[发明专利]一种基于组合启发式的三维集装箱装箱方法

说明书

本发明公开了一种基于组合启发式的三维集装箱装箱方法，首先基于三维集装箱的箱体构建三维坐标系，然后制定货物在集装箱内的摆放规则，接着根据货物不同的装箱要求多次模拟货物的装箱过程，最后分别统计多次模拟装箱过程中装入三维集装箱内的货物的总体积，并比较各个总体积的大小，输出装入三维集装箱内的货物的总体积最大的模拟装箱过程中的各货物的放置起始点，按照这些摆放起始点将对应的货物装入集装箱，从而实现集装箱装箱；优点是能够根据不同装箱要求的货物，在较短的时间内，给出三维集装箱装箱率最高的货物装箱方案，在保证装箱效率的基础上，装箱率较高。

技术领域

本发明涉及一种三维集装箱装箱方法，尤其是涉及一种基于组合启发式的三维集装箱装箱方法。

背景技术

目前，三维集装箱装箱问题通常描述为：如何将给定外部尺寸以及装箱要求(头装入、尾装入、携带托盘装入、上方不能放置其他货物装入和普通装入)的多件货物，装入一个长、宽和高已知的长方形集装箱(装载总体积已知)中，且货物之间互不发生嵌入关系，最终使装入集装箱中货物的总体积最大，此时集装箱的装载率最大。三维集装箱装箱问题是物流领域的经典问题，研究如何提高集装箱空间利用率，从而降低用户成本，提高用户利润，具有重要意义。

三维集装箱装箱问题是一典型的NP(非确定性多项式，non-deterministicpolynomial，缩写NP)难问题，传统的方法通常是采用精确算法求解该类问题。但是传统的精确算法只适合解决小规模、货物种类较少的三维集装箱问题，但是在实际应用中货物数量规模较大、货物种类较多、约束条件多时，容易发生“组合爆炸”的现象，很难在有限的时间内求得最优解。因此，目前国内外有学者将遗传算法、禁忌算法或者模拟退火算法应用于该问题的求解，在装箱效率方面取得了一定的成果。但是上述遗传算法、禁忌算法或者模拟退火算法这些算法在装箱过程中没有考虑货物不同的装箱要求，而在实际应用中，装入同一集装箱的货物经常会存在各种不同的装箱要求，当考虑这些因素时，上述这些算法的装箱率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种当货物存在多种不同的装箱要求时，在保证装箱效率的基础上，装箱率较高的基于组合启发式的三维集装箱装箱方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于组合启发式的三维集装箱装箱方法，包括以下步骤：

(1)以三维集装箱的箱体内部的左前方位于下方的顶角点作为坐标原点，从坐标原点开始向正后方，沿着三维集装箱箱体内部的边缘棱线，设置Y轴坐标系；从坐标原点开始向正右方向，沿着三维集装箱箱体内部的边缘棱线，设置X轴坐标系；从坐标原点开始向正上方向，沿着三维集装箱箱体内部的边缘棱线，设置Z轴坐标系，构建得到三维坐标系，并根据三维集装箱箱体内部尺寸确定三维集装箱箱体在三维坐标系中X轴、Y轴和Z轴的装箱极限坐标值；

(2)制定货物在集装箱内的摆放规则，货物外部形状分别为正方体或者长方体：将正向放置采用摆放方向编码1表示，横向放置采用摆放方向编码2表示，正竖向放置采用摆放方向编码3表示，横竖向放置采用摆放方向编码4表示，正侧向放置采用摆放方向编码5表示，横侧向放置采用摆放方向编码6表示；正向放置指的是货物放置时宽沿X轴方向，长沿Y轴方向，横向放置指的是货物放置时长沿X轴方向，宽沿Y轴方向,正竖向放置指的是货物放置时宽沿X轴方向，高沿Y轴方向，横竖向放置指的是货物放置时高沿X轴方向，宽沿Y轴方向,正侧向放置指的是货物放置时高沿X轴方向，长沿Y轴方向，横侧向放置指的是货物放置时长沿X轴方向，高沿Y轴方向；

(3)设置迭代总次数为T，T为大于等于20且小于等于100的整数，将当前迭代次数记为变量t，对变量t进行初始化，令变量t＝0；

(4)对待装箱的货物进行第t次模拟装箱，待装箱的货物的外部形状分别为正方体或者长方体，货物的长、宽和高已知，具体模拟装箱过程为：