前言

隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，我國電子商務(wù)等產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展高峰。為減少訂單履行成本，滿足客戶多樣化需求，增強(qiáng)核心競爭力，主流電商企業(yè)紛紛加大對倉儲物流的投資力度，這為倉儲業(yè)的發(fā)展帶來了廣闊的發(fā)展空間。

與此同時，業(yè)務(wù)需求則呈現(xiàn)出復(fù)雜化的趨勢，加之行業(yè)競爭愈演愈烈，人力倉儲業(yè)的不足顯得愈發(fā)突出。針對此問題，數(shù)據(jù)魔術(shù)師團(tuán)隊耗費(fèi)將近一年的時間，開發(fā)了這款智能倉儲AGV調(diào)度優(yōu)化仿真平臺，其可以對輸入的倉庫布局、AGV 數(shù)量與速度，結(jié)合實際生產(chǎn)的訂單產(chǎn)生情況及調(diào)度策略，進(jìn)行倉儲管理系統(tǒng)運(yùn)行過程的可視化仿真模擬，實時追蹤 AGV 與貨架的狀況，并自動計算出該系統(tǒng)的運(yùn)行效率指標(biāo)。

開發(fā)目的

協(xié)助企業(yè)布局倉儲系統(tǒng)

該仿真平臺盡可能全面地考慮了倉儲管理在實際中的各種約束條件，能夠模擬倉庫的布局與分區(qū)、AGV 小車的指派及行進(jìn)決策，幫助企業(yè)在建設(shè)新的生產(chǎn)系統(tǒng)之前，做好比較詳盡的規(guī)劃。

作為仿真項目的結(jié)果，平臺提供的仿真數(shù)據(jù)報告能夠較為準(zhǔn)確地評價整體工作效率，從而輔助企業(yè)進(jìn)行有效決策，確定最佳的倉庫設(shè)計，或?qū)ω浖懿季帧①Y源配置、派送策略等進(jìn)行必要的更改，最終達(dá)到降低成本，減少服務(wù)響應(yīng)時間，擴(kuò)大企業(yè)再生產(chǎn)的目的。

協(xié)助研究人員測試算法

同時，平臺也解決了智能調(diào)度算法領(lǐng)域研究人員的測試痛點(diǎn)，為其開發(fā)、檢驗算法效率提供了可能?；谄脚_搭建的可視化界面，研究人員可以調(diào)用不同類型的算法進(jìn)行測試，改進(jìn)存在的缺陷，并基于此進(jìn)一步開發(fā)新的 AGV 調(diào)度算法，以更直觀的方式將設(shè)計的模型呈現(xiàn)給涉眾。

技術(shù)路線

為了實現(xiàn)開發(fā)目標(biāo)，團(tuán)隊使用了一系列的研究方法進(jìn)行探索，具體歸納為以下的技術(shù)路線圖：

現(xiàn)有功能

目前階段，團(tuán)隊研發(fā)的 AGV 調(diào)度仿真平臺已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下基本功能：

01 模型建立階段

可自定義的倉庫布局

平臺提供了可自定義的倉庫布局，目前已經(jīng)能夠滿足貨架數(shù)量在上千量級倉庫 AGV 調(diào)度的模擬。

針對企業(yè)具體的需求，借助第三方地圖定制器 Tiled 可以快速實現(xiàn)倉庫初始布局的設(shè)定工作。倉儲系統(tǒng)內(nèi)裝載點(diǎn)、貨架這類關(guān)鍵設(shè)施的數(shù)量、位置均可根據(jù)使用者的具體需求，實現(xiàn)個性化的定制。

訂單生成與接收

訂單支持兩種方式的生成。

一方面，系統(tǒng)可以按照客戶的運(yùn)營邏輯設(shè)置參數(shù)，隨機(jī)生成訂單；另一方面，企業(yè)也可以將自身的實際訂單數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，從而更準(zhǔn)確地模擬倉儲系統(tǒng)的實際運(yùn)行。

每一筆訂單包含一種或多種數(shù)量不同的、需要運(yùn)輸?shù)呢浧?，訂單生成后，AGV 小車會自動前往相應(yīng)的裝載點(diǎn)接收訂單。訂單生成位置、訂單生成間隔和小車裝卸貨的速度等系統(tǒng)配置均可根據(jù)使用者的需求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，實現(xiàn)了高度定制化。

02 模型運(yùn)行階段

貨架狀態(tài)可視化

模擬界面貨架內(nèi)顏色的變化，使得使用者能夠迅速掌握各個貨架的狀態(tài)。隨著貨架上不斷地添加存貨，貨架將從無貨變?yōu)辄S色。當(dāng)貨架已滿時，顯示區(qū)將自動轉(zhuǎn)為紅色。

此外，在數(shù)據(jù)界面我們還提供了更詳細(xì)的貨架信息，拖動滾動條即可很方便地瀏覽特定貨架的容量和當(dāng)前裝載量。

訂單路線可追蹤

AGV 小車在裝載點(diǎn)接到訂單后，開始按照指定派送策略進(jìn)行送貨，由空閑（綠色）變?yōu)槊β担S色）。同時，每輛小車上都會顯示下一個目標(biāo)貨架的編號。訂單派送的順序可以在數(shù)據(jù)界面相應(yīng)的位置顯示，方便使用者追蹤每筆訂單的派送順序和狀態(tài)。

派送效率可評估

在數(shù)據(jù)面板，平臺提供有派送路線總長度、每筆訂單平均派送時間以及平均空閑時間等一系列指標(biāo)，為使用者分析倉儲物流的派送效率提供了便利。

03 策略優(yōu)化

可供選擇和比較的優(yōu)化策略

針對關(guān)鍵、復(fù)雜的 AGV 路徑優(yōu)化問題，平臺采取了智能搜索技術(shù)、元啟發(fā)式算法、動態(tài)優(yōu)化算法、群體智能算法等對 AGV 派送策略進(jìn)行組合優(yōu)化。

操作面板當(dāng)前支持多種策略的調(diào)用，只須點(diǎn)擊下拉列表即可在多種指派、配送和等待策略間快速切換。既方便了企業(yè)直觀了解智能優(yōu)化算法帶來的效益提升空間，也為算法設(shè)計者進(jìn)一步評估和提高優(yōu)化算法的效率提供了可能。

未來，系統(tǒng)將進(jìn)一步融入深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法，以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行組合優(yōu)化，盡可能實現(xiàn)倉庫貨架、出入口、 AGV 位置的有效優(yōu)化，有效增加WMS系統(tǒng)工作性能，降低企業(yè)成本。

多AGV防撞機(jī)制

由于倉儲系統(tǒng)選用了 AGV 無人駕駛小車來實現(xiàn)貨物的派送，在距離很近的情況下，全自動化的 AGV 行進(jìn)可能會出現(xiàn)相互干擾或者造成死鎖的情況。針對可能出現(xiàn)的 AGV 相撞事件，我們設(shè)計了相應(yīng)的防撞機(jī)制以避免這類事件，從而最大程度降低 AGV 之間的干擾、沖突甚至死鎖。

擬實現(xiàn)的功能

在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，團(tuán)隊將繼續(xù)推進(jìn)該 AGV 仿真平臺的建設(shè)，推出更優(yōu)質(zhì)的版本，載入更多更豐富的策略和算法，不斷推動優(yōu)化實施決策計算速度優(yōu)化，為大家?guī)砀憬莺蛡€性化程度更高的仿真平臺，實現(xiàn)以下功能：

• 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助決策：使用大數(shù)據(jù)技術(shù)、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)等方法，對問題透徹分析建模，挖掘倉儲訂單與貨物派送的關(guān)鍵信息。加大搜索空間與統(tǒng)計學(xué)習(xí)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)決策的效率。

• 實時決策與優(yōu)化：使用中心實時決策的高性能計算服務(wù)器，輔助云計算服務(wù)，以及 AGV 移動端計算的資源進(jìn)行實時決策計算優(yōu)化，切實增強(qiáng)系統(tǒng)計算性能，降低系統(tǒng)響應(yīng)時間。

• 倉庫布局智能優(yōu)化：運(yùn)用多種啟發(fā)式搜索算法、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法，以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行倉庫布局優(yōu)化、調(diào)度策略優(yōu)化、放貨分區(qū)優(yōu)化，盡可能實現(xiàn)倉庫貨架、出入口、 AGV 位置的有效優(yōu)化，有效增加 WMS 系統(tǒng)工作性能，降低企業(yè)成本。

• 界面優(yōu)化：完善可視化界面，使得測試報告涵蓋大量關(guān)鍵統(tǒng)計信息；提高模型的可交互性，開發(fā)便于上手的地圖編輯和運(yùn)行參數(shù)輸入功能。

• 個性化服務(wù)：根據(jù)企業(yè)不同需求，提供個性化服務(wù)，以期實現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)。