CN102236825B - 一种机场货运物流***的输送机任务调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机场货运物流***的输送机任务调度方法，该方法包括如下步骤：(1)根据输送机任务的优先级，将输送机的任务排序；(2)将整条输送线的任务分解为每个输送机的单步任务；(3)根据单步任务在输送机上执行的步骤，定义任务的单步状态；(4)对于出入同时进行的任务，确定任务经过的公共路径，通过对低优先级任务通过公共路径的时间和高优先级任务到达公共路径的时间进行比较，判断低优先级的任务是否可以优先通过公共路径。本发明通过动态地对输送机任务进行分析处理，使低优先级的任务尽可能和高优先级任务并行处理，提高了机场货运物流***的输送机输送集装器的效率，扩大了机场货运物流***处理货物的能力。

Description

一种机场货运物流***的输送机任务调度方法

技术领域

本发明涉及任务调度，具体地，涉及一种机场货运物流***的输送机多任务并行实时处理的调度方法。

背景技术

机场货运物流***是航空货运地面货物处理的主要***，机场货运物流***的货物输送部分包括平面输送设备(输送机)和移动输送设备(升降式转运车和巷道堆垛机)。大型机场货运物流***输送部分运行模式一般分为手动、单机自动、全自动，在全自动模式下，集装器的输送是由计算机监控***根据输送任务调度，指挥PLC控制输送设备运行，完成输送任务。目前，国内大型机场货运物流***输送部分大多数都运行在单机自动模式下，很少有采用计算机监控的全自动运行***。大型机场货运物流***集装区输送机设计一般需要满足同时处理多个集装板箱的出入输送，输送机任务调度是一个比较复杂的问题，输送机任务调度直接影响到物流***处理货物的能力。

对于机场货运物流***输送机任务调度的方法很少有文献描述，现有技术中主要存在两种方法，一种是顺序调度法，其严格按照优先级顺序，串行调度执行各项任务，每条任务执行完，再执行下一条任务，但由于这种调度方法耗时太长、效率太低，在实际应用中一般不会使用；另一种是按优先级并行调度方法，其根据优先级，对没有路径冲突的正逆向任务，并行调度处理，当优先级低的指令到达优先级高的逆向任务通过的路径时，等待优先级高的逆向任务先执行，这种方法在处理多种任务并行、布置比较复杂、正逆向任务比较多的情况下，低优先级的任务处理缓慢，存在费时长、效率不高的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种在多任务并行时可以提高机场货运物流***的输送机利用率、节省时间、提高机场货运物流***处理货物能力的输送机任务调度方法。

实现上述目的的技术方案如下：

一种机场货运物流***的输送机任务调度方法，该方法包括如下步骤：

(1)根据输送机任务的优先级，将输送机的任务排序；

(2)将整条输送线的任务分解为每个输送机的单步任务；

(3)根据单步任务在输送机上执行的步骤，定义任务的单步状态；

(4)对于出入同时进行的任务，确定任务经过的公共路径，通过对低优先级任务通过公共路径的时间和高优先级任务到达公共路径的时间进行比较，判断低优先级的任务是否可以优先通过公共路径。

进一步地，所述输送机任务的优先级确定方法为：首先将任务按紧急程度排序，对于紧急程度相同的任务，再按生成顺序排序，最终的得到输送机任务按优先级排序的队列。

进一步地，对于出入同时进行的任务，确定任务经过的公共路径，如果低优先级任务通过公共路径的时间小于高优先级任务达到公共路径的时间，则低优先级任务可以优先通过公共路径。

进一步地，该调度方法具体包括如下步骤：

步骤1，取出输送机任务，将输送机的全部任务按优先排序，得到输送机任务按优先级排序的队列M，按顺序取出一条任务M_i进行下一步调度处理；

步骤2，确定取出的输送机任务是否需要调度处理；

输送机任务的单步状态用S表示，定义为未处理、占位、等待发送指令、指令已发送、单步完成，分别用0、1、2、3、4表示，判断任务单步状态，如果任务单步中有状态为等待发送指令S_j＝2的单步，表示该条任务调度处理已经完成，该任务当前不需要调度处理，返回步骤1，取下一条任务M_i+1进行调度处理；如果任务单步中没有状态为等待发送指令S_j＝2的单步，取出状态为占位S_j＝1的单步和下一单步，分别用T_k表示和T_k+1表示，进行下一步调度处理；

步骤3，判断输送机状态；

输送机状态用D表示，定义为全自动、自动停止、非自动，分别用0，1，2表示。输送机任务的单步T_k经过的输送机状态用D_m表示，判断输送机当前任务M_i的当前单步T_k经过的输送机状态D_m和下一单步T_k+1经过的输送机状态D_m+1是否为全自动，如果D_m＝0并且D_m+1＝0，进行下一步调度处理；如果D_m≠0或者D_m+1≠0，返回步骤1，取下一条任务M_i+1进行调度处理；

步骤4，判断输送机占位；

输送机占位是指经过输送机的任务单步状态为S_j＝1，判断输送机当前任务M_i的下一单步T_k+1经过的输送机是否被其他任务占位，如果没有占位，进行下一步调度处理；如果有占位，返回步骤1，取下一条任务M_i+1进行调度处理；

步骤5，判断是否有逆向任务；

判断下一单步T_k+1经过的输送机是否有和当前调度任务M_i输送方向相反，并且优先级比该任务优先级高的未执行任务，以及优先级比该任务优先级低的正在执行的任务，如果没有，当前任务M_i可以执行，修改当前单步T_k状态为等待发送指令状态S_k＝2，修改下一步单步T_k+1状态为占位S_k+1＝1，进入发送指令模块；如果有，进入下一步调度处理。

步骤6，计算公共路径、等待时间和通过时间，本步骤包括以下小步：

(1)取出经过下一输送机和当前调度任务M_i方向相反，并且优先级比当前任务高的所有未完成任务和优先级比当前任务低的正在执行的任务，并按优先级排序，这一部分任务定义为当前任务M_i的逆向任务，用Q表示；

(2)将当前任务M_i的等待时间t_Mw清零，即t_Mw＝0；

(3)取一条逆向任务Q_n，计算当前任务M_i和逆向任务Q_n经过的公共路径，用P表示，P是包含若干个输送机的集合；

(4)取出逆向任务Q_n单步状态为占位S_x＝1的单步所经过的输送机W；

(a)如果输送机W包含于公共路径集合P，当前任务M_i无法执行，计算出当前任务M_i等待逆向任务Q_n通过公共路径的时间t_Qp；如果本次计算的等待时间t_Qp大于当前任务保存的等待时间t_Mw，用本次计算的等待时间t_Qp更新当前任务保存的等待时间t_Mw，即t_Mw＝t_Qp；否则不更新；

(b)如果输送机W不包含于公共路径集合P，并且逆向任务Q_n的优先级比当前任务M_i的优先级高，求出逆向任务Q_n到达公共路径的时间t_Qr；判断当前任务M_i通过公共路径的时间t_Mp是否小于逆向任务Q_n到达公共路径的时间t_Qr，如果t_Mp≥t_Qr，则更新当前任务M_i的等待时间t_Mw为逆向任务Q_n到达公共路径的时间t_Qr加上逆向任务Q_n通过公共路径的时间t_Qp即t_Mw＝t_Qr+t_Qp；如果t_Mp＜t_Qr则不更新t_Mw；

(c)如果输送机W不包含于公共路径集合P，并且逆向任务Q_n的优先级比当前任务M_i的优先级低，不判断处理；

(5)取下一条逆向任务Q_n+1，重复(3)，(4)步骤，判断是否需要更新当前任务M_i的等待时间t_Mw；

(6)所有的逆向任务循环处理完后，如果当前任务M_i的等待时间t_Mw为0，则当前任务M_i可以执行当前单步T_k，修改当前任务M_i的当前单步T_k的状态为等待发送指令S_k＝2，修改当前任务M_i的下一步单步T_k+1的状态为占位S_k+1＝1，进入发送指令模块等待发送指令；

步骤7，取下一条任务M_i+1，重复步骤2至步骤6进行调度处理；

步骤8，待调度处理的任务M中的所有任务都调度处理完后，返回步骤1，重新初始化输送机的任务队列，进行下一轮调度处理。

以下是对上述调度方法中所涉及的部分概念的解释说明：

1、任务单步状态：根据调度需要，输送机任务单步状态分为未处理、占位、等待发送指令、指令已发送、单步完成，分别用0，1，2，3，4表示。

2、多项任务公共路径：多项任务还没有完成部分通过的公共输送机。在输送机任务执行过程中，随着单步任务的不断完成，多项任务公共路径在不断发生变化，任务每执行一步，都需要重新判断。

3、任务进入公共路径的等待时间：如果低优先级的任务到达公共路径时，高优先级任务还没有通过公共路径，低优先级任务等待高优先级任务通过公共路径的时间即为任务进入公共路径的等待时间。

4、任务通过公共路径的时间：任务从进入公共路径到离开公共路径的时间。

本发明的有益效果如下：

1、通过提出正逆向任务的公共路径、任务等待时间、通过公共路径的时间等概念，有效的提高了单条输送线上出入任务同时存在时的输送机处理任务能力，避免了出入任务的路径冲突和死锁。

2、通过动态地对输送机任务进行分析处理，使低优先级的任务尽可能和高优先级任务并行处理，提高了机场货运物流***的输送机输送集装器的效率，扩大了机场货运物流***处理货物的能力，尤其对于布置比较复杂，正逆向输送任务比较多的情况下，其有益效果更加明显，对输送***的输送效率有较大提高。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为机场货运物流***一条集装货物输送线的平面示意图。

具体实施方式

实施例1

以某机场货运物流***一条集装货物输送线为例，说明本发明的一种机场货运物流***的输送机任务调度方法。如图1所示，其中显示了某机场货运物流***一条集装货物输送线的平面图。

图中所示编号“3300”等表示输送台编号，前两位表示输送机所在的列值，后两位表示输送机所在的行值。

为了表述简单清楚，假设当前输送线有4条任务，当前都处在起点位置，它们的输送路径分别是：

任务1：货架→3111→3110→3109→3108→3107→3207→3307→3407

任务2：3300→3301→3302→3303→3304→3305→3306→3307→3308→3309→3310→3311→货架

任务3：货架→3111→3110→3109→3108→3107→3207→3307→3306→3305→3205

任务4：3405→3305→3306→3307→3308→3309→3311→货架

4条任务的优先级关系是“任务1＞任务2＞任务3＞任务4”。

假设输送任务经过每一个输送台的时间都为单位1，任务输送过程中输送机的状态始终是全自动。下面比较顺序调度、按优先级并行调度方法和本发明调度方法完成这4条任务花费的时间，如下表所示：

下面对3种调度方法调度处理4条任务的过程进行描述。

1、顺序调度方法：严格按照优先级顺序，串行调度执行4条任务，每条任务执行完成后，再执行下一条任务。这种方法处理任务花费的时间最长，达到38个单位时间。在实际应用中，由于这种调度方法耗时太长，效率太低，一般不会使用。

2、按优先级并行调度方法：根据优先级，对没有路径冲突的正逆向任务，并行调度处理，当优先级低的指令到达优先级高的逆向任务通过的路径时，等待优先级高的逆向任务先执行。

(1)任务1优先级最高，执行过程中不需要等待其他任务，任务1花费的时间是8个单位时间。

(2)任务2在路径“3300--3306”这段时，没有比它优先级高的逆向任务，这段路径可以不间断的连续执行，需要6个单位时间。当任务2到达3306输送台时，任务1到达3207输送台，3307输送台时任务1和任务2的公共路径，任务2需要等待任务1先经过3307输送台。任务2需要在3306输送台等待2个单位时间，任务1才能通过3307输送台。任务2经过路径“3307--货架”需要5个单位时间。因此，完成任务2需要的时间为(6+2+5)＝13个单位时间。

(3)任务3需要等待任务1离开3111输送台后，才能执行从货架到3111输送台，需要等待2个单位时间。任务3在路径“货架--3207”这段时，没有比它优先级高的逆向任务，可以不间断的执行，需要6个单位时间。任务3到达3207输送台时，任务2在3306输送台，任务3需要等待任务2通过它们的公共路径3307输送台，需要等待2个单位时间。任务3经过路径“3307--3205”这段时，没有比它优先级高的逆向任务，需要4个单位时间。因此，完成任务3需要的时间为(2+6+2+4)＝14个单位时间。

(4)任务4需要等待任务3通过它们的公共路径3305输送台的时间(2+6+2+4)＝14个单位时间。任务4开始输送后，再没有比它优先级高的逆向任务，需要8个单位时间。因此，完成任务4需要的时间为(2+6+2+4+8)＝22个单位时间。

使用上述方法完成4条任务的总时间为22个单位时间。

3、本发明的输送机任务调度方法：任务1、任务2、任务3的调度处理和“按优先级并行调度方法”的调度处理结果相同。对于任务4，按照本发明的调度方法，进行如下步骤处理：

(1)当前步为3405，下一步为3305，经过下一步3305的比任务4优先级高的未执行的逆向指令有1条，为任务3。

(2)任务3和任务4的公共路径为“3305--3307”，任务3到达公共路径的时间t_Qr为8个单位时间(其中2个单位时间是任务3等待任务1离开3111输送台的时间，6个单位时间是任务3从货架到3207的时间)。任务4通过公共路径的时间t_Mp为4个单位时间。由于t_Mp＜t_Qr，任务4可以执行。

(3)任务4到达3306输送台时，经过下一步3307输送台的比任务4优先级高的未执行的逆向任务有2条，为任务1和任务3。

(4)任务1此时到达3110输送台，任务1到达公共路径的时间t_Qr为4个单位时间，任务4通过公共路径的时间t_Mp为2个单位时间由于t_Mp＜t_Qr，任务4可以执行。

(5)任务3此时还在货架，任务3到达公共路径的时间t_Qr为6个单位时间，任务4通过公共路径的时间t_Mp为2个单位时间由于t_Mp＜t_Qr，任务4可以执行。

因此，任务4在输送的过程中不需要等待，需要8个单位时间，这8个单位时间内，其他3条任务执行没有受到影响，达到了***并行处理任务的最大化。

按照本发明的调度方法，处理该4条任务需要的总时间为14个单位时间，比按优先级并行调度的方法减少了8个单位时间。

以上实例以某机场货运物流***某条输送线为例，选取了4条输送任务对本发明的调度方法进行了说明，其内容不是限定本发明的应用范围。在实际应用中，本发明的调度方法适合各种输送线的任务调度处理，对于布置比较复杂，正逆向输送任务比较多的情况下，其优点体现得更加明显，对输送***的输送效率有较大提高。

Claims (1)

1.一种机场货运物流***的输送机任务调度方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1，取出输送机任务，将输送机的全部任务按优先排序，得到输送机任务按优先级排序的队列M，按顺序取出一条任务M_i进行下一步调度处理；

步骤2，确定取出的输送机任务是否需要调度处理；

输送机任务的单步状态用S表示，定义为未处理、占位、等待发送指令、指令已发送、单步完成，分别用0、1、2、3、4表示，判断任务单步状态，如果任务单步中有状态为等待发送指令S_j＝2的单步，表示该条任务调度处理已经完成，该任务当前不需要调度处理，返回步骤1，取下一条任务M_i+1进行调度处理；如果任务单步中没有状态为等待发送指令S_j＝2的单步，取出状态为占位S_j＝1的单步和下一单步，分别用T_k表示和T_k+1表示，进行下一步调度处理；

步骤3，判断输送机状态；

输送机状态用D表示，定义为全自动、自动停止、非自动，分别用0，1，2表示；

输送机任务的单步T_k经过的输送机状态用D_m表示，判断输送机当前任务M_i的当前单步T_k经过的输送机状态D_m和下一单步T_k+1经过的输送机状态D_m+1是否为全自动，如果D_m＝0并且D_m+1＝0，进行下一步调度处理；如果D_m≠0或者D_m+1≠0，返回步骤1，取下一条任务M_i+1进行调度处理；

步骤4，判断输送机占位；

输送机占位是指经过输送机的任务单步状态为S_j＝1，判断输送机当前任务M_i的下一单步T_k+1经过的输送机是否被其他任务占位，如果没有占位，进行下一步调度处理；如果有占位，返回步骤1，取下一条任务M_i+1进行调度处理；

步骤5，判断是否有逆向任务；

判断下一单步T_k+1经过的输送机是否有和当前调度任务M_i输送方向相反，并且优先级比该任务优先级高的未执行任务，以及优先级比该任务优先级低的正在执行的任务，如果没有，当前任务M_i可以执行，修改当前单步T_k状态为等待发送指令状态S_k＝2，修改下一步单步T_k+1状态为占位S_k+1＝1，等待发送指令；如果有，进入下一步调度处理；

步骤6，计算公共路径、等待时间和通过时间，本步骤包括以下小步：

（1）取出经过下一输送机和当前调度任务M_i方向相反，并且优先级比当前任务高的所有未完成任务和优先级比当前任务低的正在执行的任务，并按优先级排序，这一部分任务定义为当前任务M_i的逆向任务，用Q表示；

（2）将当前任务M_i的等待时间t_Mw清零，即t_Mw＝0；

（3）取一条逆向任务Q_n，计算当前任务M_i和逆向任务Q_n经过的公共路径，用P表示，P是包含若干个输送机的集合；

（4）取出逆向任务Q_n单步状态为占位S_x＝1的单步所经过的输送机W；

（a）如果输送机W包含于公共路径集合P，当前任务M_i无法执行，计算出当前任务M_i等待逆向任务Q_n通过公共路径的时间t_Qp；如果本次计算的等待时间t_Qp大于当前任务保存的等待时间t_Mw，用本次计算的等待时间t_Qp更新当前任务保存的等待时间t_Mw，即t_Mw＝t_Qp；否则不更新；

（b）如果输送机W不包含于公共路径集合P，并且逆向任务Q_n的优先级比当前任务M_i的优先级高，求出逆向任务Q_n到达公共路径的时间t_Qr；判断当前任务M_i通过公共路径的时间t_Mp是否小于逆向任务Q_n到达公共路径的时间t_Qr，如果t_Mp≥t_Qr，则更新当前任务M_i的等待时间t_Mw为逆向任务Q_n到达公共路径的时间t_Qr加上逆向任务Q_n通过公共路径的时间t_Qp即t_Mw＝t_Qr+t_Qp；如果t_Mp＜t_Qr则不更新t_Mw；

（c）如果输送机W不包含于公共路径集合P，并且逆向任务Q_n的优先级比当前任务M_i的优先级低，不判断处理；

（5）取下一条逆向任务Q_n+1，重复(3)，(4)步骤，判断是否需要更新当前任务M_i的等待时间t_Mw；

（6）所有的逆向任务循环处理完后，如果当前任务M_i的等待时间t_Mw为0，则当前任务M_i可以执行当前单步T_k，修改当前任务M_i的当前单步T_k的状态为等待发送指令S_k＝2，修改当前任务M_i的下一步单步T_k+1的状态为占位S_k+1＝1，等待发送指令；

步骤7，取下一条任务M_i+1，重复步骤2至步骤6进行调度处理；

步骤8，待调度处理的任务M中的所有任务都调度处理完后，返回步骤1，重新初始化输送机的任务队列，进行下一轮调度处理。

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