Как да изградите интелигентна складовa система на база AGV
Интелигентна система за складов логистика базирана на AGV
С ръстящото развитие на логистическата индустрия, увеличаващата се недостиг на земя и растящите трудови разходи, складовете като ключови логистически хабове срещат значителни предизвикателства. С увеличаването на размерите на складовете, честотата на операциите, сложността на информацията и изискването за по-сложни задачи по подбор на поръчки, достигането на ниски нива на грешки, намаляването на трудовите разходи и подобряването на общата ефективност на съхранението става основна цел за сектора на складовете, тласкайки предприятията към интелигентна автоматизация.
Този документ се фокусира върху интелигентна система за складова логистика, базирана на AGV. Системата използва Автоматизирани Ръководени Превозни Средства (AGV) като носители, интерфейсира с външни информационни системи за получаване на поръчки и прилага интелигентни алгоритми за планиране, за да оптимизира маршрутирането на AGV. Това позволява на AGV-то самостоятелно да изпълнява задачи като приемане, превозване, съхранение и изпращане на стоки, което подобрява ефективността и точността на логистичната система, докато намалява оперативните разходи.
1. Анализ на системата
Основата на интелигентната складова система е управлението и планирането. Описваната тук система използва слоеста архитектура, при която данните протичат последователно от вход до съхраняване в контейнери и до AGV. На основата на функционалните изисквания и анализ на складовите операции, системата е разделена на ключови модули: управление на склад, управление на станции, управление на превозни средства, управление на поръчки и управление на потребители.
Управление на склад: Този модул обработва моделиране на карта на склада и управление на информация. Складът е разделен на 20 реда и 12 колони на три нива (горно, средно, долно). Всеки контейнер има уникален ID. Картата включва стени, врати, две временни платформи и зареждаща станция. Информацията за стоките се съхранява въз основа на местоположението на контейнерите, с данни, свързани с база данни чрез ID на контейнера.
Управление на станции: Ключови места, като входове на склад, входове на проходи, позиции на колони, зареждащи станции, точки за товарене/разтоварване и паркомашични места, са предварително дефинирани като начални или крайни точки за AGV.
Управление на пътеки: Пътеките свързват станциите. AGV-тата следват предварително планирани маршрути, които могат да бъдат единично или двупосочни, и линейни или извити.
Управление на рафтове: Рафтите се поставят само на предварително определени места. Управлението на рафтове поддържа операции на AGV за преместване на рафтове между точки за товарене, точки за разтоварване и места за рафтове. Рафтите имат четири състояния: начално, чакащо извличане, в превоз и върнат.
Управление на превозни средства: При простата конфигурация на склада, се използва само едно AGV, обработващо един контейнер за задача. Състоянията на AGV включват: режим на очакване (неактивно на входа с достатъчно заряд), зареждане (придвижване към зареждаща станция, когато енергията е ниска) и изпълнение на задача (активно превозване на контейнер).
Управление на зареждане: Когато нивата на батерията са ниски, AGV-тата автоматично заявяват зареждане. Системата заделя път за зареждане, блокира зареждащата станция и поставя AGV-тата в режим на зареждане, при който не се дават нови задачи, докато батерията не достигне предварително дефинирано ниво.
Управление на изключения: Възможни аномалии на AGV включват отклонения от планирани маршрути, липса на заявка за зареждане, когато енергията е ниска, или загуба на контрол. Всички изключения се записват и ако броят на аномалиите надхвърли предварително зададен праг, се активира тревога, указваща необходимостта от поддръжка.
Управление на задачи: Нови задачи се заделят чрез предварително дефинирани алгоритми за планиране на пътища. След стартирането на задача, системата заделя AGV и предава целия маршрут. Задачите могат да бъдат разглеждани, отменени, спряни или променени. Задачите се класифицират в три типа: изходящи, входящи и преместване.
Управление на потребители: Този модул управлява потребителски акаунти и права. Потребителите се класифицират в четири нива: гост, оператор, администратор и суперадминистратор, всеки с различни права за достъп.
2. Общ преглед на дизайна на системата
2.1 Принципи на дизайн
Видимост: Дружествено потребителско лице, проектирано за интуитивен достъп и управление на данни.
Реално време: Картата на склада трябва да отразява реалните позиции, състояния и информация за рафтове на AGV с минимална закъснение, осигурявайки надеждна комуникация.
Стабилност: Системата трябва да остава стабилна при високи обеми на данни и продължителна работа.
Масштабируемост: Модуларен дизайн, позволяващ бъдещо разширение и интеграция на нови функции.
2.2 Архитектура на системата
Системата включва три слоя:
Изпълнителен слой (превоз с AGV): Физически операции на AGV.
Слой на услуги: Действа като мост между приложен и изпълнителен слой, включващ централна система за управление и система за достъп. Комуницира с AGV, събира данни за състояние и предоставя API за заделяне на задачи и контрол.
Приложен слой: Върхната част, взаимодействащ директно с потребителите чрез интерфейс, базиран на Unity3D. Потребителите изпращат заявки, а резултатите се показват след обработка в бекенд.
2.3 Дизайн на базата данни
Ключови данни включват:
Данни за потребители: Основна информация и права за достъп.
Данни за превозни средства: Състояние на AGV, записи за зареждане/разрядване и записи за аномалии.
Данни за задачи: Подробности за задачи и статус на изпълнение.
Данни за склад: Разпределение, рафтове, станции, точки за зареждане и т.н., формиращи картата на склада.
Ключови отношения: потребители създават задачи, AGV-та изпълняват задачи, AGV-та работят в склада, а потребители управляват склада.
2.4 Подробен дизайн и имплементация на системата
2.4.1 Имплементация на основна рамка
Създава се нов проект в Unity3D, импортовани са 3D модели за симулация на околната среда на склада. Логиката е реализирана с C#.
Вход в системата:
Потребителите трябва да се автентикират и да получат права, базирани на роля, преди да достъпят системата.
Имплементация на управление на склад:
Основна функционалност включва моделиране на склад, позволяващо на потребителите да разглеждат и редактират разпределението на контейнери, местоположението на превозни средства и разпределението на рафтове. Системата включва списъци с пътеки и станции, а управлението на превозни средства включва зареждане и обработка на аномалии.
2.4.2 Методология за дизайн на карта
Общи методи за картографиране на роботи включват:
Метрични карти: 2D/3D реконструкции на реално пространство.
Пряка репрезентация: Използва сурови данни от сензори без дискретизация.
Грид карти: Разделя пространството на равномерни клетки, лесно преобразуваеми в топологични графи.
Топологични карти: Представя ключови места като възли, свързани чрез ребра.
Координатни системи:
Координати на разпределението: Виртуални позиции на интерфейс в Unity.
Координати на модела: Реални (x, y, z) позиции. Тъй като координатите на разпределението се генерират автоматично, координатите на модела трябва да бъдат явно дефинирани за реалистична симулация.
Типове точки и операции:
Точките представляват позиции на AGV (по подразбиране: 0,0,0). Типове включват: нормални, точки за товарене/разтоварване, вход/изход, рафт и точки за зареждане. Нормалните точки не могат да съхраняват рафтове или да позволят дългосрочни спирки на AGV.
3. Заключение
С бързото напредък на интелигентната логистика и технологии IoT, складовете преминават от "ручна механизация" към "товар към човек" автоматизирани операции. Операторите вече могат да наблюдават наличността в реално време, подобрявайки точността на сканиране, динамичното съхранение и оперативната ефективност, докато намаляват отпадъците и трудовите разходи.
Но, докато интелигентните системи се разрастват и флотилиите от AGV се увеличават, предизвикателствата за заделяне на задачи и контрол на флотилии продължават да съществуват. Този документ представя практичен AGV-базиран интелигентен системен план за склад, премествайки управлението на складовете от традиционно проследяване на наличност към реално време оперативен контрол. Чрез използване на напълно автоматизирани технологии, системата позволява самостоятелни входящи и изходящи операции, насърчавайки преобразуването от автоматизация към интелигентна логистика.
