郵件收發(fā)室的工作人員從不同的站點(diǎn)接收郵件和包裹，并將其發(fā)送給不同的收件人。因?yàn)橛行┼]件具有時效性，所以他們利用自己的知識，以盡可能短的時間計劃路線。

這一郵件傳遞難題可以通過使用運(yùn)籌學(xué)的技術(shù)從數(shù)學(xué)上解決，運(yùn)籌學(xué)是一門應(yīng)用分析模型來提高決策和系統(tǒng)效率的學(xué)科。運(yùn)籌學(xué)背后的數(shù)學(xué)科學(xué)也高度適用于機(jī)器人、工業(yè)自動化和材料處理系統(tǒng)的過程建模和管理。

NVIDIA cuOpt是一個運(yùn)籌學(xué)優(yōu)化 API，可幫助您創(chuàng)建復(fù)雜的實(shí)時車隊(duì)路線。這些 API 可用于解決具有多個約束的復(fù)雜路由問題，并提供動態(tài)重新路由、作業(yè)調(diào)度和機(jī)器人路線規(guī)劃等新功能，同時使用亞秒解算器響應(yīng)時間。

NVIDIA cuOpt for Isaac Sim擴(kuò)展是 NVIDIA cuOpt 引擎的部署，直接與NVIDIA Isaac Sim機(jī)器人仿真環(huán)境（NVIDIA Omniverse應(yīng)用程序）集成。

路線優(yōu)化問題

物流專業(yè)人員致力于實(shí)時路線優(yōu)化問題。例如旅行商問題（TSP）、車輛路徑問題（VRP）和取貨和送貨問題（PDP）。

VRP 和 PDP 源于更學(xué)術(shù)的 TSP，這是運(yùn)籌學(xué)中研究最多的問題之一。它提出了以下問題：“給定目的地列表和每對目的地之間的距離，訪問每個目的地一次并返回原始位置的最短路線是什么？”

TSP 在規(guī)劃和物流方面有多種應(yīng)用，其直接使用可以在倉庫、酒店、醫(yī)院或制造設(shè)施內(nèi)節(jié)省大量的物料移動時間，這需要在上下客點(diǎn)之間進(jìn)行路線優(yōu)化。

在規(guī)劃和運(yùn)營中使用 cuOpt

機(jī)器人公司在機(jī)器人部署的規(guī)劃階段和連續(xù)操作期間都使用 cuOpt。例如，在項(xiàng)目規(guī)劃階段，設(shè)施的流程布局向系統(tǒng)規(guī)劃人員通知成功項(xiàng)目 ROI 的吞吐量要求。

為了繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)機(jī)器人車隊(duì)在設(shè)施內(nèi)運(yùn)行時，Isaac Sim 擴(kuò)展的 NVIDIA cuOpt 可根據(jù)系統(tǒng)變量（如障礙物、交通量、吞吐量需求峰值、卡車到達(dá)或離開時間的變化或機(jī)器人自身的電池電量水平）實(shí)現(xiàn)動態(tài)重新路由。

在過去，公司通過使用離線、低保真度的數(shù)字孿生系統(tǒng)（稱為離散事件模擬器）來設(shè)計材料處理和路由過程。對于未來的響應(yīng)式機(jī)器人部署，如機(jī)器人即服務(wù)（RaaS），NVIDIA cuOpt For Isaac Sim 作為實(shí)時問題解決程序運(yùn)行。它直接與機(jī)器人部署環(huán)境交互，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)變化的直接集成和響應(yīng)。

據(jù) McKinsey 報道，“高管們正在投資實(shí)現(xiàn)幾乎所有功能的數(shù)字化和自動化。超過 60% 的受訪者表示，他們已經(jīng)實(shí)施或正在擴(kuò)大數(shù)字化和自動化解決方案。”

例如，制造移動機(jī)器人、機(jī)器人叉車或服務(wù)交付機(jī)器人的公司可以模擬其車隊(duì)如何以不同于人或輸送機(jī)的時間移動材料。為了充分認(rèn)識系統(tǒng)性差異，操作必須分析從對象的原始位置到一個或多個目的地的過程的整個材料移動流程。

大規(guī)模部署機(jī)器人的公司可以使用 NVIDIA cuOpt for Isaac Sim 擴(kuò)展，通過以下步驟將現(xiàn)有操作轉(zhuǎn)化為機(jī)器人流程：

• 機(jī)器人準(zhǔn)備就緒：

  使用 NVIDIA Isaac Sim 對現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行建模

  測試物料移動流程及其吞吐量要求

• 棕地設(shè)施的重新設(shè)計：

  模型更新的設(shè)施計劃和路線

  使用模擬機(jī)器人測試更新的布局

• 實(shí)時分析和重新路由：

  測量實(shí)時系統(tǒng)性能

  使機(jī)器人能夠根據(jù)工藝變化改變路線

示例：制造

描繪一個制造過程，其中制造設(shè)施的下游步驟依賴于零件的及時交付。假設(shè)這些零件遲到了。在這種情況下，這些制造機(jī)器會挨餓，工廠當(dāng)天生產(chǎn)的產(chǎn)品也會減少。

低效的路線優(yōu)化很容易成為材料及時交付的瓶頸或約束。當(dāng)單個流程步驟的效率低于其他流程時，它會減慢整個操作流程。

示例：倉儲

在倉儲中，地面障礙物或交通會減慢移動機(jī)器人的速度，增加預(yù)測的運(yùn)輸時間。這些機(jī)器人需要動態(tài)改變路線，當(dāng)機(jī)器人的路線被遮擋時，該路線會對變量做出反應(yīng)。如果移動機(jī)器人卡住或減速，那么它將成為整個操作的瓶頸或約束，因此它們需要對障礙物進(jìn)行實(shí)時響應(yīng)。

機(jī)器人總是在材料如何在其整個系統(tǒng)中移動的情況下工作。當(dāng)測量或預(yù)測機(jī)器人的移動時，樓層管理人員可以使用更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)流來確定如何管理整個流程的正常運(yùn)行時間。

針對關(guān)鍵業(yè)務(wù)約束優(yōu)化路線

NVIDIA cuOpt 使用靈活的優(yōu)化求解器和正在申請專利的并行核心引擎，可評估多種解決方案并混合車隊(duì)組合，從而提供高質(zhì)量的結(jié)果。

NVIDIA cuOpt for Isaac Sim 擴(kuò)展使團(tuán)隊(duì)能夠利用 NVIDIA 的加速性能。通過提供優(yōu)化的任務(wù)分配和路由解決方案，您可以在很短的時間內(nèi)生成數(shù)千個環(huán)境和配置，這些解決方案由基于沖突的占用圖通知。

您可以輕松地更改系統(tǒng)參數(shù)，如預(yù)算、交付速度和穩(wěn)健性，以確定適合您運(yùn)營需求的理想布局。例如，物料搬運(yùn)和倉儲行業(yè)對以下流程的優(yōu)化和效率有特定需求：

• 改進(jìn)拾取路徑優(yōu)化

• 增加倉庫容量

• 改善安全和工作條件

• 最大化存儲密度

• 提高訂單履行質(zhì)量率

• 多流程物料移動計劃

• 應(yīng)對材料投入和瓶頸的日常變化

為流程做出正確的運(yùn)營決策是最大化產(chǎn)出同時最小化前期和持續(xù)成本的關(guān)鍵。借助 NVIDIA cuOpt for Isaac Sim 擴(kuò)展，機(jī)器人車隊(duì)可以在設(shè)施布局和運(yùn)營期間的任何時間點(diǎn)做出動態(tài)、數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策。機(jī)器人公司和用戶在系統(tǒng)重新設(shè)計、流程效率以及能夠?qū)崟r采取可衡量的行動方面獲得優(yōu)勢。

圖 1. 使用 CuOpt 進(jìn)行倉庫路線規(guī)劃

現(xiàn)在開始

要開始為 Isaac Sim 擴(kuò)展使用 NVIDIA cuOpt ，請使用以下資源：

• 下載 NVIDIA Isaac Sim：

  https://developer.nvidia.com/isaac-sim

• 查看 NVIDIA cuOpt Isaac Sim 演示 GitHub 存儲庫：

  https://github.com/NVIDIA/cuOpt-Resources/tree/branch-22.10/cuopt-isaacsim-sample-extension

• 通過 DLI 課程提升您的技能， Isaac Sim 機(jī)器人仿真簡介：

  https://courses.nvidia.com/courses/course-v1:DLI+S-OV-03+V1/