چگونه سیستم انبار هوشمند مبتنی بر ربات های خودکار هدایت شونده (AGV) بسازید

AGV आधारित स्मार्ट वारेरहाउस लॉजिस्टिक्स सिस्टम

लॉजिस्टिक्स उद्योग के तेजी से विकास, भूमि की कमी, और श्रम लागत में वृद्धि के साथ, वारेरहाउस, जो प्रमुख लॉजिस्टिक्स हब के रूप में कार्य करते हैं, बड़ी चुनौतियों का सामना कर रहे हैं। वारेरहाउस बड़े होने के साथ, ऑपरेशनल फ्रीक्वेंसी बढ़ती है, जानकारी की जटिलता बढ़ती है, और ऑर्डर-पिकिंग कार्य अधिक मांग करने लगते हैं। इसलिए, कम त्रुटि दर, श्रम लागत में कमी, और समग्र स्टोरेज दक्षता में सुधार करना वारेरहाउस उद्योग का प्रमुख लक्ष्य बन गया है, जो इंटेलिजेंट ऑटोमेशन की ओर उद्यमों को ले जा रहा है।

इस पेपर में AGV आधारित स्मार्ट वारेरहाउस लॉजिस्टिक्स सिस्टम पर केंद्रित किया गया है। यह सिस्टम ऑटोमेटेड गाइडेड व्हीकल्स (AGVs) का उपयोग कैरियर के रूप में करता है, बाहरी जानकारी सिस्टम से ऑर्डर रिसीव करता है, और इंटेलिजेंट प्लानिंग एल्गोरिदम का उपयोग AGV रूटिंग को ऑप्टीमाइज करने के लिए करता है। इससे AGVs अपने आप में गुड्स को रिसीव, ट्रांसपोर्ट, स्टोर, और डिस्पैच करने जैसे कार्यों को कर सकते हैं, जिससे लॉजिस्टिक्स सिस्टम की दक्षता और सटीकता में सुधार होता है और ऑपरेशनल लागत में कमी होती है।

1. सिस्टम विश्लेषण

एक स्मार्ट वारेरहाउस सिस्टम का कोर मैनेजमेंट और स्केड्यूलिंग में होता है। यहाँ वर्णित सिस्टम एक लेयर्ड आर्किटेक्चर का उपयोग करता है, जिसमें डेटा इनपुट से स्टोरेज कंटेनर्स तक और फिर AGVs तक प्रगति करता है। फंक्शनल रिक्वायरमेंट्स और स्टोरेज ऑपरेशन्स विश्लेषण के आधार पर, सिस्टम को कुछ मुख्य मॉड्यूल्स में विभाजित किया गया है: वारेरहाउस मैनेजमेंट, स्टेशन मैनेजमेंट, व्हीकल मैनेजमेंट, ऑर्डर मैनेजमेंट, और यूजर मैनेजमेंट।

• वारेरहाउस मैनेजमेंट: यह मॉड्यूल वारेरहाउस मैप मॉडलिंग और जानकारी मैनेजमेंट का संभालता है। वारेरहाउस को 20 पंक्तियों और 12 स्तंभों में तीन स्तरों (ऊपर, बीच, नीचे) में विभाजित किया गया है। प्रत्येक कंटेनर का एक अद्वितीय ID होता है। मैप में दीवारें, दरवाजे, दो टेम्पोररी प्लेटफॉर्म, और एक चार्जिंग स्टेशन शामिल होते हैं। आइटम जानकारी कंटेनर की स्थिति के आधार पर स्टोर की जाती है, जिसका डेटा कंटेनर के ID के माध्यम से डेटाबेस से लिंक किया जाता है।

• स्टेशन मैनेजमेंट: वारेरहाउस के प्रवेश द्वार, गलियारे के प्रवेश द्वार, स्तंभ स्थितियाँ, चार्जिंग स्टेशन, लोडिंग/अनलोडिंग बिंदु, और पार्किंग स्थान जैसी महत्वपूर्ण स्थितियाँ AGV के शुरुआत या लक्ष्य बिंदुओं के रूप में पूर्वनिर्धारित की गई हैं।

• पाथ मैनेजमेंट: पाथ स्टेशनों को जोड़ते हैं। AGVs पूर्वनिर्धारित मार्गों का अनुसरण करते हैं, जो एक दिशा या दोनों दिशाओं में, और सीधे या घुमावदार हो सकते हैं।

• रैक मैनेजमेंट: रैक केवल निर्दिष्ट रैक स्थितियों पर रखे जाते हैं। रैक मैनेजमेंट AGV के लिए लोडिंग बिंदु, अनलोडिंग बिंदु, और रैक स्थितियों के बीच रैक को ले जाने का समर्थन करता है। रैकों के चार अवस्थाएँ होती हैं: आरंभिक, रिट्रीवल की प्रतीक्षा, परिवहन में, और वापस।

• व्हीकल मैनेजमेंट: सरल वारेरहाउस सेटअप के कारण, केवल एक AGV का उपयोग किया जाता है, जो प्रत्येक कार्य में एक कंटेनर का संभाल लेता है। AGV की अवस्थाएँ शामिल हैं: स्टैंडबाई (प्रवेश द्वार पर खाली, पर्याप्त चार्ज के साथ), चार्जिंग (शक्ति कम होने पर चार्जर की ओर जाता है), और कार्य कार्यान्वयन (सक्रिय रूप से एक कंटेनर का परिवहन करता है)।

• चार्जिंग मैनेजमेंट: जब बैटरी का स्तर कम होता है, तो AGV स्वत: चार्ज की अनुमति मांगता है। सिस्टम एक चार्जिंग पाथ आवंटित करता है, चार्जिंग स्टेशन को लॉक करता है, और AGV को चार्जिंग मोड में रखता है, जिसमें बैटरी एक पूर्वनिर्धारित स्तर तक नहीं पहुँचने तक कोई नया कार्य नहीं आवंटित किया जाता है।

• अपवाद मैनेजमेंट: संभावित AGV असामान्यताएँ शामिल हैं: प्लान किए गए मार्ग से विचलन, शक्ति कम होने पर चार्जिंग की अनुमति न मांगना, या नियंत्रण खोना। सभी असामान्यताएँ लॉग की जाती हैं, और अगर असामान्यताओं की संख्या एक पूर्वनिर्धारित थ्रेशहोल्ड से अधिक हो जाती है, तो एक अलर्ट ट्रिगर होता है, जो मेंटेनेंस की आवश्यकता का संकेत देता है।

• कार्य मैनेजमेंट: नए कार्य पूर्वनिर्धारित पाथ-प्लानिंग एल्गोरिदम का उपयोग करके आवंटित किए जाते हैं। कार्य शुरू होने पर, सिस्टम एक AGV आवंटित करता है और पूरा मार्ग ट्रांसमिट करता है। कार्य देखे, रद्द, रोके, या संशोधित किए जा सकते हैं। कार्य तीन प्रकार के होते हैं: आउटबाउंड, इनबाउंड, और रिलोकेशन।

• यूजर मैनेजमेंट: यह मॉड्यूल यूजर अकाउंट्स और अनुमतियों का प्रबंधन करता है। यूजर्स को चार स्तरों में विभाजित किया गया है: गेस्ट, ऑपरेटर, एडमिनिस्ट्रेटर, और सुपर एडमिनिस्ट्रेटर, प्रत्येक के अलग-अलग एक्सेस राइट्स होते हैं।

2. सिस्टम डिजाइन ओवरव्यू

2.1 डिजाइन सिद्धांत

• व्यक्तिगत: उपयोगकर्ता-अनुकूल इंटरफ़ेस जो इंटुइटिव डेटा एक्सेस और मैनेजमेंट के लिए डिजाइन किया गया है।

• रियल-टाइम प्रदर्शन: वारेरहाउस मैप AGV की स्थितियों, स्थितियों, और रैक जानकारी को न्यूनतम देरी के साथ रियल-टाइम में प्रतिबिंबित करना चाहिए, जिससे विश्वसनीय संचार सुनिश्चित होता है।

• स्थिरता: सिस्टम उच्च डेटा लोड और लंबी अवधि के ऑपरेशन के दौरान स्थिर रहना चाहिए।

• स्केलेबिलिटी: मॉड्यूलर डिजाइन भविष्य में विस्तार और नए फीचर्स के एकीकरण की अनुमति देता है।

2.2 सिस्टम आर्किटेक्चर
सिस्टम तीन लेयर्स से बना होता है:

• एक्सेक्यूशन लेयर (AGV ट्रांसपोर्ट): फिजिकल AGV ऑपरेशन्स।

• सर्विस लेयर: एप्लिकेशन और एक्सेक्यूशन लेयर्स के बीच का पुल, जिसमें एक केंद्रीय मैनेजमेंट सिस्टम और एक्सेस सिस्टम शामिल है। यह AGVs से संचार करता है, स्टेटस डेटा को संकलित करता है, और टास्क आवंटन और नियंत्रण के लिए APIs प्रदान करता है।

• एप्लिकेशन लेयर: शीर्ष लेयर, जो Unity3D आधारित इंटरफ़ेस के माध्यम से उपयोगकर्ताओं के साथ सीधे इंटरैक्ट करता है। उपयोगकर्ता अनुरोध भेजते हैं, और बैकएंड प्रोसेसिंग के बाद परिणाम दिखाए जाते हैं।

2.3 डेटाबेस डिजाइन
महत्वपूर्ण डेटा शामिल है:

• यूजर डेटा: बुनियादी जानकारी और एक्सेस अनुमतियाँ।

• व्हीकल डेटा: AGV स्थिति, चार्जिंग/डिचार्जिंग लॉग्स, और असामान्यता रिकॉर्ड।

• टास्क डेटा: टास्क विवरण और निष्पादन स्थिति।

• वारेरहाउस डेटा: लेआउट, रैक, स्टेशन, चार्जिंग पॉइंट्स, आदि, जो वारेरहाउस मैप बनाते हैं।

महत्वपूर्ण संबंध: यूजर्स टास्क बनाते हैं, AGVs टास्क को निष्पादित करते हैं, AGVs वारेरहाउस में कार्य करते हैं, और यूजर्स वारेरहाउस का प्रबंधन करते हैं।

2.4 विस्तृत सिस्टम डिजाइन और इंप्लीमेंटेशन

2.4.1 बेसिक फ्रेमवर्क इंप्लीमेंटेशन
एक नया Unity3D प्रोजेक्ट बनाया जाता है, 3D मॉडल्स को इंपोर्ट करके वारेरहाउस वातावरण का सिमुलेशन किया जाता है। लॉजिक C# का उपयोग करके इंप्लीमेंट किया जाता है।

यूजर लॉगिन:
उपयोगकर्ताओं को प्रणाली का अभिगम करने से पहले प्रमाणित होना और भूमिका-आधारित अनुमतियाँ प्राप्त करनी चाहिए।

वारेरहाउस मैनेजमेंट इंप्लीमेंटेशन:
कोर फंक्शनलिटी में वारेरहाउस मॉडलिंग शामिल है, जो उपयोगकर्ताओं को कंटेनर लेआउट, व्हीकल स्थितियाँ, और रैक वितरण देखने और संपादित करने की अनुमति देता है। सिस्टम में पाथ और स्टेशन सूची शामिल है, जिसमें व्हीकल मैनेजमेंट चार्जिंग और असामान्यता हैंडलिंग को कवर करता है।

2.4.2 मैप डिजाइन विधि
सामान्य रोबोटिक मैपिंग विधियाँ शामिल हैं:

• मेट्रिक मैप्स: वास्तविक स्थान की 2D/3D रीकंस्ट्रक्शन।

• डायरेक्ट रिप्रेजेंटेशन: डिस्क्रेटाइजेशन के बिना रॉ सेंसर डेटा का उपयोग करता है।

• ग्रिड मैप्स: स्थान को समान कक्षों में विभाजित करता है, जो आसानी से टोपोलॉजिकल ग्राफ में परिवर्तित किए जा सकते हैं।

• टोपोलॉजिकल मैप्स: महत्वपूर्ण स्थानों को नोड्स के रूप में प्रस्तुत करता है, जो किनारों द्वारा जुड़े होते हैं।

निर्देशांक प्रणाली:

• लेआउट निर्देशांक: Unity में वर्चुअल इंटरफ़ेस स्थितियाँ।

• मॉडल निर्देशांक: वास्तविक दुनिया (x, y, z) स्थितियाँ। क्योंकि लेआउट निर्देशांक स्वचालित रूप से उत्पन्न होते हैं, मॉडल निर्देशांक वास्तविक सिमुलेशन के लिए स्पष्ट रूप से परिभाषित किए जाने चाहिए।

पॉइंट टाइप्स और ऑपरेशन:
पॉइंट AGV की स्थितियों (डिफ़ॉल्ट: 0,0,0) को प्रतिनिधित्व करते हैं। प्रक