欠完备信息的在线货物码垛算法研究
这是一篇关于三维装箱,机器码垛,在线算法,蒙特卡洛树搜索的论文, 主要内容为为了提高货物装卸的效率,托盘作为物流业中最基本的集装单元,在物流行业中得到了广泛的应用。托盘装载问题(Pallet Loading Problem,PLP),即码垛问题,是指如何把货物装入托盘中以最大化托盘的利用率。随着国际贸易的发展和国内电商的迅速崛起,实物商品交易中买卖双方对物流时效性提出了越来越高的要求,对码垛系统的实时性要求提出了新的挑战。传统企业在进行货物的托盘码垛时,仍然依靠人工计算和操作,一些企业即使引进了码垛系统,也难以适应复杂的码垛情况,难以满足物流的实时性要求。因此,研究在线机器人混合码垛算法,实现机器人在线实时码垛,提高托盘的利用率和码垛效率,具有重要的现实意义。在线码垛由于货物顺序未知,在选择摆放位置时,不仅要考虑装箱方案当前的状态,还需要考虑该方案对未来货物的影响,因此如何设置合适的评价策略,在短时间内选出最合适的摆放位置,是在线码垛算法的关键;此外,机器码垛跟传统装箱问题不同,在计算摆放位置时,必须考虑方案的机器可操作性,如何在装箱过程中考虑机器码垛的约束,是在线码垛算法的另一个难点。针对物流企业面临的上述痛点和难点,本文提出了一种可实现托盘快速装载的在线混合码垛算法。该算法主要由三部分组成:第一部分是剩余空间的表示以及货物的放置,这一部分受到了码垛机械手的限制,着重对机械手在托盘码垛中所遇到的干涉情况进行了分析和规避;第二部分是迭代前瞻树搜索算法,先是基于概率对在线货物进行预测和选取,然后对货物的合法放置方式进行模拟试错,如此循环,直到将树结构模拟延伸至指定层数为止;第三部分是针对剩余货物的贪婪放置算法,在树结构的叶结点上,对剩余货物采用贪婪策略进行快速码垛以获得完整的码垛方案。第三部分结束之后,算法会将码垛结果从树结构的叶结点上传到根节点,于是根节点即可根据结果选出最佳的放置方式,另外为了保证贪婪结果的一般性,在每个叶结点都会进行多次贪婪采样并上传。本文选取LKK公司的248个真实订单数据进行测试。所提出的在线算法与离线算法相比,实验结果差距不大,都取得了不错的码垛效率和托盘利用率,成功实现了在线混合码垛,验证了本文算法的可行性和有效性。本文对各个实验组进行了比较,分析不同的评价策略对实验结果的影响程度,为在线码垛中如何选取合适的评价策略提供了思路和参考。最后,本文还对托盘的码垛过程和装载方案进行了三维可视化展示,实现了动态仿真。
取送一体化三维装箱与路径规划系统设计与实现
这是一篇关于取送一体化,边取边送,三维装箱,路径规划,食肉植物算法,物流运输的论文, 主要内容为许多行业的物流从传统的单一配送模式(单一的送货、单一的取货)逐渐向取送一体化配送模式靠拢,以达到降本增效的目的。但多数情况下在服务点都会产生大量的装货、卸货等操作,这可能会导致车厢内部的空间安排不合理、货物无法放置、成本增加等问题。所以在取送货期间,提前拟定货物的放置方案并安排合适路径,在非卸货点不重新移动车内货物,对于物流运输的整体效率提升非常关键,而当货物重大、易碎或危险时,遵守三维装卸约束就格外重要,以确保货物的安全搬运和保护。本文将取送货业务中的三维装载(3D-BPP)、取送货路径规划问题(PDP)相结合,拟提供一站式解决方案,工作与创新如下:(1)设计求解取送一体化三维装箱与路径规划问题的方案并建立模型。求解方案分为三维预装载阶段与路径规划阶段,并为两个阶段分别建立了模型,三维预装载阶段模型以取货点处货物占用最少车厢长度为目标,路径规划阶段模型以高空间利用率、低总成本为目标,并综合考虑了天气与路况、时间窗等因素。(2)三维预装载阶段求解。该阶段主要解决取货点处货物集的三维装箱问题;通过改进Pisinger树搜索进行三维装箱,构造一层层货物“墙”,针对树搜索流程设计了动态词典、墙体复制、墙体记忆、低空间利用率墙体再装填这四种功能组件以提高搜索质量、贴合业务需求,并改进了货物配对方式;取货点处货物集预装载后,占用的车厢空间转化为占用车厢总长度、最外层长度(可减少的长度)、最外层占用的车厢宽度。(3)路径规划阶段求解。该阶段的主要解决若干辆车的订单分配、路径规划问题,车辆经过一条受混合时间窗约束、装卸货约束、天气和道路影响的路线,完成所有取送订单需求;该阶段的解决方案是改进食肉植物算法的种群优化加个体局部搜索。通过基于混沌的任务分配和贪婪的随即构造生成初始种群,使用改进后食肉植物算法进行种群优化,针对算法设计了优劣度排序、自适应吸引、更改生长操作以贴合问题需求,并对个体使用局部搜索以探索邻域解,提高搜索精度,经过多次迭代之后,获得最终方案。(4)为验证方案在模型中的应用效果,采用公开数据集,将本方案与其它算法进行仿真并对比,实验结果显示,本方案能有效求解问题,具有较强的实用性。(5)根据取送一体化三维装箱与路径规划系统的架构、模块、数据库设计和具体业务需求,将系统分为货主、司机的移动端(APP)以及公司的后台管理员系统(Web),分别进行前后端开发及测试。经测试,系统功能的效果优秀,为取送货业务的实现提供了技术支撑。
跨境电商背景下多层次装箱优化策略研究
这是一篇关于跨境电商,三维装箱,多层次装箱,联合优化的论文, 主要内容为近年来,随着跨境电商的快速发展,进一步降低物流及运营成本成为跨境电商企业密切关注的问题。在跨境电商的出口业务中,针对企业需要先将货物进行装箱包装,然后将包装好的箱子进行集装箱装载这种多层次装箱的过程,本文提出了多种三维装箱优化策略,提高装箱的装载率,降低企业的成本。本文以跨境电商平台Z公司实际的货物出口业务为背景,针对货物需要经历打包装箱和集装箱装载两个阶段提出了同规格商品装箱优化策略和不同规格箱子集装箱优化策略。最后,将两阶段的装箱问题进行综合考虑,提出了多层次装箱联合优化策略。在同规格商品装箱优化策略中,建立了数学模型,并设计了同规格-启发式算法,通过算例分析得出,本文提出的装箱优化策略可以显著提高装箱包装的装载率,并降低包装成本,平均节约成本22.63%。在不同规格箱子集装箱装载优化策略中,本文建立了整数规划模型,设计了不同规格-启发式算法,通过算例分析得出,本文提出的优化策略可以显著提高集装箱的装载率,装载率平均提高9.2%。最后,基于跨境电商这种多层次三维装箱问题,本文提出了多层次装箱联合优化策略,建立了整数规划模型,并设计了联合优化算法,最后通过算例分析得出,本文提出的联合优化策略可以大大提高集装箱的装载率,相比两阶段装箱分开优化的结果,装载率平均增加6.9%。研究表明,本文提出的多种三维装箱优化策略可以帮助跨境电商企业在货物出口业务中,提高装箱的装载率,降低企业的成本,增加企业的收益。
取送一体化三维装箱与路径规划系统设计与实现
这是一篇关于取送一体化,边取边送,三维装箱,路径规划,食肉植物算法,物流运输的论文, 主要内容为许多行业的物流从传统的单一配送模式(单一的送货、单一的取货)逐渐向取送一体化配送模式靠拢,以达到降本增效的目的。但多数情况下在服务点都会产生大量的装货、卸货等操作,这可能会导致车厢内部的空间安排不合理、货物无法放置、成本增加等问题。所以在取送货期间,提前拟定货物的放置方案并安排合适路径,在非卸货点不重新移动车内货物,对于物流运输的整体效率提升非常关键,而当货物重大、易碎或危险时,遵守三维装卸约束就格外重要,以确保货物的安全搬运和保护。本文将取送货业务中的三维装载(3D-BPP)、取送货路径规划问题(PDP)相结合,拟提供一站式解决方案,工作与创新如下:(1)设计求解取送一体化三维装箱与路径规划问题的方案并建立模型。求解方案分为三维预装载阶段与路径规划阶段,并为两个阶段分别建立了模型,三维预装载阶段模型以取货点处货物占用最少车厢长度为目标,路径规划阶段模型以高空间利用率、低总成本为目标,并综合考虑了天气与路况、时间窗等因素。(2)三维预装载阶段求解。该阶段主要解决取货点处货物集的三维装箱问题;通过改进Pisinger树搜索进行三维装箱,构造一层层货物“墙”,针对树搜索流程设计了动态词典、墙体复制、墙体记忆、低空间利用率墙体再装填这四种功能组件以提高搜索质量、贴合业务需求,并改进了货物配对方式;取货点处货物集预装载后,占用的车厢空间转化为占用车厢总长度、最外层长度(可减少的长度)、最外层占用的车厢宽度。(3)路径规划阶段求解。该阶段的主要解决若干辆车的订单分配、路径规划问题,车辆经过一条受混合时间窗约束、装卸货约束、天气和道路影响的路线,完成所有取送订单需求;该阶段的解决方案是改进食肉植物算法的种群优化加个体局部搜索。通过基于混沌的任务分配和贪婪的随即构造生成初始种群,使用改进后食肉植物算法进行种群优化,针对算法设计了优劣度排序、自适应吸引、更改生长操作以贴合问题需求,并对个体使用局部搜索以探索邻域解,提高搜索精度,经过多次迭代之后,获得最终方案。(4)为验证方案在模型中的应用效果,采用公开数据集,将本方案与其它算法进行仿真并对比,实验结果显示,本方案能有效求解问题,具有较强的实用性。(5)根据取送一体化三维装箱与路径规划系统的架构、模块、数据库设计和具体业务需求,将系统分为货主、司机的移动端(APP)以及公司的后台管理员系统(Web),分别进行前后端开发及测试。经测试,系统功能的效果优秀,为取送货业务的实现提供了技术支撑。
跨境电商背景下多层次装箱优化策略研究
这是一篇关于跨境电商,三维装箱,多层次装箱,联合优化的论文, 主要内容为近年来,随着跨境电商的快速发展,进一步降低物流及运营成本成为跨境电商企业密切关注的问题。在跨境电商的出口业务中,针对企业需要先将货物进行装箱包装,然后将包装好的箱子进行集装箱装载这种多层次装箱的过程,本文提出了多种三维装箱优化策略,提高装箱的装载率,降低企业的成本。本文以跨境电商平台Z公司实际的货物出口业务为背景,针对货物需要经历打包装箱和集装箱装载两个阶段提出了同规格商品装箱优化策略和不同规格箱子集装箱优化策略。最后,将两阶段的装箱问题进行综合考虑,提出了多层次装箱联合优化策略。在同规格商品装箱优化策略中,建立了数学模型,并设计了同规格-启发式算法,通过算例分析得出,本文提出的装箱优化策略可以显著提高装箱包装的装载率,并降低包装成本,平均节约成本22.63%。在不同规格箱子集装箱装载优化策略中,本文建立了整数规划模型,设计了不同规格-启发式算法,通过算例分析得出,本文提出的优化策略可以显著提高集装箱的装载率,装载率平均提高9.2%。最后,基于跨境电商这种多层次三维装箱问题,本文提出了多层次装箱联合优化策略,建立了整数规划模型,并设计了联合优化算法,最后通过算例分析得出,本文提出的联合优化策略可以大大提高集装箱的装载率,相比两阶段装箱分开优化的结果,装载率平均增加6.9%。研究表明,本文提出的多种三维装箱优化策略可以帮助跨境电商企业在货物出口业务中,提高装箱的装载率,降低企业的成本,增加企业的收益。
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