📚 课程目录第4章任务执行工程基础

4. 任务执行工程基础

在 AMR 调度系统中，任务不是一条简单的“下发—执行—完成”指令，而是一个被持续跟踪、可中断、可恢复、可回滚的受控对象。任务执行工程的核心，就是把物理世界的不确定性收敛为调度系统可管理、可观测、可干预的状态流转过程。理解任务生命周期、任务类型、执行流程、状态机模型与异常处理机制，是后续实现任务编排、资源分配与故障恢复的基础。

一、任务生命周期：从创建到归档的五个阶段

一个 AMR 任务从产生到结束，通常经历创建、排队、分配、执行、终结五个阶段。每个阶段都有明确的进入条件、持有资源和退出条件，调度系统必须在每个阶段维护任务上下文，包括任务 ID、起点、终点、优先级、载具要求、超时阈值、依赖任务等。

创建：由 WMS、MES、人工终端或调度策略生成任务，写入任务表并生成全局唯一 task_id。
排队：任务进入待分配队列，按优先级、截止时间、区域约束排序，等待可用 AMR 与路径资源。
分配：调度器选定 AMR，锁定目标点位与路径段，任务状态变为 ASSIGNED，并下发执行指令。
执行：AMR 按路径行驶、举升/放下货架、等待电梯或通过闸机，期间持续上报位置与子状态。
终结：任务完成、取消或失败后，释放 AMR、点位、路径与电梯资源，写入执行日志并归档。

任务生命周期的关键不是“状态名称”，而是每个状态下系统必须保证的资源占用与释放规则。资源泄漏往往发生在异常终结路径上，而不是正常完成路径上。

二、任务类型：不同业务语义决定不同执行约束

AMR 调度系统中的任务类型直接决定执行流程的分支。常见类型包括搬运任务、充电任务、回库任务、盘点任务、清洁任务和人工干预任务。搬运任务通常有起点和终点，充电任务有目标充电桩，回库任务有固定库位，盘点任务可能要求 AMR 在指定区域低速巡航并采集数据。

任务类型	典型参数	执行约束	异常重点
搬运任务	起点、终点、载具、优先级	路径可达、点位空闲、载具匹配	目标点被占用、货架丢失
充电任务	目标充电桩、电量阈值	充电桩可用、AMR 可自主对接	充电桩故障、对接失败
回库任务	目标库位、AMR 编号	库位空闲、路径不冲突	库位被占、路径封锁
盘点任务	区域、速度、采集周期	区域清场、低速巡航	区域有人、采集超时

三、执行流程与状态机模型

任务执行流程可以用有限状态机建模。状态集合通常包括 CREATED、QUEUED、ASSIGNED、MOVING、WAITING、EXECUTING、COMPLETED、FAILED、CANCELLED。事件包括分配成功、到达起点、到达终点、等待超时、人工取消、设备故障等。状态迁移必须满足守卫条件，例如只有 ASSIGNED 状态才能进入 MOVING，只有 MOVING 到达终点后才能进入 EXECUTING。

状态机实现时，建议把状态迁移写成表驱动或事件驱动，而不是散落在业务代码中的 if-else。每次迁移记录 from_state、to_state、event、timestamp、operator 和 reason，便于复盘与审计。

task_state_transition:
  task_id: T20240518001
  from: MOVING
  to: FAILED
  event: PATH_BLOCKED_TIMEOUT
  reason: "前方通道被临时占用超过 30s"
  timestamp: 2024-05-18T10:23:41+08:00
  resource_release:
    amr: AMR-017
    point: P-1024
    path_segment: SEG-88
    elevator: null

四、异常处理机制：分类、检测、恢复与升级

异常处理不是简单的“报错重试”，而是按异常类型采取不同策略。常见异常可分为资源类、路径类、设备类、业务类和人工类。资源类包括目标点被占用、充电桩不可用；路径类包括路径封锁、交通死锁；设备类包括 AMR 失联、举升失败、电量过低；业务类包括货架不存在、任务被取消；人工类包括现场人员拦截、急停触发。

检测：通过心跳超时、状态上报缺失、传感器告警、调度器超时计时器发现异常。
隔离：立即冻结任务状态，禁止继续下发新动作，防止异常扩散到其他任务。
恢复：按策略选择重试、换车、换点、降级执行或人工介入。
升级：超过重试次数或影响范围扩大时，升级为告警工单并通知运维。

建议为每类异常定义“最大重试次数、重试间隔、是否换车、是否释放资源、是否通知人工”五个参数，形成可配置的异常策略表，而不是硬编码在流程中。

五、案例与复盘：目标点被占用导致的连锁阻塞

某仓库搬运任务 T-8801 从 A 区到 B 区，AMR-017 到达目标点 P-1024 后发现该点位被一台故障 AMR 占用。若系统只做简单重试，AMR-017 会持续等待，导致后方路径段 SEG-88 拥堵，进而影响另外三个任务。正确做法是：检测到目标点占用后，任务进入 WAITING，触发点位占用异常；调度器在 10 秒内尝试重新分配备用点位 P-1025；若备用点位也不可用，则释放 AMR-017 并让其返回最近等待点，同时将任务升级为人工处理。

常见误区：把异常处理写成“无限重试”。无限重试会掩盖真实故障，并造成路径资源长期占用。另一个误区是异常终结时只改任务状态，不释放点位、路径和电梯资源，最终导致系统“看起来空闲、实际不可用”。

任务执行工程的落地要点可以归纳为：生命周期定义清楚，任务类型区分明确，状态机迁移可审计，异常策略可配置，资源释放可验证。只有把任务当作有状态、有资源、有异常路径的受控对象，AMR 调度系统才能在真实仓库环境中稳定运行。