多飞机配载平衡优化方法、系统及设备与流程

1.本发明属于数据预测领域，具体涉及了一种多飞机配载平衡优化方法、系统及设备。


背景技术：

2.随着物流水平的提高，空运凭借其快速、便捷的优势已经逐步成为主要的物流、交通运输方式之一。随着生活水平的提高，每天都有大量的货物在机场集散，已经不能像从前那样每天都只用一架飞机即可将所有货物统一进行装载并运走。每天的运量均需要配给多架飞机进行运输，若所有货物不进行规划均直接向飞机中进行装载装满一架再装下一架则容易导致各飞机重心偏移过大存在安全隐患的问题。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的上述问题，即现有的飞机装载方式都是装载装满一架再装下一架则容易导致各飞机重心偏移过大存在安全隐患的问题，本发明提供了一种多飞机配载平衡优化方法，所述方法包括：步骤s100，获取运输任务内容和可选机型数据；步骤s200，基于所述可选机型数据，预设每种机型的预设飞机重心（center of gravity）；步骤s300，基于所述运输任务内容，确定选用飞机数量；步骤s400，基于所述选用飞机数量，设定预配载平衡计划；所述预配载平衡计划包括飞机机型、各选用飞机机型对应的数量和货物的分装方式；所述预配载平衡计划的飞机重心均处于预设的负载包线中；步骤s500，对所述预配载平衡计划，分别计算预计重心偏移量；步骤s600，更换另一预配载平衡计划，重复步骤s400-步骤s500的方法，选取每个飞机的重心偏移量处于重心包线范围内且加权重心偏移量取值最小的预配载平衡计划，获得多飞机配载平衡计划。
4.在一些优选的实施方式中，所述可选机型数据，包括可选用的飞机的原始重心包线、客舱待配载布局图和货舱待配载布局图。
5.在一些优选的实施方式中，所述运输任务内容，包括货物数量、每个货物的质量和每个货物的体积。
6.在一些优选的实施方式中，所述飞机重心，其获得方法为：其获得方法为根据配载手册对所有可选机型数据标注。在一些优选的实施方式中，所述选用飞机数量，其确定方法包括：基于所述运输任务内容，设定选用的所有机型为可选机型数据中的最大机型，需要的飞机数量为最小飞机数量；基于所述运输任务内容，设定选用的所有机型为可选机型数据中的最小机型，需
要的飞机数量为最大飞机数量；基于所述最小飞机数量作为初始的飞机数量方案；计算飞机逐1增加飞机数量，每增加1个飞机数量获得新的飞机数量方案；计算每个飞机数量方案的预估总油耗；基于所述预估总油耗绘制飞机数量-预估总油耗曲线图，在所述曲线图中，搜索斜率拐点对应的飞机数量方案，即为选定的选用飞机数量。
7.在一些优选的实施方式中，所述加权重心偏移量，其获得方法为：根据飞机的机型大小预设权重；将每个飞机的中心偏移量的绝对值乘以所述预设权重，获得加权重心偏移量。
8.在一些优选的实施方式中，所述预计重心偏移量，其计算方法为：其中，表示第i个飞机的重心偏移量，表示空机质量，表示空机状态下空机重心到重心基准点的力臂，表示飞机燃油重量，表示飞机燃油重心到重心基准点的力臂，表示第j个货物的质量，表示第j个货物重心到重心基准点的力臂，表示平均气动弦前缘到基准点的距离，表示平均气动弦长，表示理想重心位置。
9.在一些优选的实施方式中，所述预计重心偏移量，在调整预配载平衡计划时遵循体积约束和载重约束；其中，表示分配给第i个飞机的货物总重量，表示第i个飞机的最大载重量，表示分配给第i个飞机的货物总体积，表示第i个飞机的最大货物容量，和分别表示第i个飞机和第h个飞机的载重权重，表示预设的负载偏差系数。
10.本发明的另一方面，提出了一种多飞机配载平衡优化系统，所述系统包括：待调配信息获取模块，配置为获取运输任务内容和可选机型数据；理想重心标定模块，配置为基于所述可选机型数据，预设每种机型的预设飞机重心；飞机数量确定模块，配置为基于所述运输任务内容，确定选用飞机数量；预配载平衡计划设置模块，配置为基于所述选用飞机数量，设定预配载平衡计划；所述预配载平衡计划包括飞机机型、各选用飞机机型对应的数量和货物的分装方式；所述预配载平衡计划的飞机重心均处于预设的负载包线中；重心偏移量计算模块，配置为对所述预配载平衡计划，分别计算预计重心偏移量；配载平衡计划确定模块，配置为更换另一预配载平衡计划，重复预配载平衡计划设置模块和重心偏移量计算模块的功能，选取每个飞机的重心偏移量处于重心包线范围内且加权重心偏移量取值最小的预配载平衡计划，获得多飞机配载平衡计划。
11.本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的多飞机配载平衡优化方法。
12.本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的多飞机配载平衡优化方法。
13.本发明的有益效果：（1）本发明通过在分配各个飞机配载平衡任务前，对选用多少架飞机进行预先分配，综合油耗和多个飞机平衡状况，充分保障了存在大量运输任务时的多个飞机的平衡和安全平衡。
附图说明
14.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本发明实施例中多飞机配载平衡优化方法的流程示意图；图2是本发明实施例中飞机重心的示意图；图3是本发明实施例中设定预配载平衡计划的效果示意图；图4是本发明实施例中对预配载平衡计划的重心进行估算的效果示意图；图5是本发明实施例中确定预配载平衡计划后的效果示意图；图6是本发明实施例中预配载计划的操作界面的示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
16.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
17.本发明提供一种多飞机配载平衡优化方法，本方法通过在分配各个飞机配载平衡任务前，对选用多少架飞机进行预先分配，综合油耗和多个飞机平衡状况，充分保障了存在大量运输任务时的多个飞机的平衡和安全平衡。
18.为了更清晰地对本发明多飞机配载平衡优化方法进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各步骤展开详述。
19.本发明第一实施例的多飞机配载平衡优化方法，包括步骤s100-步骤s600，各步骤详细描述如下：本发明的一种多飞机配载平衡优化方法，所述方法包括：步骤s100，获取运输任务内容和可选机型数据；在本实施例中，所述运输任务内容，包括货物数量、每个货物的质量和每个货物的体积；所述可选机型数据，包括可选用的飞机的原始重心包线、客舱待配载布局图和货舱待配载布局图。
20.步骤s200，基于所述可选机型数据，预设每种机型的预设飞机重心；重心(center of gravity) 重心cg是飞机重力的作用点，通常以平均空气动力弦(mac)的百分比来表示。重心的位置占平均空气动力弦%=(重心投影距平均空气动力弦前端的长度/平均空气动力弦长) x100%。 0％mac（lemac）的重心位于mac的最前沿， 而100％mac(temac)的重心将位于mac的后缘。例如说某 架飞机的重心位置为21.5%mac，就是说飞机的重心位置在飞机mac（位置不变）的从前到后的21.5%的位置，如图2所示。在本实施例中，所述飞机重心，其获得方法为根据配载手册对所有可选机型数据标注。
21.根据所选机型的配载手册对预设飞机的重心步骤s300，基于所述运输任务内容，确定选用飞机数量；在本实施例中，所述选用飞机数量，其确定方法包括：基于所述运输任务内容，设定选用的所有机型为可选机型数据中的最大机型，需要的飞机数量为最小飞机数量；基于所述运输任务内容，设定选用的所有机型为可选机型数据中的最小机型，需要的飞机数量为最大飞机数量；基于所述最小飞机数量作为初始的飞机数量方案；计算飞机逐1增加飞机数量，每增加1个飞机数量获得新的飞机数量方案；计算每个飞机数量方案的预估总油耗；基于所述预估总油耗绘制飞机数量-预估总油耗曲线图，在所述曲线图中，搜索斜率拐点对应的飞机数量方案，即为选定的选用飞机数量。若出现多个斜率拐点则选取由飞机数量由少至多的第一个斜率拐点；不同的机型油耗情况不同，通常配给的飞机数量越多，分到每个飞机的货物越少则越容易实现配载平衡或使飞机的重心处在安全的重心包线内，在飞机数量-预估总油耗曲线图中，斜率出现拐点意味着即使再增加飞行器也对节油方面没有太大意义，选用斜率拐点对应的飞机数量，可以全面的体现飞机平衡和油耗的问题。
22.步骤s400，基于所述选用飞机数量，设定预配载平衡计划。所述预配载平衡计划包括飞机机型、各选用飞机机型对应的数量和货物的分装方式；所述预配载平衡计划的飞机重心均处于预设的负载包线中。预配载平衡计划可随机生成或通过人际交互界面通过拖动方式装配，如图3、图4和图5所示，预配载计划的操作界面如图6所示；在图3中，在为单个飞机生成预配载平衡计划时，操作人员可查看不同类型的行李的数量和尺寸。通过在如图6的界面中拖动期望重心并将货物—货舱进行自动匹配，便可通过基于遗传算法的自动装配模型将货物模拟装配到飞机的各个机舱中，获得最接近期望重心的预配载平衡计划，并显示每种分配方式的重心如图4和图5所示，可根据操作界面查看当前飞机的预配载情况，并可切换查看同批任务中的任何飞机预配载计划。
23.步骤s500，对所述预配载平衡计划，分别计算预计重心偏移量。在本实施例中，所述预计重心偏移量，其计算方法为：其中，表示第i个飞机的重心偏移量，表示空机质量，表示空机状态下空机重心到重心基准点的力臂，表示飞机燃油重量，表示飞机燃油重心到重心
基准点的力臂，表示第j个货物的质量，表示第j个货物重心到重心基准点的力臂，表示平均气动弦前缘到基准点的距离，表示平均气动弦长，表示理想重心位置。
24.在本实施例中，所述预计重心偏移量，在调整预配载平衡计划时遵循体积约束和载重约束；其中，表示分配给第i个飞机的货物总重量，表示第i个飞机的最大载重量，表示分配给第i个飞机的货物总体积，表示第i个飞机的最大货物容量，和分别表示第i个飞机和第h个飞机的载重权重，表示预设的负载偏差系数。
25.步骤s600，更换另一预配载平衡计划，重复步骤s400-步骤s500的方法，选取每个飞机的重心偏移量处于重心包线范围内且加权重心偏移量取值最小的预配载平衡计划，获得多飞机配载平衡计划；在本实施例中，所述加权重心偏移量，其获得方法为：根据飞机的机型大小预设权重；将每个飞机的中心偏移量的绝对值乘以所述预设权重，获得加权重心偏移量。
26.本发明通过将不同机型的装载能力和油耗能力进行整合，使得执行一次任务中各个飞机运送的货物更契合其自身的运载水平，对不同机型进行合理的货物分配，使得一批次任务飞机运输途中货运更均衡，更安全。
27.上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
28.本发明第二实施例的多飞机配载平衡优化系统，所述系统包括：待调配信息获取模块，配置为获取运输任务内容和可选机型数据；理想重心标定模块，配置为基于所述可选机型数据，预设每种机型的预设飞机重心；飞机数量确定模块，配置为基于所述运输任务内容，确定选用飞机数量；预配载平衡计划设置模块，配置为基于所述选用飞机数量，设定预配载平衡计划；所述预配载平衡计划包括飞机机型、各选用飞机机型对应的数量和货物的分装方式；所述预配载平衡计划的飞机重心均处于预设的负载包线中；重心偏移量计算模块，配置为对所述预配载平衡计划，分别计算预计重心偏移量；配载平衡计划确定模块，配置为更换另一预配载平衡计划，重复预配载平衡计划设置模块和重心偏移量计算模块的功能，选取每个飞机的重心偏移量处于重心包线范围内且加权重心偏移量取值最小的预配载平衡计划，获得多飞机配载平衡计划。
29.所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
30.需要说明的是，上述实施例提供的多飞机配载平衡优化系统，仅以上述各功能模
块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
31.本发明第三实施例的一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的多飞机配载平衡优化方法。
32.本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的多飞机配载平衡优化方法。
33.所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
34.本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（ram）、内存、只读存储器（rom）、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
35.术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
36.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
37.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。