كيفية بناء نظام مستودع ذكي مستند إلى العربات ذاتية القيادة

نظام تخزين ونقل ذكي مبني على العربات الموجهة تلقائيًا

مع التطور السريع لصناعة النقل والتوزيع، وتزايد ندرة الأراضي، وارتفاع تكاليف العمالة، أصبحت المستودعات - التي تعمل كمراكز لوجستية رئيسية - تواجه تحديات كبيرة. مع زيادة حجم المستودعات وتواتر العمليات ومعقدية المعلومات وزيادة متطلبات اختيار الطلبات، أصبح تحقيق معدلات خطأ منخفضة وتقليل تكاليف العمالة مع تحسين كفاءة التخزين بشكل عام الهدف الرئيسي لقطاع التخزين، مما يدفع الشركات نحو التحول إلى الأتمتة الذكية.

يركز هذا البحث على نظام تخزين ونقل ذكي مبني على العربات الموجهة تلقائيًا (AGVs). يستخدم النظام العربات الموجهة تلقائيًا كوسيلة نقل، ويقوم بتوصيل أنظمة المعلومات الخارجية لتلقي الطلبات، ويستخدم خوارزميات التخطيط الذكية لتحسين مسارات AGV. هذا يمكّن العربات الموجهة تلقائيًا من تنفيذ المهام بشكل مستقل مثل استلام البضائع ونقلها وتخزينها وإرسالها، مما يعزز كفاءة ودقة نظام النقل والتوزيع مع تقليل التكاليف التشغيلية.

1. تحليل النظام

يتركز جوهر نظام التخزين الذكي في الإدارة والتخطيط. يعتمد النظام المذكور هنا على بنية طبقية، حيث تتدفق البيانات بشكل تدريجي من الإدخال إلى الحاويات再到阿拉伯语的翻译如下： ```html

نظام تخزين ونقل ذكي مبني على العربات الموجهة تلقائيًا

مع التطور السريع لصناعة النقل والتوزيع، وتزايد ندرة الأراضي، وارتفاع تكاليف العمالة، أصبحت المستودعات - التي تعمل كمراكز لوجستية رئيسية - تواجه تحديات كبيرة. مع زيادة حجم المستودعات وتواتر العمليات ومعقدية المعلومات وزيادة متطلبات اختيار الطلبات، أصبح تحقيق معدلات خطأ منخفضة وتقليل تكاليف العمالة مع تحسين كفاءة التخزين بشكل عام الهدف الرئيسي لقطاع التخزين، مما يدفع الشركات نحو التحول إلى الأتمتة الذكية.

يركز هذا البحث على نظام تخزين ونقل ذكي مبني على العربات الموجهة تلقائيًا (AGVs). يستخدم النظام العربات الموجهة تلقائيًا كوسيلة نقل، ويقوم بتوصيل أنظمة المعلومات الخارجية لتلقي الطلبات، ويستخدم خوارزميات التخطيط الذكية لتحسين مسارات AGV. هذا يمكّن العربات الموجهة تلقائيًا من تنفيذ المهام بشكل مستقل مثل استلام البضائع ونقلها وتخزينها وإرسالها، مما يعزز كفاءة ودقة نظام النقل والتوزيع مع تقليل التكاليف التشغيلية.

1. تحليل النظام

يتركز جوهر نظام التخزين الذكي في الإدارة والتخطيط. يعتمد النظام المذكور هنا على بنية طبقية، حيث تتدفق البيانات بشكل تدريجي من الإدخال إلى الحاويات إلى العربات الموجهة تلقائيًا. بناءً على المتطلبات الوظيفية وتحليل عمليات التخزين، يتم تقسيم النظام إلى وحدات رئيسية: إدارة المستودع، إدارة المحطات، إدارة المركبات، إدارة الطلبات، وإدارة المستخدمين.

• إدارة المستودع: تقوم هذه الوحدة بإنشاء نموذج خريطة للمستودع وإدارة المعلومات. يتم تقسيم المستودع إلى 20 صفًا و12 عمودًا عبر ثلاثة مستويات (عالٍ، وسط، سفلي). لكل حاوية معرف فريد. تشمل الخريطة الجدران والأبواب ومجموعتين مؤقتتين ومنصة شحن. يتم تخزين معلومات العناصر بناءً على موقع الحاوية، مع ربط البيانات بقاعدة البيانات عبر معرف الحاوية.

• إدارة المحطات: يتم تعريف المواقع الرئيسية مثل مداخل المستودع ومداخل الممرات وأعمدة الشحن ومناطق التحميل والتفريغ ومناطق الوقوف كنقاط بداية أو هدف للعربات الموجهة تلقائيًا.

• إدارة المسارات: تربط المسارات بين المحطات. تتبع العربات الموجهة تلقائيًا المسارات المخطط لها مسبقًا، والتي يمكن أن تكون أحادية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه، وخطية أو منحنية.

• إدارة الرفوف: يتم وضع الرفوف فقط في مواقع الرفوف المخصصة. تدعم إدارة الرفوف عمليات العربات الموجهة تلقائيًا لنقل الرفوف بين نقاط التحميل والتفريغ ومواقع الرفوف. للرفوف أربع حالات: الأولية، انتظار الاسترجاع، قيد النقل، والمُعاد.

• إدارة المركبات: بالنظر إلى بساطة إعداد المستودع، يتم استخدام عربة موجهة تلقائيًا واحدة فقط، تتعامل مع حاوية واحدة لكل مهمة. الحالات الممكنة للعربة الموجهة تلقائيًا تشمل: الاستعداد (غير مشغولة عند المدخل مع شحن كافٍ)، الشحن (الانتقال إلى محطة الشحن عندما يكون الشحن منخفضًا)، وتنفيذ المهمة (نقل حاوية بشكل فعال).

• إدارة الشحن: عندما تكون مستويات البطارية منخفضة، تقوم العربة الموجهة تلقائيًا بطلب الشحن تلقائيًا. يقوم النظام بتعيين مسار الشحن، وقفل محطة الشحن، ووضع العربة الموجهة تلقائيًا في وضع الشحن، خلال هذه الفترة لا يتم تعيين مهام جديدة حتى يصل الشحن إلى مستوى محدد مسبقًا.

• إدارة الاستثناءات: قد تشمل الاستثناءات المحتملة للعربات الموجهة تلقائيًا الانحراف عن المسارات المخططة، وعدم طلب الشحن عندما تكون مستويات البطارية منخفضة، أو فقدان السيطرة. يتم تسجيل جميع الاستثناءات، وإذا تجاوز عدد الاستثناءات حدًا محددًا مسبقًا، يتم تشغيل تنبيه يشير إلى الحاجة إلى الصيانة.

• إدارة المهام: يتم تعيين المهام الجديدة باستخدام خوارزميات تخطيط المسارات المحددة مسبقًا. عند بدء المهمة، يقوم النظام بتعيين عربة موجهة تلقائيًا وينقل المسار الكامل. يمكن عرض المهام وإلغاؤها وإيقافها مؤقتًا أو تعديلها. يتم تصنيف المهام إلى ثلاثة أنواع: خروج، دخول، وإعادة التوزيع.

• إدارة المستخدمين: تقوم هذه الوحدة بإدارة حسابات المستخدمين والأذونات. يتم تصنيف المستخدمين إلى أربعة مستويات: ضيف، مشغل، مشرف، ومشرف فائق، كل منهم لديه حقوق الوصول المختلفة.

2. نظرة عامة على تصميم النظام

2.1 مبادئ التصميم

• الوضوح: واجهة سهلة الاستخدام مصممة للوصول直观地翻译成阿拉伯语如下： ```html

  نظام تخزين ونقل ذكي مبني على العربات الموجهة تلقائيًا

  مع التطور السريع لصناعة النقل والتوزيع، وتزايد ندرة الأراضي، وارتفاع تكاليف العمالة، أصبحت المستودعات - التي تعمل كمراكز لوجستية رئيسية - تواجه تحديات كبيرة. مع زيادة حجم المستودعات وتواتر العمليات ومعقدية المعلومات وزيادة متطلبات اختيار الطلبات، أصبح تحقيق معدلات خطأ منخفضة وتقليل تكاليف العمالة مع تحسين كفاءة التخزين بشكل عام الهدف الرئيسي لقطاع التخزين، مما يدفع الشركات نحو التحول إلى الأتمتة الذكية.

  يركز هذا البحث على نظام تخزين ونقل ذكي مبني على العربات الموجهة تلقائيًا (AGVs). يستخدم النظام العربات الموجهة تلقائيًا كوسيلة نقل، ويقوم بتوصيل أنظمة المعلومات الخارجية لتلقي الطلبات، ويستخدم خوارزميات التخطيط الذكية لتحسين مسارات AGV. هذا يمكّن العربات الموجهة تلقائيًا من تنفيذ المهام بشكل مستقل مثل استلام البضائع ونقلها وتخزينها وإرسالها، مما يعزز كفاءة ودقة نظام النقل والتوزيع مع تقليل التكاليف التشغيلية.

  1. تحليل النظام

  يتركز جوهر نظام التخزين الذكي في الإدارة والتخطيط. يعتمد النظام المذكور هنا على بنية طبقية، حيث تتدفق البيانات بشكل تدريجي من الإدخال إلى الحاويات إلى العربات الموجهة تلقائيًا. بناءً على المتطلبات الوظيفية وتحليل عمليات التخزين، يتم تقسيم النظام إلى وحدات رئيسية: إدارة المستودع، إدارة المحطات، إدارة المركبات، إدارة الطلبات، وإدارة المستخدمين.

  • إدارة المستودع: تقوم هذه الوحدة بإنشاء نموذج خريطة للمستودع وإدارة المعلومات. يتم تقسيم المستودع إلى 20 صفًا و12 عمودًا عبر ثلاثة مستويات (عالٍ، وسط، سفلي). لكل حاوية معرف فريد. تشمل الخريطة الجدران والأبواب ومجموعتين مؤقتتين ومنصة شحن. يتم تخزين معلومات العناصر بناءً على موقع الحاوية، مع ربط البيانات بقاعدة البيانات عبر معرف الحاوية.

  • إدارة المحطات: يتم تعريف المواقع الرئيسية مثل مداخل المستودع ومداخل الممرات وأعمدة الشحن ومناطق التحميل والتفريغ ومناطق الوقوف كنقاط بداية أو هدف للعربات الموجهة تلقائيًا.

  • إدارة المسارات: تربط المسارات بين المحطات. تتبع العربات الموجهة تلقائيًا المسارات المخطط لها مسبقًا، والتي يمكن أن تكون أحادية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه، وخطية أو منحنية.

  • إدارة الرفوف: يتم وضع الرفوف فقط في مواقع الرفوف المخصصة. تدعم إدارة الرفوف عمليات العربات الموجهة تلقائيًا لنقل الرفوف بين نقاط التحميل والتفريغ ومواقع الرفوف. للرفوف أربع حالات: الأولية، انتظار الاسترجاع، قيد النقل، والمُعاد.

  • إدارة المركبات: بالنظر إلى بساطة إعداد المستودع، يتم استخدام عربة موجهة تلقائيًا واحدة فقط، تتعامل مع حاوية واحدة لكل مهمة. الحالات الممكنة للعربة الموجهة تلقائيًا تشمل: الاستعداد (غير مشغولة عند المدخل مع شحن كافٍ)، الشحن (الانتقال إلى محطة الشحن عندما يكون الشحن منخفضًا)، وتنفيذ المهمة (نقل حاوية بشكل فعال).

  • إدارة الشحن: عندما تكون مستويات البطارية منخفضة، تقوم العربة الموجهة تلقائيًا بطلب الشحن تلقائيًا. يقوم النظام بتعيين مسار الشحن، وقفل محطة الشحن، ووضع العربة الموجهة تلقائيًا في وضع الشحن، خلال هذه الفترة لا يتم تعيين مهام جديدة حتى يصل الشحن إلى مستوى محدد مسبقًا.

  • إدارة الاستثناءات: قد تشمل الاستثناءات المحتملة للعربات الموجهة تلقائيًا الانحراف عن المسارات المخططة، وعدم طلب الشحن عندما تكون مستويات البطارية منخفضة، أو فقدان السيطرة. يتم تسجيل جميع الاستثناءات، وإذا تجاوز عدد الاستثناءات حدًا محددًا مسبقًا، يتم تشغيل تنبيه يشير إلى الحاجة إلى الصيانة.

  • إدارة المهام: يتم تعيين المهام الجديدة باستخدام خوارزميات تخطيط المسارات المحددة مسبقًا. عند بدء المهمة، يقوم النظام بتعيين عربة موجهة تلقائيًا وينقل المسار الكامل. يمكن عرض المهام وإلغاؤها وإيقافها مؤقتًا أو تعديلها. يتم تصنيف المهام إلى ثلاثة أنواع: خروج، دخول، وإعادة التوزيع.

  • إدارة المستخدمين: تقوم هذه الوحدة بإدارة حسابات المستخدمين والأذونات. يتم تصنيف المستخدمين إلى أربعة مستويات: ضيف، مشغل، مشرف، ومشرف فائق، كل منهم لديه حقوق الوصول المختلفة.

  

  2. نظرة عامة على تصميم النظام

  2.1 مبادئ التصميم

  • الوضوح: واجهة سهلة الاستخدام مصممة للوصول إلى البيانات وإدارتها بطريقة بديهية.

  • الأداء الفوري: يجب أن تعكس خريطة المستودع مواقع العربات الموجهة تلقائيًا والحالات والمعلومات المتعلقة بالرفوف بشكل فوري مع تأخير أقل، مما يضمن التواصل الموثوق به.

  • الاستقرار: يجب أن يظل النظام مستقرًا تحت الأحمال الكبيرة من البيانات وفي حالة التشغيل لفترات طويلة.

  • قابلية التوسع: التصميم الوحدوي يسمح بالتوسع المستقبلي وتضمين ميزات جديدة.

  2.2 هيكل النظام
  يتكون النظام من ثلاث طبقات:

  • طبقة التنفيذ (نقل العربات الموجهة تلقائيًا): العمليات الفعلية للعربات الموجهة تلقائيًا.

  • طبقة الخدمة: تعمل كجسر بين طبقة التطبيق وطبقة التنفيذ، بما في ذلك نظام الإدارة المركزية ونظام الوصول. يتواصل مع العربات الموجهة تلقائيًا، ويجمع بيانات الحالة، ويقدم واجهات برمجة التطبيقات (APIs) لتوزيع المهام والتحكم.

  • طبقة التطبيق: الطبقة العليا، والتي تتفاعل مباشرة مع المستخدمين عبر واجهة مبنية على Unity3D. يرسل المستخدمون الطلبات، ويتم عرض النتائج بعد المعالجة الخلفية.

  2.3 تصميم قاعدة البيانات
  تشمل البيانات الرئيسية:

  • بيانات المستخدم: المعلومات الأساسية وأذونات الوصول.

  • بيانات المركبة: حالة العربة الموجهة تلقائيًا، سجلات الشحن والإفراز، وسجلات الاستثناءات.

  • بيانات المهام: تفاصيل المهام وحالة التنفيذ.

  • بيانات المستودع: التخطيط، الرفوف، المحطات، نقاط الشحن، وغيرها، والتي تشكل خريطة المستودع.

  العلاقات الرئيسية: يخلق المستخدمون المهام، تقوم العربات الموجهة تلقائيًا بتنفيذ المهام، تعمل العربات الموجهة تلقائيًا داخل المستودع، ويدير المستخدمون المستودع.

  2.4 التصميم المفصل والتنفيذ

  2.4.1 تنفيذ الإطار الأساسي
  يتم إنشاء مشروع جديد في Unity3D، والاستيراد من النماذج ثلاثية الأبعاد لمحاكاة بيئة المستودع. يتم تنفيذ المنطق باستخدام C#.

  تسجيل الدخول للمستخدم:
  يجب على المستخدمين التحقق من صحة الهوية والحصول على الأذونات القائمة على الدور قبل الوصول إلى النظام.

  تنفيذ إدارة المستودع:
  تشمل الوظائف الأساسية نمذجة المستودع، مما يسمح للمستخدمين بمشاهدة وتحرير تخطيط الحاويات ومواقع المركبات وتوزيع الرفوف. يتضمن النظام قوائم المسارات والمحطات، وتشمل إدارة المركبات الشحن وإدارة الاستثناءات.

  2.4.2 منهجية تصميم الخريطة
  تشمل الطرق الشائعة لرسم الخرائط الروبوتية:

  • الخرائط المترية: إعادة بناء ثنائية أو ثلاثية الأبعاد للمساحة الحقيقية.

  • التمثيل المباشر: يستخدم بيانات المستشعر الخام دون التقسيم.

  • خرائط الشبكة: تقسم المساحة إلى خلايا موحدة، يمكن تحويلها بسهولة إلى الرسوم البيانية الطوبولوجية.

  • خرائط الطوبولوجيا: تمثل المواقع الرئيسية كعقد، متصلة بالأضلاع.

  أنظمة الإحداثيات:

  • إحداثيات التخطيط: مواقع الواجهة الافتراضية في Unity.

  • إحداثيات النموذج: مواقف العالم الحقيقي (x, y, z). بما أن إحداثيات التخطيط يتم إنشاؤها تلقائيًا، يجب تعريف إحداثيات النموذج بشكل صريح لمحاكاة واقعية.

  أنواع النقاط والعمليات:
  تمثل النقاط مواقع العربات الموجهة تلقائيًا (الافتراضي: 0,0,0). تتضمن الأنواع: عادية، تحميل/تفريغ، دخول/خروج، الرف، ونقاط الشحن. لا يمكن للنقاط العادية احتواء الرفوف أو السماح بإيقاف العربات الموجهة تلقائيًا لفترات طويلة.

  3. الخاتمة

  مع التطور السريع للتكنولوجيا اللوجستية الذكية وتقنيات إنترنت الأشياء، فإن المستودعات تنتقل من "الميكانيكية اليدوية" إلى عمليات آلية "السلع إلى الشخص". يمكن للمشغلين الآن مراقبة المخزون في الوقت الفعلي، مما يحسن دقة المسح الضوئي والتوزيع الديناميكي وكفاءة التشغيل مع تقليل الهدر وتكاليف العمالة.

  ومع ذلك، مع زيادة نطاق النظم الذكية ونمو أسطول العربات الموجهة تلقائيًا، تستمر التحديات في توزيع المهام وإدارة الأسطول. يقدم هذا البحث نظام جدولة ذكي مبني على العربات الموجهة تلقائيًا، مما يتحول إدارة المستودعات من تتبع المخزون التقليدي إلى السيطرة التشغيلية الفورية. من خلال الاستفادة من التكنولوجيا الآلية الكاملة، يمكن للنظام تحقيق عمليات دخول وخروج ذاتية، مما يدفع التحول من الأتمتة إلى اللوجستيات الذكية.

  ```