[发明专利]基于生产任务的原料集装箱运输方案制定方法及系统

权利要求书

1.一种基于生产任务的原料集装箱运输方案制定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，获取预定时间段内的生产任务及相应的原料需求和指定集装箱需求；同时获取集装箱工况、运力限制信息和原料库存信息；

步骤S2，根据原料需求和原料库存，反馈当前原料库存中无法满足的原料需求，修改所述无法满足的原料需求的数量为当前库存总量；

步骤S3，根据指定集装箱需求和集装箱工况，反馈当前运力无法满足的指定集装箱需求，删除指定集装箱需求中无法匹配的指定集装箱，更新集装箱需求，确保更新后所有的需求能够被满足；并利用集装箱库存信息数据查找满足更新后的原料需求和指定集装箱需求的所有集装箱，移除与需求无关的集装箱，筛选出有用的集装箱；

步骤S4，按原料的需求等级，对原料运输的完成情况进行评分；具体地，按需求等级将原料分为n个等级，对应的原料需求等级为 ，其中表示原料种类等级，其中t表示需求重要程度，t越小需求重要程度越大；集装箱运输计划天数范围为（D₁，D_m）；需求计划天数范围为（D_p，D_q），其中，p1且qm，为最早完成时间，为最晚完成时间；需求等级为T_t的原料对应的全时段惩罚评分为，其中，为等级为T_t的原料的初始惩罚评分，为在第j天完成运输任务对应的惩罚评分，其中在需求计划天数范围内完成运输的原料，计划完成日期的惩罚评分为0；即当pjq时，C_j=0；所有需求等级的原料在全时段的惩罚评分矩阵如下：

；

步骤S5，构建集装箱运输计划生成模型；

步骤S6，求解集装箱运输计划生成模型，若有最优解，输出当前最优解即最优集装箱运输计划；若无最优解，松弛模型约束运力限制，给出无运力限制下的最优集装箱运输计划，并反馈运力不足提示信息；

所述步骤S5具体包括：

步骤S51，构建集装箱运输计划模型的目标函数，所述目标函数包含两部分：最小化运输计划总运力和最小化需求完成度惩罚成本；

步骤S52，定义决策变量，表示第i个集装箱在计划时间j时进行运输为1，否则为0，其中i表示集装箱索引，j表示运输时间索引；

步骤S53，定义模型约束，包括：

(1)定义最小化运输总成本，表示计划天数范围内所有计划运输的集装箱数量，其中为集装箱集合，M为计划周期集合；

(2)定义最小化惩罚总成本（），表示当第i个集装箱在计划时间j时进行运输，获得集装箱种类的惩罚成本和运输计划时间点的惩罚成本；

(3)建立集装箱使用限制约束，同一计划时间范围内，每个集装箱最多允许运输一次；

(4)建立指定需求原料运输约束，计划时间范围内，集装箱运输计划满足所有原料的需求时间和需求数量要求；

(5)建立指定集装箱运输约束，在计划时间范围内，集装箱运输计划包含指定集装箱，运输时间满足需求时间限制；

(6)建立运力限制约束，在计划时间范围内，每个时间点的集装箱运输计划总量小于该时间点的运力限制。

2.根据权利要求1所述的基于生产任务的原料集装箱运输方案制定方法，其特征在于，所述预定时间段内的生产任务，是指未来一段时间内每天的计划生产任务。

3.根据权利要求1所述的基于生产任务的原料集装箱运输方案制定方法，其特征在于，所述原料需求包括物料优先级、物料名称、数量和需求日期。

4.根据权利要求1所述的基于生产任务的原料集装箱运输方案制定方法，其特征在于，所述运力限制信息包括计划拉取周期和运力限制。

5.根据权利要求4所述的基于生产任务的原料集装箱运输方案制定方法，其特征在于，与生产任务匹配的原料通过集装箱进行运输，每个集装箱的装载方案都可以根据生产任务的原料需求进行调配，装载一种或多种不同比例的原料；多个集装箱共同配合，完成每个工厂的原料需求配送。

6.根据权利要求1所述的基于生产任务的原料集装箱运输方案制定方法，其特征在于，所述原料库存信息包括目前库存集装箱名称、集装箱内部包装信息和包装明细。

7.一种用于实现如权利要求1-6任一项所述基于生产任务的原料集装箱运输方案制定方法的系统，其特征在于，所述系统包括：信息获取模块、原料需求匹配模块、集装箱匹配模块、评分模块、模型构建模块和模型求解模块；其中，

所述信息获取模块用于获取预定时间段内的生产任务及相应的原料需求和指定集装箱需求；同时获取集装箱工况、运力限制信息和原料库存信息；

所述原料需求匹配模块用于根据原料需求和原料库存，反馈当前原料库存中无法满足的原料需求，修改所述无法满足的原料需求的数量为当前库存总量；具体地，按需求等级将原料分为n个等级，对应的原料需求等级为，其中表示原料种类等级，其中t表示需求重要程度，t越小需求重要程度越大；集装箱运输计划天数范围为（D₁，D_m）；需求计划天数范围为（D_p，D_q），其中，p1且qm，为最早完成时间，为最晚完成时间；需求等级为T_t的原料对应的全时段惩罚评分为，其中，为等级为T_t的原料的初始惩罚评分，为在第j天完成运输任务对应的惩罚评分，其中在需求计划天数范围内完成运输的原料，计划完成日期的惩罚评分为0；即当pjq时，C_j=0；所有需求等级的原料在全时段的惩罚评分矩阵如下：

；

所述集装箱匹配模块用于根据指定集装箱需求和集装箱工况，反馈当前运力无法满足的指定集装箱需求，删除指定集装箱需求中无法匹配的指定集装箱，更新集装箱需求，确保更新后所有的需求能够被满足；并利用集装箱库存信息数据查找满足更新后的原料需求和指定集装箱需求的所有集装箱，移除与需求无关的集装箱，筛选出有用的集装箱；

所述评分模块用于按原料的需求等级，对原料运输的完成情况进行评分；

所述模型构建模块用于构建集装箱运输计划生成模型；具体执行如下步骤：

步骤S51，构建集装箱运输计划模型的目标函数，所述目标函数包含两部分：最小化运输计划总运力和最小化需求完成度惩罚成本；

步骤S52，定义决策变量，表示第i个集装箱在计划时间j时进行运输为1，否则为0，其中i表示集装箱索引，j表示运输时间索引；

步骤S53，定义模型约束，包括：

(1)定义最小化运输总成本，表示计划天数范围内所有计划运输的集装箱数量，其中为集装箱集合，M为计划周期集合；

(2)定义最小化惩罚总成本（），表示当第i个集装箱在计划时间j时进行运输，获得集装箱种类的惩罚成本和运输计划时间点的惩罚成本；

(3)建立集装箱使用限制约束，同一计划时间范围内，每个集装箱最多允许运输一次；

(4)建立指定需求原料运输约束，计划时间范围内，集装箱运输计划满足所有原料的需求时间和需求数量要求；

(5)建立指定集装箱运输约束，在计划时间范围内，集装箱运输计划包含指定集装箱，运输时间满足需求时间限制；

(6)建立运力限制约束，在计划时间范围内，每个时间点的集装箱运输计划总量小于该时间点的运力限制；

所述模型求解模块用于求解集装箱运输计划生成模型，若有最优解，输出当前最优解即最优集装箱运输计划；若无最优解，松弛模型约束运力限制，给出无运力限制下的最优集装箱运输计划，并反馈运力不足提示信息。