装完全部货物所要求的时间最短；目标函数2：此目标函数基于完成任务的成本最低，其中：表示加权系数，式中m
q
为货物数量，w
q
为货物属性价值；
目标函数3：此目标函数基于在满足时间窗限制和自身容量限制的的情况下，安排车辆进行多任务同时运输车辆空载率最低，其中：C为一辆AGV小车的容量，c
u
，u＝1,2,3...n，为每一项任务所占用的空间容量。4.根据权利要求2所述的一种自动化码头AGV的调度方法，其特征在于：所述步骤S2中所述约束条件包括：所述约束条件包括：所述约束条件包括：所述约束条件包括：c
u
≤C
ꢀꢀꢀꢀ
(5)其中：式(1)表示完成所有搬运任务的最终时间不超过最大停船时间；式(2)表示AGV小车是否在路径i和j上运输；式(3)表示一次任务需一次运输完成；式(4)表示一次集装箱装卸由一辆AGV小车完成；式(5)表示的是小车的容量约。5.根据权利要求2所述的一种自动化码头AGV的调度方法，其特征在于：所述步骤S3中，AGV调度目标为t
f
≤m
i
；t
f
为完成搬运的时间，AGV调度原则如下：minc1＝mod(q
l,i
,q
r,i
)；
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(1)minc2＝minc
s
；
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(2)(2)(2)式中总共需求运输的货运量为Q
l
，不同种类货物的单件载重为q
r,i
＝{q
r,1
,q
r,2
,...,q
r,N
}，每辆不同装载量小车的装运量为q
li
＝{q
l,1
,q
l,2
,...,q
l,N
}，正在往运输方向运输的车辆记为x
s
，返回空载小车我们记为x
d
，则其优先级分别为lx
s
,lx
d
时间窗为(v
i
,m
i
)，有装载小车数量总运行小车数量m
ω
，发生冲突的情况记作
▽
c
，t
p
表示完成单次货物运输所需要的时间；式中依次表示为：(1)：在从船舶停靠点调取处于空闲状态的小车的时候，根据货物的所需运载量q1，优先安排运输容纳量q1·
n，(n＝1,2,3...)即AGV运输容纳量是其倍数的车辆进行运输，优先调
取空闲状态小车，再调取充电状态的小车；(2)：在船舶调度的时间窗(v
i
,m
i
)限制的，考虑未在规定时间内运输完成产生的惩罚成本c
s
最小；(3)：在起点与终点之间的栅格网络进行路径规划时，会存在从起点往终点载重运输的小车k1，以及终点往起点返回的等待重新搬运的小车k2，往运输方向运输的车辆记为x
s

【专利技术属性】
技术研发人员：孙哲，张文杰，孙知信，赵学健，汪胡青，宫婧，胡冰，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：