RAWSim-O开源项目简介（一）背景介绍

机器人移动履约系统（RMFS）

RAWSim-O是Robotic Automatic Warehouse Simulation (for) Optimization的缩写，是一个开源RMFS项目。与传统的拣选仓库使用货架和输送机系统不同，RMFS系统核心组成部分是：

a) 可移动的架子，称为吊舱(pods)，上面存放着存货

b) 存储位置，表示存储吊舱的存储区域

c) 工作站，其中拣货订单项目从货舱（拣货站）拣货，补货订单存储到货舱（补货站）

d) 移动机器人，可以在吊舱下面移动，并将其运送到工作站

吊舱由机器人在库存区和工作站之间运输。图1显示了存储和拣货过程：补货订单到达后（由一个库存单位（SKU）的多个物理单位组成），机器人将选定的吊舱运送到补货站，补货员将物理单元（unit）储存在吊舱中。类似地，在接收到拣货订单（包括一组订单行，每个订单行对应一个SKU，具有完成订单行所需的相应单元）后，机器人将所选的吊舱运送到拣货站，拣货站在那里拣选订单行的物理单元（unit）。为了完成提货订单，可能需要几个吊舱，因为订单可能有多行。尽管吊舱通常包含多个SKU，但仅用一个吊舱完成提货订单的可能性很小。然后，吊舱在一个或多个工作站处理完后，将被机器人带回库存区域的存储位置。

图1：RMFS系统核心组成部分

决策问题

在RMFS系统中，各种优化和分配问题需要实时解决。该系统旨在使工作站的工人保持忙碌，同时尽量减少资源（如机器人）来完成收到的拣货订单。这些问题包括：

a) 机器人的任务、路径、和运动规划

b) 工作站工作流程管理

c) 资源分配问题，系统的资源规划、供应和分配给系统的其他组件

资源分配问题不能看作是一个全局优化问题，而应该看作是一组子问题，这些子问题应该用专门的方法来解决，以使决策能够在在线电子商务环境中进行。以下简要介绍这些决策问题：

订单分配

补货订单分配（ROA）：将补货订单分配给补货站

拣货订单分配（POA）：将拣货订单分配给拣货站

任务创建

---吊舱选择

    补货吊舱选择（RPS）：选择吊舱来存储一个补货订单

    拣货吊舱选择（PPS）：选择吊舱用于在拣选站拣选分配的订单

---吊舱存储分配（PSA）：将一个可用的存储位置分配给一个需要返回库存区的吊舱

任务分配（TA）

分配任务创建中的任务和附加的支持任务（如机器人空闲）

路径规划（PP）

机器人执行路径规划

工作站激活（SA）

控制站点的活动时间（例如，根据工作班次或模拟“跳线”选取器（可分配以允许临时增加吞吐量）关闭一些站点）

方法管理（MM）

运行系统中控制机制的交换（例如，在运行期间用不同的控制器替换PSA控制器，以适应不断变化的条件）

上述操作问题的决策是相互关联的。在这里，我们列举两种决策问题之间的关系，它们可能利用协同效应或破坏彼此的效果

POA and PPS

一个目标是最大限度地提高每个处理吊舱（称为堆垛）的平均拣选数量；换句话说，堆垛越高，拣选站需要的吊舱就越少。因此，PPS中订单的pod选择取决于其他订单的拣选站的选择。如果相似的订单被分配到同一个拣货站，可以选择一个吊舱来最大化拣货数量。

PSA, TA and PP:

一个目标是最小化机器人完成所有订单的行程时间，从而减少达到一定吞吐量所需的机器人数量。为此，选择的pods存储位置会影响任务分配和路径查找的性能，因为吊舱存储为就会发生变化。