CN113306947B - 货架移位方法、仓储系统以及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种货架移位方法，包括：S11：基于货架和存储点的初始参数配置，计算每个货架热度属性的值；S12:基于货架热度属性的值的排列顺序以及存储点占比，确定每个货架的热度属性；S13：基于货架的热度属性与存储点的热度属性的不匹配度以及货架的移位距离，计算货架的移位增益；S14：基于货架的移位增益，制定货架的全局移位方案；和S15：基于所述全局移位方案，向搬运车分配移位任务。采用本发明的技术方案，可以减少货架移动的距离以及缩短作业时间，实现准确高效的货架移位。

Description

货架移位方法、仓储系统以及计算机存储介质

技术领域

本公开涉及仓储管理技术领域，尤其涉及一种货架移位方法、一种仓储系统以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

仓储是物流中的重要环节,直接反映着物资在流通前及流通中的状况,是企业判断生产销售情况的依据。

仓库的主要作业是从货品的入库、在库管理和出库作业。入库、出库作业时间一般较短,而货品在库时间较长，因此货品的在库管理是仓库的重要工作。货位管理就是指在货品进入仓库之后,对货品如何处理、如何放置、放置在何处等进行合理有效的规划和管理。现代仓储业的发展越来越要求仓库职能由原来的重视商品保管转变为重视商品的流通，因此进货、配货、出货的储位管理环节就显得十分关键,对仓库中货品的流动性控制要求也很高。良好的储存策略和布局可以减少入库移动的距离、缩短作业时间、保障货品品质,甚至能够充分利用储存空间。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的一个或多个缺陷，本发明设计一种货架移位方法，包括：

S11：基于货架和存储点的初始参数配置，计算每个货架热度属性的值；

S12：基于货架热度属性的值的排列顺序以及存储点占比，确定每个货架的热度属性；

S13：基于货架的热度属性与存储点的热度属性的不匹配度以及货架的移位距离，计算货架的移位增益；

S14：基于货架的移位增益，制定货架的全局移位方案；和

S15：基于所述全局移位方案，向搬运车分配移位任务。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S11包括：

基于货架上每种商品的热度属性值以及该商品占用的库位数，计算货架的热度属性值。

根据本发明的一个方面，其中所述热度属性的值越大，热度越高。

根据本发明的一个方面，其中货架和存储点的初始参数配置包括货架的数量、存储点的数量、每种热度属性的值或每种热度属性的存储点占比中的一项或多项。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S12包括：基于货架的热度属性值从大到小对货架进行排序，再结合存储点占比确定货架的热度属性。

根据本发明的一个方面，根据存储点到工作站的距离，将全场存储点按照热度属性以及存储点占比分区并建立存储点坐标系。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S13包括：

S13-1：计算两个货架交换位置前，两个货架与各自存储点的热度属性不匹配度之和g1；

S13-2：计算两个货架交换位置后，两个货架与各自新的存储点的热度属性不匹配度之和g2；

S13-3：基于所述存储点坐标系，计算两个货架交换位置后，两个货架的移位距离之和d；和

S13-4：计算所述两个货架的移位增益h＝(g1-g2)-d/(2*d_max)，其中d_max为全场最大移位距离。

根据本发明的一个方面，其中货架与存储点的热度属性不匹配度与货架可存放存储点热度属性的优先级顺序相关。

根据本发明的一个方面，移位后货架与存储点的热度属性不匹配度减少，移位增益大于0时，移位是有益的。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S14包括：

S14-1：将货架热度属性的值大于存储点热度属性的值的存储点作为集合E；

S14-2：将货架热度属性的值小于存储点热度属性的值的存储点作为集合F；

S14-3：将空闲存储点分别加入集合E和集合F；

S14-4：计算集合E中任意一个存储点与集合F中任意一个存储点之间的匹配增益；和

S14-5：采用KM算法将集合E和集合F中的存储点进行匹配，获得匹配增益之和最大的全局移位方案。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S14-4包括：

当两个存储点上均有货架时，两个存储点之间的匹配增益为两个货架的移位增益；

当其中一个存储点为空闲时，两个存储点之间的匹配增益为一个货架移到另一个存储点的移位增益；

当两个存储点均为空闲时，两点之间的匹配增益设为负无穷。

根据本发明的一个方面，所述全局移位方案包括环形移位任务和单边移位任务，其中所述步骤S14-5包括：

当匹配成功的两个存储点上均有货架时，生成交换两个货架位置的环形移位任务；

当匹配成功的两个存储点上只有一个货架，生成将该货架移到另一个存储点的单边移位任务。

根据本发明的一个方面，其中所述步骤S15包括：

S15-1：获取可以执行移位任务的空闲搬运车的数量n；

S15-2：当环形移位任务的数量小于或等于n时，所有环形移位任务均参与分配搬运车；

当环形移位任务的数量大于n时，如果n为偶数，随机选择n/2个环形移位任务参与分配搬运车；如果n为奇数，随机选择(n-1)/2个环形移位任务参与分配搬运车；和

S15-3：所有环形移位任务分配完成后，再将单边移位任务分配给空闲的搬运车。

本发明还涉及一种仓储系统,包括：

多个存储点，每个存储点具有热度属性；

多个货架，分布在所述存储点，每个货架具有热度属性；

搬运车；和

控制装置，所述控制装置与所述搬运车通讯，并且配置成可获知所述货架的位置，并可执行如上所述的货架移位方法。

本发明还涉及一种计算机可读存储介质,包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的货架移位方法。

采用本发明的技术方案，计算货架的热度属性值并确定货架的热度属性，然后衡量货架与存储点的热度属性不匹配度以计算货架的移位收益，制定全局移位方案并向搬运车分配移位任务，实现准确高效的货架移位。

附图说明

构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1a示出了本发明一个实施例的存储点包括2种热度属性的示意图；

图1b示出了本发明一个实施例的存储点包括3种热度属性的示意图；

图1c示出了本发明一个实施例的货架移动距离的示意图；

图1d示出了本发明一个实施例的存储点坐标系的示意图；

图2示出了本发明一个实施例的货架移位方法流程图；

图3示出了本发明一个实施例的货架移位方法之步骤S13的流程图；

图4示出了本发明一个实施例的货架移位方法之步骤S14的流程图；

图5示出了本发明一个实施例的货架移位方法之步骤S15的流程图；

图6示出了本发明另一个实施例的货架移位方法流程图；

图7a示出了本发明一个实施例的存储点到工作站距离的示意图；

图7b示出了本发明一个实施例的存储点热度属性分布示意图；

图7c示出了本发明一个实施例的移位前货架热度属性与存储点热度属性的对比示意图；

图7d示出了本发明一个实施例的存储点坐标系示意图；

图7e示出了本发明一个实施例的移位后货架热度属性与存储点热度属性的对比示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

仓储系统包括存储点、货架和商品，分别对应不同的热度属性。

其中，存储点的热度属性可由客户指定，一般根据存储点与工作站的距离确定，或者说根据存储点到工作站的距离，将全场的存储点分成指定类别的热度属性。为方便描述，将存储区域划分为网格，每个网格对应一个存储点。图1a示出了系统中存储点的热度属性共有2种，例如热度属性A和热度属性B，其中热度属性为A的存储点距离工作站较近，热度较高；热度属性为B的存储点距离工作站较远，热度较低；图1b示出了系统中存储点的热度属性共有3种，例如热度属性A、热度属性B和热度属性C，其中热度属性为A的存储点距离工作站最近，热度最高；热度属性为C的存储点距离工作站最远，热度最低。参考图1c，网格中的数字代表到工作站的移动距离，移动距离为1或2的存储点的热度最高(红色区域)，移动距离为3的存储点的热度其次(黄色区域)，移动距离为4-6的存储点的热度最低(蓝色区域)。

商品的热度可由客户指定，或者可以根据商品的历史拣选数据计算得到。而货架的热度则需要根据货架上存放的商品热度和商品数量来决定，货架上存放的商品随着拣选和补货不断变化，合理地计算货架的热度能够使得货架热度移位更加准确，进一步提高热度移位对拣选效率提升。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明涉及一种货架移位方法，如图2所示，货架移位方法10包括：

在步骤S11：基于货架和存储点的初始参数配置，计算每个货架的热度属性值。

根据本发明的一个优选实施例，其中货架和存储点的初始参数配置包括货架的数量、存储点的数量、每种热度属性的值或每种热度属性的存储点占比中的一项或多项。

具体地，仓储系统中商品、货架和存储点的热度属性共有m种，第i种热度属性的值为w_i，其中i∈(1,2,…,m)。根据本发明的一个优选实施例，热度属性值越大，热度越高。

一种方法是由用户设定每种热度属性的值w，以确保热度越高的属性其w值越大。例如，m＝3时，i∈(1,2,3)，设第1种热度属性为A，w₁设为6；设第2种热度属性为B，w₂设为4；设第3种热度属性为C，w₃设为2。

以仓储点的热度属性的值为例，热度属性A的w₁值最大，热度最高，距离工作站最近(参考图1b中热度属性为A的存储点)；热度属性C的w₃值最小，热度最低，距离工作站最远(参考图1b中热度属性为C的存储点)。

对于商品的热度属性的值，可由客户指定，或者可以根据商品的历史拣选数据计算得到。例如对于被拣选频率或数量最高的商品，其热度属性的值最大；被拣选频率或数量最低的商品，其热度属性的值最低。

根据热度高低对热度属性值从大到小排序的话，另一种设定热度属性的值的方法如下：

第i种热度属性的值w_i＝m-i+1，例如m＝3，i＝1时，第1种热度属性为A，计算w₁＝3-1+1＝3；i＝2时，第2种热度属性为B，计算w₂＝3-2+1＝2；i＝3时，第3种热度属性为C，计算w₃＝3-3+1＝1。亦即，热度属性A的w₁值最大，热度最高，距离工作站最近(参考图1b中热度属性为A的存储点)或者拣选频率最高；热度属性C的w₃值最小，热度最低，距离工作站最远(参考图1b中热度属性为C的存储点)或者拣选频率最高。

以上介绍了两种设置热度属性的值的方法，根据本发明的一个优选实施例，接下来介绍另一种设置货架的热度属性的值的方法。由于货架的热度主要根据货架上存放的商品热度和商品数量来决定，而不同商品的单位体积相差很大，直接通过商品的数量来衡量商品对货架的热度属性的值的贡献程度不是十分合理。因为货架中存放商品的最小存储单元为库位(例如货架上的托盘)，优选地，可以通过商品所占用的库位数来衡量商品对货架的热度属性的值的贡献程度。库位内存放的不同商品平分该库位，例如，某个库位中存放了3种商品，则不论这3种商品在库位中的占用体积是多大，它们均占用该库位的1/3，以此类推。

根据本发明的一个优选实施例，基于货架上每种商品的热度属性的值以及该商品占用的库位数的比例，计算该货架的热度属性的值。

首先，初始化货架中每一种热度属性的商品占用货架的库位数K_i＝0,(i＝1,2,..,m)；然后，遍历货架中所有非空库位，统计库位中商品的种类数q；接着，遍历库位中每一种商品，该商品所属的热度属性i的货架占用库位数K_i增加1/q；最后，根据如下公式计算货架的热度属性值V：

其中，w_i是每种商品的热度属性的值，V值越大表示货架的热度属性值越大，货架的热度越高，空货架的热度属性值最低为0。

以上对单个货架的热度属性值的计算方法进行了说明，假设全场有N个货架，依次计算出每个货架的热度属性的值后，优选地，制作货架热度属性的值的信息表，当货架上的商品种类、数量或占用的库位数发生变化时，更新货架的热度属性的值以维护该信息表。

在步骤S12：基于货架的热度属性的值排序以及存储点占比，确定每个货架的热度属性。

根据本发明的一个优选实施例，基于货架的热度属性的值从大到小对货架进行排序，再结合存储点占比确定货架的热度属性

具体地，基于货架和存储点的初始参数配置，假设货架的数量为N，根据N个货架的热度属性的值从大到小对全场的货架进行排序，例如次序从1开始，依次为第1个货架、第2个货架……第N个货架，然后根据排序计算每种热度属性对应的货架数量。

根据本发明的一个优选实施例，其中每种热度属性对应的货架数量与货架总数以及每种热度属性的存储点占比相关，根据热度属性的存储点占比分配货架，优先满足热度大的热度属性。

具体地，当货架的热度属性值的次序落在(lb_i,ub_i],i＝1,2,…,m的左开右闭区间内时，货架的热度属性为第i类，其中，

lb₁＝0

lb_i＝ub_i-1

其中区间长度为货架总数N与热度属性的存储点占比p_i之积的向上取整，亦即区间长度为该热度属性对应的货架数量。采用左开右闭区间，并且lb₁＝0，是为了保证存储点占比p_i大于0且热度最高的热度属性(即次序1的热度属性值)至少有一个货架。例如，全场共有N＝5个货架，共有i＝3种热度属性，即热度属性A/B/C，设热度属性A的存储点占比p_i＝5％，热度属性B的存储点占比p_i＝85％，热度属性C的存储点占比p_i＝10％，则三种热度属性的货架数量分别：

当i＝1时，热度属性为A，

lb₁＝0，

则热度属性A的货架热度属性值的取值区间为(0,1]，即热度属性A的货架数量为1，包括第1个货架。

当i＝2时，热度属性为B，

lb₂＝ub_2-1＝ub₁＝1，

则热度属性B的货架热度属性值的取值区间为(1,6]，理论上，热度属性B的货架数量为5，包括第2-6个货架。因为一共只有5个货架，热度属性A分到1个货架，所以热度属性B的货架数量只能为4个，包括第2个～第5个货架。

当i＝3时，热度属性为C，

lb₃＝ub_3-1＝ub₂＝6，

则热度属性C的货架数量的取值区间为(6,7]，理论上，热度属性C的货架数量为1，包括第7个的货架，但因为一共只有5个货架，热度属性A分到1个货架，热度属性B分到4个货架时，热度属性C的货架数量只能为0。

以上通过优选实施例对货架的热度属性的值的计算方法，以及确定每个货架的热度属性的方法进行了介绍，以下继续介绍货架移位方法10的其它步骤。

在步骤S13：基于货架的热度属性与存储点的热度属性的不匹配度以及货架的移位距离，计算货架的移位增益。

货架移位增益是判断货架是否需要移位、移位目标存储点的选择以及多货架相互移位整体最优性的指标。对于单个货架的移位，如果移位增益大于0，说明移位是有利的；如果移位增益小于0，说明移位是无用的。同样地，对于多货架的相互移位，如果移位总增益是大于0的，说明整体移位是有利的；如果移位总增益小于0，说明整体移位是不合理的。

首先，需要把货架与存储点对应起来。对于每一种热度属性的货架，可以按照用户指定的存放位置的热度属性的优先级顺序存放，例如，指定的优先级顺序为{B:[B,A,C,D]}时，表示热度属性为B的货架优先存放在热度属性为B的存储点，其次是存放在热度属性为A的存储点，然后存放在是热度属性为C的存储点，最后存放在是热度属性为D的存储点。优先级顺序的集合也可称为货架可存放的存储点热度属性候选集。

存储点的热度属性除用户指定外，还可以根据存储点与工作站的距离确定。根据本发明的一个优选实施例，根据存储点到工作站的距离，将全场存储点按照热度属性以及存储点占比分区并建立存储点坐标系。参考图1b，以左下存储点为原点建立存储点坐标系，即左下存储点的坐标为(0,0)，右上存储点的坐标为(4,3)，可以理解为从原点开始向右移动4个存储点的距离，再向上移动3个存储点的距离。

根据本发明的一个优选实施例，其中货架与存储点的热度属性不匹配度与货架可存放的存储点热度属性的优先级顺序相关。为方便描述，以一个存储点存放一个货架为例，根据货架所在存储点的热度属性在优先级排序中的次序值，亦即，货架可存放位置热度属性候选集中的次序值(从0开始)，获取货架与其存储点的热度属性不匹配度。例如，候选集为{B:[B,A,C,D]}，其中第一个字母B代表货架的热度属性，中括号里的四个字母代表该货架可存放的存储点热度属性集合，四个字母的先后顺序代表优先级顺序。当热度属性为B的货架存放在热度属性为B的存储点时，次序值为0，不匹配度为0，即是相匹配的；存放在热度属性为A的存储点时，次序值为1，不匹配度为1；存放在热度属性为C的存储点时，次序值为2，不匹配度为2；存放在热度属性为D的存储点时，次序值为3，不匹配度为3。特别地，如果存储点上没有货架，存储点的热度属性在货架可存放位置热度属性候选集中的次序值记为0。

在步骤S13：基于货架的热度属性与存储点的热度属性的不匹配度以及货架的移位距离，计算货架的移位增益。

图3示出了本发明一个实施例的货架移位方法之步骤S13的流程图，包括：

在步骤S12-1：计算两个货架交换位置前，两个货架与各自存储点的热度属性不匹配度之和g1。移位前，根据两个货架各自在可存放的存储点热度属性候选集中的次序值，分别获取两个货架与其存储点的热度属性不匹配度，然后求和得到g1。

在步骤S12-2：计算两个货架交换位置后，两个货架与各自新的存储点的热度属性不匹配度之和g2。移位后，再根据两个货架各自在可存放的存储点热度属性候选集中的次序值，分别获取两个货架与其存储点的热度属性不匹配度，然后求和得到g2。

通过步骤S12-1和S12-2获得两个货架交换位置前后，与各自存储点之间的热度属性不匹配度减少值(g1-g2)，不匹配度减少的越多(大于0)，移位越有益，移位增益越高。

在步骤S12-3：基于存储点坐标系，计算两个货架交换位置后，两个货架的移位距离之和d。例如，左下存储点(0,0)存放的货架与右上存储点(4,3)存放的货架交换位置，左下存储点存放的货架移动到右上存储点时，移位距离为4+3＝7；右上存储点存放的货架移动到左下存储点时，移位距离为4+3＝7；两个货架的移位距离之和d＝7+7＝14。两个货架交换位置所需的移位距离越小，移位增益越大。

在步骤S12-4：计算两个货架的移位增益h＝(g1-g2)-d/(2*d_max)，其中d_max为全场最大移位距离。

根据本发明的一个优选实施例，移位后货架与存储点之间的热度属性不匹配度减少，移位收益大于0时，移位是有益的。

以上，基于移位前后货架和存储点的热度属性的不匹配度和移位距离计算出两个货架交换位置的移位增益。根据两个货架交换位置的移位增益计算方法可知，热度移位的第一优先级目标为——减少货架与存储点之间的热度属性不匹配度，第二优先级目标为——减少货架的移位距离。实际应用时，还需要将全场货架的位置交换综合考虑，以寻找移位增益最大的全局移位方案。

在步骤S14：基于货架的移位增益，制定货架的全局移位方案。

当货架热度属性与存储点热度属性相同时，货架已达到最优位置，亦即，货架与存储点的热度属性不匹配度为0，不需要参与移位。图4示出了本发明一个实施例的货架移位方法之步骤S14的流程图，包括：

在步骤S14-1：将货架热度属性的值大于存储点热度属性的值的存储点作为集合E。以一个存储点存放一个货架为例，假设热度属性为A/B/C/D，按照热度属性值的大小排序为A>B>C>D。将需要移位的货架按照不匹配度分组，货架热度属性的值大于存储点热度属性的值时，将符合条件的存储点分到集合E中。

在步骤S14-2：将货架热度属性的值小于存储点热度属性的值的存储点作为集合F。亦即，将需要移位的货架按照不匹配度分组，货架热度属性的值小于存储点热度属性的值时，将符合条件的存储点分到集合F中。

在步骤S14-3：将空闲存储点分别加入集合E和集合F。将没有存放货架的存储点分别加入到集合E和集合F中。优选地，为方便集合E和集合F中的货架相互移位，可以在分配空闲存储点时保证两个集合中存储点的数量大致相同。

在步骤S14-4：计算集合E中任意一个存储点与集合F中任意一个存储点之间的匹配增益。根据本发明的一个优选实施例，计算集合E中任意一个存储点与集合F中任意一个存储点之间的匹配增益的方法包括：当两个存储点上均有货架时，两个存储点之间的匹配增益为两个货架的移位增益；当其中一个存储点为空闲时，两个存储点之间的匹配增益为一个货架移到另一个存储点的移位增益；当两个存储点均为空闲时，两点之间的匹配增益设为负无穷。

在步骤S14-5：采用KM算法将集合E和集合F中的存储点进行匹配，获得匹配增益之和最大的全局移位方案。基于在步骤S13-4中获得的匹配增益，通过算法将集合E中的存储点和集合F中的存储点进行匹配，匹配目标为总匹配增益最大化，从而得出多个移位方案，每个移位方案包括多组匹配结果，取消匹配增益小于等于0的匹配结果，保留匹配增益大于0的匹配结果。然后，将每个移位方案中的多组匹配结果的匹配增益求和，从中选择匹配增益之和最大的移位方案作为最优的全局移位方案。其中，采用的算法例如KM算法，其它可用于匹配的算法也在本发明的保护范围内。

以上制定的全局移位方案是基于两个集合中的货架两两相互匹配并互换存放位置，也可以将全场存储点分为多个集合，例如分为三个集合，基于三个集合中的货架三个与三个之间环形匹配并互换存放位置，此外，将全场存储点划分为两个或多个集合的操作也可以在步骤S13中执行，这些都在本发明的保护范围内。

根据本发明的一个优选实施例，货架全局移位方案包括生成移位任务：当匹配成功的两个存储点上均有货架时，交换两个货架的位置，此时产生两个移位任务，由于两个任务的起终点互为对方的终起点，这种类型的任务记为环形任务组，亦即生成交换两个货架位置的环形移位任务；当匹配成功的两个存储点上只有一个货架，将该货架移到另一个存储点，此时产生一个移位任务，记为单边移位任务。基于生成的移位任务，再向搬运车(例如AGV，Automatic Guided Vehicle)分配移位任务。其中，单边移位任务可以随时被一台搬运AGV执行，而包括两个移位任务的环形任务组则需要同时被两台搬运AGV去执行，因为其中一个移位任务到达目标存储点时，如果另一个移位任务还未执行，继续占用存储点，会导致到达的货架无限等待，并且占用了搬运AGV的资源。

在步骤S14：基于制定的货架全局移位方案，向搬运车分配移位任务。

图5示出了本发明一个实施例的货架移位方法之步骤S15的流程图，包括：

在步骤S15-1：获取可以执行移位任务的空闲搬运车的数量n；

在步骤S15-2：优先分配环形任务组的任务，此步骤包括三个判断条件：当环形移位任务的数量小于或等于n时，所有环形移位任务均参与分配搬运车；当环形移位任务的数量大于n时，并且n为偶数，随机选择n/2个环形移位任务参与分配搬运车；当环形移位任务的数量大于n时，并且n为奇数，随机选择(n-1)/2个环形移位任务参与分配搬运车。重复此步骤直到所有环形任务组的任务均被分配

在步骤S15-3：所有环形移位任务完成后，再将单边移位任务分配给空闲的搬运车。为平衡执行任务的效率和提高搬运车的利用率，一个搬运车可能对应多个移位任务，亦即每个搬运车或被分时复用。

以上通过步骤S11-S15对货架移位方法10进行了说明，本领域技术人员可以理解，本发明不对步骤的执行顺序做限定。为更理解本发明的技术方案，以下通过一个完整的实施例进一步解释。

图6示出了本发明一个实施例的货架移位方法流程图，货架移位方法20包括：

在步骤S21：获得货架和存储点的初始参数配置。仓库包括1个工作站、20个货架以及20个存储点，商品/货架/存储点的热度属性共有3种，按照热度从高到低排序为：A＞B＞C。

设置A、B、C三种热度属性的存储点占比p_i分别为20％、25％、55％，对应的三种热度属性的值w_i分别为3、2、1。一般来说，热度越高的属性，其存储点占比越小，不同存储点热度可根据需要做相应调整。

获得全场初始参数配置后，在步骤S22计算每个货架的热度属性的值并确定货架的热度属性。

假设某个货架中有6个库位，共存放6种商品，商品种类名称为Sku1，Sku2……Sku6，商品种类名称后面的数字代表商品的数量，每个库位存放的商品及数量如表1所示：

表1

其中商品Sku1的热度属性为A，商品Sku2和商品Sku3的热度属性均为B，商品Sku4、商品Sku5以及商品Sku6的热度属性均为C。

库位内存放的不同商品平分该库位，计算货架的三种热度属性所占用的库位数K_i，从左到右、从上到下遍历货架中的每一个库位：

当i＝1时，计算热度属性A占用的库位数K₁，因为商品Sku1的热度属性为A，独占第1库位并占用1/2的第2库位，不占用其它库位，按照第1～第6库位求和，则K₁＝1+1/2+0+0+0+0＝3/2；

当i＝2时，计算热度属性B占用的库位数K₂，因为商品Sku2和商品Sku3的热度属性为B，其中，商品Sku2占用1/2的第2库位并占用1/3的第3库位，不占用其它库位；商品Sku3占用1/3的第3库位，不占用其它库位，按照第1～第6库位求和，则K₂＝0+1/2+2*1/3+0+0+0＝7/6；

当i＝3时，计算热度属性C占用的库位数K₃，因为商品Sku4、商品Sku5以及商品Sku6的热度属性为C，其中，商品Sku4占用1/3的第3库位并独占第4库位，不占用其它库位；商品Sku5占用1/2的第5库位，不占用其它库位；商品Sku6占用1/2的第5库位并独占第6库位，不占用其它库位，按照第1～第6库位求和，则K₃＝0+0+1/3+1+2*1/2+1＝10/3；

根据如下公式计算货架的热度属性值V：

其中，i＝1,2,3，w_i＝3,2,1，则

从而得到该货架的热度属性值。

依次计算出每一个货架的热度属性值，并根据货架的热度属性值从大到小的顺序对货架进行排序。当货架的热度属性值的次序落在(lb_i,ub_i],i＝1,2,3的左开右闭区间内时，其中，

lb₁＝0

lb_i＝ub_i-1

其中，N＝20，p_i＝20％，25％，55％

则三种热度属性的货架数量分别：

当i＝1时，热度属性为A，

lb₁＝0，

则热度属性A的货架热度属性值的取值区间为(0,4]，即热度属性A的货架数量为4，包括第1个～第4个货架。

当i＝2时，热度属性为B，

lb₂＝ub_2-1＝ub₁＝4，

则热度属性B的货架热度属性值的取值区间为(4,9]，即热度属性B的货架数量为5个，包括第5个～第9个货架。

当i＝3时，热度属性为C，

lb₃＝ub_3-1＝ub₂＝9，

则热度属性C的货架热度属性值的取值区间为(9,20]，即热度属性C的货架数量为11个，包括第10个～第20个货架。通过以上方法得到各存储点上货架的热度属性，结果如图7c所示。

具体地，如图7a所示，首先，将全场存放位置划分为20个网格，每个网格对应一个存储点，网格中的数字代表该存储点到工作站的距离d；然后，参考图7b将全场网格按照存储点占比p_i分成指定类别的热度，其中热度属性A的存储点共4个，热度最高，距离工作站最近，设置为红色；热度属性B的存储点共5个，热度中等，距离工作站次之，设置为黄色；热度属性C的存储点共11个，热度最低，距离工作站最远，设置为蓝色；接着，一个存储点存放一个货架，根据当前货架上存放的商品热度、商品数量以及热度属性，计算该货架热度属性的值，根据全部货架热度属性的值的排列顺序和存储点占比确定货架的热度属性，将每一个存储点的热度属性和对应货架的热度属性填到网格中，假设最后结果如图7c所示，其中第一字母代表货架的热度属性，第二个字母代表存储点的热度属性，例如左下网格中填入的货架和存储点的热度属性为C/B，则C为货架的热度属性，B为存储点的热度属性；最后，以左下存储点为原点建立坐标系，各存储点的坐标如图7d所示，例如左下网格的坐标为(0,0)，右上网格的坐标为(4,3)。

在步骤S23计算货架的移位增益。参考图7c，部分存储点的热度属性与货架的热度属性不匹配，需要进行移位。

具体地，例如三种热度属性的货架的存储点热度属性的优先级顺序为：热度属性为A的货架优先存放的存储点热度属性候选集为[A,B,C]，热度属性为B的货架优先存放的存储点热度属性候选集为[B,A,C]，热度属性C的货架优先存放的存储点热度属性候选集为[C,B,A]。

根据每种热度属性的货架优先存放的存储点的热度属性的顺序，可计算当前货架与存储点之间的热度属性不匹配度，结合图7d和图7c，例如，坐标(0，0)点的货架和存储点热度属性为C/B，热度属性不匹配度为1，坐标(3，2)点的货架和存储点热度属性为A/C，热度属性不匹配度为2。即，交换位置前，连个货架与各自存储点的热度属性不匹配度之和g1＝1+2。如果将(0，0)点的货架和(3，2)点的货架交换位置，则交换位置后(0，0)点的货架和存储点热度属性为(A/B)，热度属性不匹配度为1，(3，2)点的货架和存储点热度属性为C/C，热度属性不匹配度为0。即，交换位置后，连个货架与各自存储点的热度属性不匹配度之和g2＝1+0。

结合图7c和图7a，(0，0)点的货架和(3，2)点的货架交换位置所需的货架移动总距离为d＝5+5。

全场最大移位距离d_max＝7，即从(0,0)点到(4,3)点的移位距离，故(0，0)点的货架和(3，2)点的货架移位增益h为：

h＝(g1-g2)-d/(2*d_max)＝[(1+2)-(1+0)]-(5+5)/2*7＝9/7

移位增益大于0，表示移位是有益的，可以降低货架与存储点之间的不匹配度。

在步骤S24制定全局移位方案。

筛选出货架热度属性大于存储点热度属性的存储点作为集合E，参考图7c和图7d，集合E包含的坐标点为：(0,1)，(1,1)，(1,3)，(3,2)，(4,0)。

筛选出货架热度属性小于存储点热度属性的存储点作为集合F，参考图7c和图7d，集合F包含的坐标点为：(0,0)，(1,0)，(2,1)，(2,2)，(3,0)。

计算集合E中任意一个存储点与集合F中任意一个存储点交换货架的移位增益，记为存储点E和存储点F的匹配增益。采用KM算法将集合E中的存储点和集合F中的存储点进行匹配，匹配目标为总匹配增益最大化。集合E中的存储点与集合F中的存储点全部匹配成功时，最大总匹配增益为13，最优的匹配结果为：

即将存储点(0,1)的货架与存储点(0,0)的货架交换位置；

即将存储点(1,1)的货架与存储点(1,0)的货架交换位置；

即将存储点(1,3)的货架与存储点(2,2)的货架交换位置；

即将存储点(3,2)的货架与存储点(2,1)的货架交换位置；

即将存储点(4,0)的货架与存储点(4,0)的货架交换位置。

在步骤S25向AGV分配移位任务。

若全场可分配的空闲搬运AGV数量大于或等于10，则全部移位任务均可分配搬运AGV。

若全场可分配的空闲搬运AGV数量小于10，且为偶数，假设为6，则可随机选择3对需要交换位置的货架参与分配搬运AGV。

若全场可分配的空闲搬运AGV数量小于10，且为奇数，假设为5，则可随机选择2对需要交换位置的货架参与分配搬运AGV。

重复以上分配搬运AGV的过程，直到所有的移位任务都已完成搬运。

全局热度移位完成后，全场的货架和存储点的热度属性分布如图7e所示，可以看出，此时所有货架的热度属性均与其所在存储点的热度属性相同，达到高效准确移动货架的目的。

本发明还涉及一种仓储系统,包括：

多个存储点，每个存储点具有热度属性；

多个货架，分布在所述存储点，每个货架具有热度属性；

搬运车；和

控制装置，所述控制装置与所述搬运车通讯，并且配置成可获知所述货架的位置，并可执行如上所述的货架移位方法。

本发明还涉及一种计算机可读存储介质,包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的货架移位方法。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，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。

Claims (13)

1.一种货架移位方法，包括：

S11：基于货架和存储点的初始参数配置，计算每个货架热度属性的值；

S12：基于货架热度属性的值的排列顺序以及存储点占比，确定每个货架的热度属性；

S13：基于货架的热度属性与存储点的热度属性的不匹配度以及货架的移位距离，计算货架的移位增益；

S14：基于货架的移位增益，制定货架的全局移位方案；和

S15：基于所述全局移位方案，向搬运车分配移位任务；

所述货架移位方法还包括：根据存储点到工作站的距离，将全场存储点按照热度属性以及存储点占比分区并建立存储点坐标系；

所述步骤S13包括：

S13-1：计算两个货架交换位置前，两个货架与各自存储点的热度属性不匹配度之和

；

S13-2：计算两个货架交换位置后，两个货架与各自新的存储点的热度属性不匹配度之和

；

S13-3：基于所述存储点坐标系，计算两个货架交换位置后，两个货架的移位距离之和

；和

S13-4：计算所述两个货架的移位增益

，其中

为全场最大移位距离。

2.如权利要求1所述的货架移位方法，其中所述步骤S11包括：

基于货架上每种商品的热度属性的值以及该商品占用的库位数，计算该货架热度属性的值。

3.如权利要求1所述的货架移位方法，其中所述热度属性的值越大，热度越高。

4.如权利要求1所述的货架移位方法，其中货架和存储点的初始参数配置包括货架的数量、存储点的数量、每种热度属性的值或每种热度属性的存储点占比中的一项或多项。

5.如权利要求4所述的货架移位方法，其中所述步骤S12包括：基于货架热度属性的值从大到小对货架进行排序，再结合存储点占比确定货架的热度属性。

6.如权利要求1所述的货架移位方法，其中货架与存储点的热度属性不匹配度与货架可存放的存储点热度属性的优先级顺序相关。

7.如权利要求1所述的货架移位方法，移位后货架与存储点的热度属性不匹配度减少，移位增益大于0时，移位是有益的。

8.如权利要求1-7中任一项所述的货架移位方法，其中所述步骤S14包括：

S14-1：将货架热度属性的值大于存储点热度属性的值的存储点作为集合E；

S14-2：将货架热度属性的值小于存储点热度属性的值的存储点作为集合F；

S14-3：将空闲存储点分别加入集合E和集合F；

S14-4：计算集合E中任意一个存储点与集合F中任意一个存储点之间的匹配增益；和

S14-5：采用KM算法将集合E和集合F中的存储点进行匹配，获得匹配增益之和最大的全局移位方案。

9.如权利要求8所述的货架移位方法，其中所述步骤S14-4包括：

当两个存储点上均有货架时，两个存储点之间的匹配增益为两个货架的移位增益；

当其中一个存储点为空闲时，两个存储点之间的匹配增益为一个货架移到另一个存储点的移位增益；

当两个存储点均为空闲时，两点之间的匹配增益设为负无穷。

10.如权利要求8所述的货架移位方法，所述全局移位方案包括环形移位任务和单边移位任务，其中所述步骤S14-5包括：

当匹配成功的两个存储点上均有货架时，生成交换两个货架位置的环形移位任务；

当匹配成功的两个存储点上只有一个货架，生成将该货架移到另一个存储点的单边移位任务。

11.如权利要求10所述的货架移位方法，其中所述步骤S15包括：

S15-1：获取可以执行移位任务的空闲搬运车的数量n；

S15-2：当环形移位任务的数量小于或等于n时，所有环形移位任务均参与分配搬运车；

当环形移位任务的数量大于n时，如果n为偶数，随机选择n/2个环形移位任务参与分配搬运车；如果n为奇数，随机选择(n-1)/2个环形移位任务参与分配搬运车；和

S15-3：所有环形移位任务分配完成后，再将单边移位任务分配给空闲的搬运车。

12.一种仓储系统,包括：

多个存储点，每个存储点具有热度属性；

多个货架，分布在所述存储点，每个货架具有热度属性；

搬运车；和

控制装置，所述控制装置与所述搬运车通讯，并且配置成可获知所述货架的位置，并可执行如权利要求1-11中任一项所述的货架移位方法。

13.一种计算机可读存储介质,包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如权利要求1-11中任一项所述的货架移位方法。

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