本發明涉及利用仿真技術輔助工具選型的,特別是涉及一種基于倉儲系統仿真調度的運載工具輔助選型方法及系統。
背景技術:
1、在現實的倉儲系統中,需要用到agv、amr、電動叉車等運載工具,在項目初期規劃階段,只是知道項目的需求和流程,需要進行運載工具選型只能進行估算,想要找到最合適的運載工具來滿足效率要求、節拍要求、載重要求等難度較大。
2、現有技術中,不乏對多agv系統的控制調度進行仿真的系統,如專利cn116774603a所示的方法,這些仿真方案一般用于對調度算法、避障算法等算法進行驗證,主要用于驗證調度算法的效率與合理性,對運載工具自身的選型沒有幫助,因此,有必要開發一種能夠輔助工程規劃中進行運載工具選型的仿真方法。
技術實現思路
1、發明目的:為了克服現有技術中存在的不足,本發明提供一種能夠輔助用戶對運載工具進行合理選型的基于倉儲系統仿真調度的運載工具輔助選型方法及系統。
2、技術方案:為實現上述目的,本發明的基于倉儲系統仿真調度的運載工具輔助選型方法,所述方法包括:
3、獲取倉儲系統的布局圖,所述布局圖包含路徑、障礙物信息,還可以包括區域以及關鍵點位信息,關鍵點位如取貨位置、分揀位置、充電位置等;此外,布局圖還可以包括運行規則,如有的路徑為單向行駛路徑,有的路徑為雙向行駛路徑;
4、配置對應于所述倉儲系統的任務模板,任務模板包含任務類型、任務節拍、執行任務的位置數據等數據;
5、確定運載工具的數量,并配置備選運載工具的參數;
6、本步驟中,控制系統的存儲器中存儲有運載工具數據庫,其中包括多種型號的運載工具的尺寸、轉彎半徑、最大載重、功能、空車行駛速度、滿載行駛速度、充放電速度、電池容量等信息。配置的運載工具可以具有不同型號和/或不同類型,不同型號的運載工具具有不同的運行速度、載重等參數,不同類型的運載工具可以執行不同種類的任務。初始的運載工具的數量是根據任務模板的任務量與運載工具的處理能力進行估算的。
7、基于所述任務模板派發模擬任務,并對所有所述運載工具進行仿真調度以執行所述模擬任務,并形成運行數據;本步驟中,派發模擬任務是按照任務模板中規定的節拍派發;調度運載工具時,需要考慮到運載工具的空載、滿載運行速度,還需要考慮到運載工具的剩余電量、各運行工況下的耗電速度、充電時的補電速度等。
8、基于預定時間所形成的所述運行數據進行處理形成報表數據。
9、本步驟中,報表數據能夠反應倉儲系統的運行情況,如報表數據中包含模擬任務的執行率、運行到特定時間能夠同時在執行任務的運載工具的數量、運載工具的閑置數量等,由此可以看出派發的任務與所有運載工具的運載是否適配,運載工具處于超負荷狀態還是部分運載工具閑置。此外,通過報表數據還可以分析出長時間運行時,運載工具的充、放電速度決定了多少運載工具需要補電狀態而無法參與調度,據此可以確定所需的運載工具數量冗余,保證系統的持續穩定運行。
10、進一步地,所述方法還包括:
11、基于所述報表數據,調整所述布局圖、所述任務模板以及所述運載工具中的至少一項,形成新的方案;
12、其中,調整布局圖包括調整區域布局、路徑、運行規則、關鍵點位位置等可調整部分;調整任務模板包括調整任務的節拍;對運載工具的調整包括調整運載工具的型號、數量、運行參數,對運載工具的調整可以只改變部分運載工具的類型或型號,如將重載的運載工具改為輕載的運載工具(也即改變型號使得運載工具的載重發生變化),將agv改為叉車(也即改變)等。
13、基于新的方案進行模擬運行,形成新的報表數據;
14、基于多輪模擬運行所得到的所述報表數據確定優選方案,并將所述優選方案輸出給用戶。
15、進一步地,所述獲取倉儲系統的布局圖包括:
16、獲取用戶上傳的數據,提取其中的區域、路徑、障礙物這些要素的數據,據此構建場景布局;
17、本步驟中,構建場景布局需要的數據包括路徑、區域、障礙物等組成要素的尺寸信息與相對位置信息。數據的形式可以是二維或三維的cad圖,圖中各尺寸是精確的;數據也可以是示意圖,尺寸信息以標注形式標注出來。
18、對各所述區域的功能屬性進行定義,功能屬性包括工作區域、存儲區域、等待區域和充電區域;
19、對所述路徑的性質進行定義,路徑的性質包括單行道、雙行道、專用通道;此外,有些路徑可以設置優先級,使得有些運載工具對設有優先級的路徑有優先通過權,或者執行某些運載任務的運載工具對該路徑具有優先通過權;
20、在所述場景布局中標注出關鍵點位的位置,并為每個所述關鍵點位設置唯一標識,方便后續對運載工具在關鍵點位之間進行模擬控制調度。關鍵點位如裝貨點位、卸貨點位、充電點位等。
21、進一步地,所述配置對應于所述倉儲系統的任務模板包括:
22、定義任務類型,任務類型包括搬運任務、裝卸任務以及充電任務;
23、設置各所述任務類型的執行條件和優先級;
24、本步驟中,如充電任務的執行條件可以是運載工具的虛擬電量低于10%,剩余的電量基于運載工具在空載、有載重的情況下結合行駛路程分別進行耗電計算得出。
25、配置任務節拍,確定任務的觸發時間和執行頻率;
26、為每個任務定義執行任務的位置數據,包括起點和終點的坐標信息。其中,實際執行任務時,起點的坐標可以在多個位置坐標中選取,終點的信息也可以在多個位置坐標中選取,如倉儲系統中有多個裝貨點與多個卸貨點。
27、進一步地,所述基于所述任務模板派發模擬任務,并對所有所述運載工具進行仿真調度以執行所述模擬任務,形成運行數據,包括:
28、基于預定的任務節拍,派發模擬任務;
29、本步驟中,派發模擬任務時,將輕載任務、重載任務、小體積運載任務以及大體積運載任務等不同載重任務按照預設比例進行摻雜并隨機派發。
30、根據所述模擬任務的特征對所述運載工具進行匹配;
31、當所述模擬任務匹配到合適的所述運載工具,調度所述運載工具運行到所述模擬任務的起點接受任務并使其運行到模擬任務的終點;
32、本步驟中,對運載工具執行模擬任務的過程進行仿真的過程中,應當考慮運載工具在不同模擬載重下能夠達到的目標運行速度,并基于模擬載重與目標運行速度確定啟動過程與停車過程所需的時間,在行駛過程中也需要考慮啟動過程與停車過程的時間,以確定模擬任務的總執行時長。
33、記錄每次任務的執行起止時間和路徑,形成詳細的任務執行日志。匯總上述任務執行日志即得到運行數據。
34、進一步地,所述基于所述任務模板派發模擬任務,并對所有所述運載工具進行仿真調度以執行所述模擬任務,形成運行數據,還包括:
35、監測各所述運載工具的電量狀態;
36、對運載工具執行模擬任務的過程進行仿真的過程中,當根據運載工具的載重與運行速度計算能耗,以確定運載工具的剩余電量。
37、當處于可調度的所述運載工具的電量低于第一預設電量時,將充電任務排入所述運載工具的任務列表,并將該所述運載工具從可調度的運載工具列表中移除;
38、當處于充電狀態的運載工具的電量高于第二預設電量時,將該所述運載工具加入可調度的運載工具列表中。此時,可以馬上停止該運載工具的充電任務,也可以繼續充電,直到該運載工具匹配到模擬任務時再停止充電任務。充電任務時,運載工具的電量增加速度以實測的運載工具的補能曲線確定,補能曲線預存在運載工具的數據庫中。
39、進一步地,所述基于預定時間所形成的所述運行數據進行處理形成報表數據,包括:
40、從所述運行數據中提取任務執行的基本信息,包括每個任務的對應的運載工具信息、起始時間、結束時間和執行時長;
41、對關聯后的數據進行統計分析,計算任務執行率、運載工具的利用率和任務延遲情況;
42、根據統計后的數據生成所述報表數據。
43、基于倉儲系統仿真調度的運載工具輔助選型系統,所述系統包括:
44、獲取模塊,其用于獲取倉儲系統的布局圖,所述布局圖包含路徑、障礙物信息,還可以包括區域以及關鍵點位信息,關鍵點位如取貨位置、分揀位置、充電位置等;此外,布局圖還可以包括運行規則,如有的路徑為單向行駛路徑,有的路徑為雙向行駛路徑;
45、第一配置模塊,其用于配置對應于所述倉儲系統的任務模板,任務模板包含任務類型、任務節拍、執行任務的位置數據等數據;
46、第二配置模塊,其用于確定運載工具的數量,并配置備選運載工具的參數;此處,控制系統的存儲器中存儲有運載工具數據庫,其中包括多種型號的運載工具的尺寸、轉彎半徑、最大載重、功能、空車行駛速度、滿載行駛速度、充放電速度、電池容量等信息。配置的運載工具可以具有不同型號和/或不同類型,不同型號的運載工具具有不同的運行速度、載重等參數,不同類型的運載工具可以執行不同種類的任務。初始的運載工具的數量是根據任務模板的任務量與運載工具的處理能力進行估算的。
47、仿真控制模塊,其用于基于所述任務模板派發模擬任務,并對所有所述運載工具進行仿真調度以執行所述模擬任務,并形成運行數據;此處,派發模擬任務是按照任務模板中規定的節拍派發;調度運載工具時,需要考慮到運載工具的空載、滿載運行速度,還需要考慮到運載工具的剩余電量、各運行工況下的耗電速度、充電時的補電速度等。
48、報表形成模塊,其用于基于預定時間所形成的所述運行數據進行處理形成報表數據。此處,報表數據能夠反應倉儲系統的運行情況,如報表數據中包含模擬任務的執行率、運行到特定時間能夠同時在執行任務的運載工具的數量、運載工具的閑置數量等,由此可以看出派發的任務與所有運載工具的運載是否適配,運載工具處于超負荷狀態還是部分運載工具閑置。此外,通過報表數據還可以分析出長時間運行時,運載工具的充、放電速度決定了多少運載工具需要補電狀態而無法參與調度,據此可以確定所需的運載工具數量冗余,保證系統的持續穩定運行。
49、有益效果:本發明的基于倉儲系統仿真調度的運載工具輔助選型方法及系統,具有如下有益效果:
50、(1)能夠在倉儲系統的規劃階段對其進行仿真運行得到運行數據,基于并基于運行數據總結得出報表數據,用戶能夠直觀獲知當前運載工具的配置以及數量能否滿足實際運行需要,為規劃倉儲系統以及運載工具的選型提供重要參考。
51、(2)能夠基于用戶提供的初始布局圖、任務模板以及數量進行方案迭代,確定優選的方案,方案迭代效率高,不需要人工介入,能夠有效提升優化速度,并直接得到優選的方案。