[发明专利]基于模拟退火算法的AGV任务调度方法

说明书

本发明公开了基于模拟退火算法的AGV任务调度方法，属于自动化仓储系统任务调度领域。本发明包括：1.确定AGV的位置坐标和续航里程，待搬运货架和拣选工作站的位置坐标；2.设置模拟退火算法的参数；3.产生初始任务分配方案；4.开始迭代搜索，生成候选解；5.检验候选解的可行性，如不可行转至步骤4重新生成候选解；6.判断是否接受候选解，如接受则用候选解替换当前解；7.如未达到预设迭代次数，跳转至步骤4进行下一次迭代搜索；8.如满足算法终止条件，输出当前解，否则降低退火温度并跳转至步骤4开始新的一轮迭代搜索。该方法能够快速求解一种智能仓储系统环境下的AGV任务调度问题，获得完工时间最短或近似最短的任务分配方案。

技术领域

本发明属于自动化仓储系统任务调度领域，特别涉及一种基于模拟退火算法的AGV任务调度方法。

背景技术

本发明所涉及的自动化仓储系统是一种借助于自动引导车(即Automated GuidedVehicle,AGV)搬运可移动货架到仓库的拣选工作站进行人工拣选商品作业的新型现代化智能仓储系统。该系统已经在世界知名电商公司如亚马逊、京东、阿里得到了较为广泛的应用。

如图1所示，以上智能仓储系统通常采用网格布局，工作站分布在存储区周围。AGV通过读取地面单元网格上附着的条码或二维码进行定位。AGV由电池驱动，具有举升和原地旋转功能，可以在网格单元间直线行走。接到搬运指令后，AGV行走至目标货架下方，将其举起后移至拣选站，待拣选作业结束后再将其送回到存储区原货架停放位置。系统中存在的AGV数量可达数以百计。因此，如何指挥协调这些AGV快速有效地完成货架搬运任务是一个挑战。

智能仓储系统性能的充分发挥离不开科学有效的任务调度方法。然而目前实际生产中，货架搬运任务在系统多个AGV之间的分配调度大多基于仓库工作人员的经验或简单的调度规则。另一方面，文献中关于这种新型智能仓储系统任务调度的研究也极为鲜见。

发明内容

本发明公开了一种基于模拟退火算法的AGV任务调度方法，目的在于解决智能仓储系统中在多个AGV之间科学合理地分配货架搬运任务的优化问题，目标为全部任务的完工时间最短。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

基于模拟退火算法的AGV任务调度方法，包括步骤：

S1、获取AGV总数R，每一个AGV r在仓库地面上的位置坐标(x_r,y_r)和续航里程M_r，货架搬运任务总数J，每一个待搬运任务j对应的的货架位置坐标(x_j,y_j)，拣选工作站的位置坐标(x_s,y_s)；其中，r＝1,…,R；j＝1,…,J；

S2、设置模拟退火算法的初始退火温度T₀，温度下限值T_min，每一温度值下的迭代次数k，温度降低参数α；

S3、产生初始解:按照货架搬运任务j的编号从小到大顺序把每一任务随机分配给任意一个AGV r，最终得到的每个AGV所要承担的货架搬运的任务序列即为初始解，初始解为当前解；

S4、开始迭代，按照设定概率c₁,c₂,c₃选择以下三种方法的一种产生候选解：

(A.1)在完工时间最长的AGV任务序列中，随机选择一段子序列，将其逆序排列；

(A.2)在完工时间最长的AGV任务序列中，随机选择一项任务j，然后随机选择其它一个AGV的任务序列，并从中随机选择一项任务j′，交换任务j和任务j′；

(A.3)选择完工时间最长的AGV任务序列中的最后一项任务j”，然后随机选择其它一个AGV的任务序列，将任务j”添加到该序列的末尾；