[发明专利]一种基于粒子填充原理的集装箱装载过程优化方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子填充原理的集装箱装载过程优化方法，属于集装箱装载过程对空间的划分技术领域，包括集装箱，和若干尺寸不同的物体，所述物体填充在集装箱内，将待装载集装箱放置在三维空间坐标之上，用一定规格的粒子填充整个集装箱。解决了空间划分存在六选一的困扰，空间合并十分复杂的问题。

技术领域

本发明属于集装箱装载过程对空间的划分技术领域，具体涉及一种基于粒子填充原理的集装箱装载过程优化方法。

背景技术

三维装箱问题是一个具有复杂约束条件的NP-hard型问题，即在有限时间内找不到问题最优解。由于其复杂性和难度大，各种算法都是基于一定的假设之下，针对不同的实际情况，学者们提出不同的求解思路。其中包括采用三叉树数据结构来处理空间的算法以此来提高集装箱积载率，该算法描述为在实际装载过程中，总是将商品从里向外，从下往上摆放，因此我们也就可以将空间布局问题中的八叉树模型简化成三叉树模型。(三叉树，是指在树形结构中，每一个节点产生三个分支，而在每一个子节点又产生三个新的分支)。应用于装箱中即为：先对原始布局空间求解，此时原始布局空间为当前布局空间，对应于三叉树的根节点。按定序规则从可选布局物体中选择一个相对于当前布局最优的布局物体，并按照定位规则将其放入，这样原布局空间的剩余空间如图1和图2、剩余空间一，剩余空间二，剩余空间三…所示他们分别对应于三叉树根结点的左、中、右三个子节点。按照深度优先的原则分别对着三个独立布局空间重复上述分解过程，直至没有待布局物体满足要求时停止。由此，每个物体模型作为空间的一个节点，都将与之对应的原空间被划分为三个部分，该过程被称之为三叉树空间划分模型。

三叉树空间划分装载过程中：将物体一放入集装箱，划分空间；再放置物体二，再次对空间划分空间，不断循环，在划分空间中，实际上是存在于六种划分的方法，如图3所示，如果每次在物体放入之后都考虑空间划分的六选一问题，那么空间划分选择的算法复杂度为O(6ⁿ)。考虑到算法的复杂性在实际情况，只是选择其中的某一种空间划分方式来进行物体的装载研究。

较为常见的两种划分方法采用图3(a)的空间划分办法和Gehring等的算法采用图3(f)的划分办法。图3(a)的摆放顺序为以前一个物体为基准，按照先向上、再向旁边、最后向前的历遍方式，引进的是一种层的概念；图3(f)的摆放顺序为以前一个物体为基准，按照先向旁边、在向上面、最后向前的历遍方式。采用基于三叉树形式的空间划分，随着布局物体填充增多，一个个较大的空间不断的被分成较小的空间，解空间急剧膨胀，空间复杂度越来越强，因而造成计算效率较低与空间碎片化如图4。现有的算法中就提出对空间进行合并以此来提高装载率。空间划分层(水平方向上划分)来装叠,如图5、图13所示，前一层指的是装载物体放完之后前一层的状态,后一层是即将要放的层(为了提高利用率,将前一层中没利用的空间可以合并到后一层中来考虑)，如图5所示在物体摆入、空间分割的过程中，不断地对位置相邻的空间进行比较，按照空间合并规则把能够合并的空间重新整合，生成尺寸较大的空间，以便于物体更好的摆放，如图13所示，是对层与层空间之间进行空间合并的不同方案。

因此空间划分存在六选一的困扰，并且空间合并十分复杂。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于粒子填充原理的集装箱装载过程优化方法，以解决上述背景技术中提出的空间划分存在六选一的困扰，并且空间合并十分复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术手段：一种基于粒子填充原理的集装箱装载过程优化方法，包括集装箱，和若干尺寸不同的物体，所述物体填充在集装箱内，将待装载集装箱放置在三维空间坐标之上，用一定规格的粒子填充整个集装箱。

一种基于粒子填充原理的集装箱装载过程优化方法，包括集装箱，和若干尺寸、形状不同的物体，所述物体填充在集装箱内，将待装载集装箱放置在三维空间坐标之上，用一定规格的粒子填充整个集装箱，得到集装箱内粒子的中心坐标点形成一个三维数组，并将三维数组内的元素赋初值0，即集装箱内粒子空间为空载状态时，三维数组中的元素值用0来表示。