Hvordan opbygge et AGV-baseret intelligent lager-system

AGV-baseret intelligent lagerlogistiksystem

Med den hurtige udvikling inden for logistiksektoren, stigende mangel på jord og stigende arbejdskompetencer, står lager, der fungerer som nøglelogistikknudepunkter, over for betydelige udfordringer. Da lager bliver større, øges driftshyppigheden, vokser informationskompleksiteten, og ordreringsopgaver bliver mere krævende, er det blevet en primær målsætning for lagersektoren at opnå lav fejlprocent, reducere arbejdskompetencer og forbedre den samlede lagerkapacitet, hvilket driver virksomheder mod intelligent automatisering.

Dette dokument fokuserer på et AGV-baseret intelligent lagerlogistiksystem. Systemet bruger Automatiserede Guidede Køretøjer (AGVs) som transportører, grænseflader med eksterne informationssystemer for at modtage ordrer, og anvender intelligente planlægningsalgoritmer til at optimere AGV-ruter. Dette gør det muligt for AGVs at udføre opgaver såsom modtagelse, transport, lagring og afsendelse af varer autonomit, hvilket forbedrer effektiviteten og præcisionen i logistiksystemet, mens driftsomkostninger reduceres.

1. Systemanalyse

Kernen i et intelligent lagersystem ligger i ledelse og planlægning. Det beskrevne system anvender en lagret arkitektur, hvor data flyder progressivt fra input til beholdere til AGVs. Baseret på funktionelle krav og analyse af lageroperationer, er systemet inddelt i nøglemoduler: lagerledelse, stationledelse, køretøjledelse, ordreledelse og brugerledelse.

• Lagerledelse: Denne module håndterer lagerkortmodel og informationledelse. Lageret er inddelt i 20 rækker og 12 kolonner på tre niveauer (øverst, midt, nederst). Hver beholder har en unik ID. Kortet inkluderer vægge, døre, to midlertidige platforme og en opladningsstation. Vareinformation gemmes baseret på beholders placering, med data forbundet til databasen via beholdernes ID.

• Stationledelse: Nøglespositioner, såsom lagerindgang, gangindgang, kolonneplacering, opladningsstation, last/lastafpunkt og parkeringsplads, er foruddefineret som AGV-start eller -målspunkter.

• Ruteledelse: Ruter forbinder stationer. AGVs følger forhåndsplanlagte ruter, som kan være ensrettet eller tovejs, og lineære eller buede.

• Reolledelse: Reoler placeres kun på definerede reolplaceringer. Reolledelse understøtter AGV-operationer for at flytte reoler mellem last/lastafpunkter og reolplaceringer. Reoler har fire tilstande: initial, venter på hentning, under transport, og returneret.

• Køretøjledelse: Givet den simple lageropsætning, bruges kun ét AGV, der håndterer én beholder per opgave. AGV-tilstande inkluderer: klar (inaktiv ved indgang med tilstrækkelig opladning), oplader (bevæger sig til opladningsstation, når strømmen er lav), og opgaveudførsel (aktivt transporterer en beholder).

• Opladningsledelse: Når batteriniveauer er lave, anmoder AGV automatisk om opladning. Systemet tildeler en opladningsrute, låser opladningsstationen, og sætter AGV i opladningsmode, hvor ingen nye opgaver tildelles, indtil batteriet når et foruddefineret niveau.

• Undtagelsesledelse: Potentielle AGV-anomalier inkluderer afvigelse fra planlagte ruter, manglende anmodning om opladning, når strømmen er lav, eller tab af kontrol. Alle undtagelser logges, og hvis antallet af anomalier overstiger en foruddefineret tærskel, udløses en alarm, der indikerer behov for vedligeholdelse.

• Opgaveledelse: Nye opgaver tildelles ved hjælp af foruddefinerede ruteplanlægningsalgoritmer. Ved opgavestart tildeler systemet et AGV og transmitterer den fulde rute. Opgaver kan vises, annulleres, sat på pause eller ændres. Opgaver er inddelede i tre typer: udgående, indgående og omlokalisering.

• Brugerledelse: Denne module administrerer brugerkonti og rettigheder. Brugere er inddelt i fire niveauer: gæst, operatør, administrator og superadministrator, hver med forskellige adgangsrettigheder.

2. Systemoversigt over design

2.1 Designprincipper

• Synlighed: Brugervenlig grænseflade designet for intuitive dataadgang og -ledelse.

• Real-tidsperformance: Lagerkortet skal reflektere AGVs positioner, statusser og reolinformation med minimal forsinkelse, hvilket sikrer pålidelig kommunikation.

• Stabilitet: Systemet skal forblive stabilt under høje databelastninger og under langvarig drift.

• Skalabilitet: Modular design tillader fremtidig udvidelse og integration af nye funktioner.

2.2 Systemarkitektur
Systemet består af tre lag:

• Udførelseslag (AGV-transport): Fysiske AGV-operationer.

• Servicelag: Fungerer som bro mellem applikations- og udførelseslag, herunder et centralt ledelsessystem og adgangssystem. Det kommunikerer med AGVs, indsamler statusdata, og leverer API'er for opgavetildeling og -kontrol.

• Applikationslag: Toplaget, der direkte interagerer med brugere via en Unity3D-baseret grænseflade. Brugere sender anmodninger, og resultater vises efter backend-behandling.

2.3 Databasedesign
Nøgldata inkluderer:

• Brugerdatal: Grundlæggende information og adgangsrettigheder.

• Køretøjsdatal: AGV-status, opladnings/deo ladningslogger, og anomaliregistreringer.

• Opgavedata: Opgavedetaljer og udførelsesstatus.

• Lagerdata: Layout, reoler, stationer, opladningspunkter osv., der danner lagerkortet.

Nøgleforhold: brugere opretter opgaver, AGVs udfører opgaver, AGVs opererer inden for lageret, og brugere administrerer lageret.

2.4 Detaljeret systemdesign og implementering

2.4.1 Implementering af grundlæggende ramme
Et nyt Unity3D-projekt oprettes, importerer 3D-modeller for at simulere lagermiljøet. Logik implementeres ved hjælp af C#.

Brugerlogin:
Brugere skal autentificere og opnå rollebaserede rettigheder, før de kan få adgang til systemet.

Implementering af lagerledelse:
Kernefunktionalitet inkluderer lagermodelering, der giver brugere mulighed for at se og redigere beholderlayout, køretøjslagring, og reoldistribution. Systemet inkluderer rute- og stationslister, med køretøjshåndtering, der dækker opladning og anomalihåndtering.

2.4.2 Kartografi-metodologi
Almindelige robotkartograferingmetoder inkluderer:

• Metriske kort: 2D/3D-rekonstruktioner af reel rum.

• Direkte repræsentation: Bruger rå sensor-data uden diskretisering.

• Gitterkort: Dividerer rummet i uniforme celler, nemt konverterbare til topologiske grafer.

• Topologiske kort: Representerer nøglespositioner som knuder, forbundet af kanter.

Koordinatsystemer:

• Layoutkoordinater: Virtuelle grænsefladespositioner i Unity.

• Modelkoordinater: Reelle verden (x, y, z) positioner. Da layoutkoordinater genereres automatisk, skal modelkoordinater defineres eksplcit for realistisk simulation.

Punktyper og operationer:
Punkter repræsenterer AGV-positioner (standard: 0,0,0). Typer inkluderer: normal, last/lastaf, indgang/udgang, reol, og opladningspunkter. Normale punkter kan ikke holde reoler eller tillade langvarige AGV-stop.

3. Konklusion

Med den hurtige fremskridt inden for smart logistik og IoT-teknologier, overgår lager fra "manuel mekanisering" til "varer til person" automatiserede operationer. Operatører kan nu overvåge lagerbeholdning i realtid, forbedre scan-præcision, dynamisk lagring, og driftseffektivitet, mens spild og arbejdskompetencer reduceres.

Dog, da intelligente systemer skalerer og AGV-flåder vokser, fortsætter udfordringer i opgavetildeling og flådekontrol. Dette dokument præsenterer et praktisk AGV-baseret intelligent lagerskema-system, der skifter lagerledelse fra traditionel lagerbeholdningsovervågning til realtid-driftskontrol. Ved at udnytte fuldt automatiserede teknologier, gør systemet det muligt for autonome indgående og udgående operationer, og driver transformationen fra automatisering til intelligent logistik.