Miten rakentaa AGV-pohjainen älyvarastojärjestelmä
AGV-pohjainen älykäs varasto-logistiikkajärjestelmä
Logistiikan alan nopean kehityksen, kasvavan maanhalkaisun ja nousevat työvoimakustannukset ovat aiheuttaneet merkittäviä haasteita varastolle, joka toimii keskeisenä logistiikkakeskuksena. Kun varastot kasvavat, operaatioiden taajuus lisääntyy, tiedon monimutkaisuus kasvaa ja tilaushaku tehtävät muuttuvat vaativammiksi, virheten alentaminen ja työvoimakustannusten vähentäminen samalla kun kokonaisvaraston tehokkuutta parannetaan on tullut varastosektorin ensisijaiseksi tavoitteeksi, joka ohjaa yrityksiä kohti älykästä automaatiota.
Tämä artikkeli keskittyy AGV-pohjaista älykästä varasto-logistiikkajärjestelmää. Järjestelmä käyttää automaattisia ohjattuja ajoneuvoja (AGV) kuljetusvälineinä, yhdistää ulkoiset tietojärjestelmät vastaanottamaan tilauksia ja käyttää älykkäitä suunnittelualgoritmeja optimoimaan AGV-reittejä. Tämä mahdollistaa AGV:n suorittavan itsestään tehtäviä, kuten vastaanottamisen, kuljetuksen, säilönnän ja lähetyksen, mikä parantaa logistiikkajärjestelmän tehokkuutta ja tarkkuutta samalla kun vähentää toimintakustannuksia.
1. Järjestelmän analyysi
Älykäsen varastosysteemin ydin on hallinnassa ja ajoituksessa. Kuvatulla systeemillä on kerrosrakennettu arkkitehtuuri, jossa data virtaa syöttötiedoista säilövälineisiin AGV:ihin. Toiminnallisten vaatimusten ja säilötoimintojen analyysin perusteella järjestelmä on jaettu avainta osiin: varastonhallinta, asemahallinta, ajoneuvohallinta, tilauksenhallinta ja käyttäjähallinta.
Varastonhallinta: Tämä moduuli käsittelee varaston karttamuodostusta ja tiedonhallintaa. Varasto on jaettu 20 riviin ja 12 sarakkeeseen kolmella tasolla (ylä-, keski- ja alataso). Jokaisella säilövälineellä on uniikki ID. Kartta sisältää seinät, ovet, kaksi väliaikaisalustaa ja latauspiste. Esineiden tiedot tallennetaan säilövälineen sijainnin perusteella, datan linkitettyä säilövälineen ID:llä tietokantaan.
Asemahallinta: Avainpaikat, kuten varaston pääsisäänkäynti, käytävien päätepisteet, sarakkeiden paikat, latauspisteet, lastaus/lastauspisteet ja pysäköintipaikat, määritellään AGV:n lähtö- tai kohdepisteiksi.
Reittihallinta: Reitit yhdistävät asemia. AGV:t seuraavat etukäteen suunniteltuja reittejä, jotka voivat olla yksisuuntaisia tai kaksisuuntaisia, lineaarisia tai kaarteisia.
Rakennusten hallinta: Ristikot sijoitetaan vain määriteltyihin rakennuspisteisiin. Rakennushallinta tukee AGV-operaatioita, joissa ristikot siirretään lastauspisteistä, lastauspisteistä ja rakennuspisteisiin. Ristikot ovat neljässä tilassa: alkutila, odottaa hakua, kuljetuksessa ja palautettu.
Ajoneuvohallinta: Yksinkertaisessa varastokonfiguraatiossa käytetään vain yhtä AGV:a, joka hoitaa yhden säilövälineen kerrallaan. AGV:n tilat ovat: valmiina (odottaa pääsisäänkäynnissä riittävällä varauksella), lataamassa (siirtyy latauspisteeseen, kun varaus on alhainen) ja tehtävän suorittamisessa (aktiivisesti kuljettamassa säilövälinettä).
Lataushallinta: Kun akkujen varaus on alhainen, AGV pyytää automaattisesti latausta. Järjestelmä määrittelee latausreitin, lukitsee latauspisteen ja asettaa AGV:n lataustilaan, jolloin uusia tehtäviä ei anneta, kunnes akku saavuttaa määritellyn tason.
Poikkeushallinta: Mahdolliset AGV-anomaliat sisältävät poikkeamisen suunnitelluilta reiteiltä, latausta pyytämättä, kun varaus on alhainen, tai kontrollin menettämisen. Kaikki anomaliat kirjataan, ja jos anomalioiden määrä ylittää ennakkoon määritellyn kynnyksen, aktivoidaan hälytys, mikä osoittaa huollon tarvetta.
Tehtävien hallinta: Uudet tehtävät annetaan etukäteen määritellyillä reittisuunnittelualgoritmeilla. Tehtävän aloittamisen yhteydessä järjestelmä määrittelee AGV:n ja välittää koko reitin. Tehtäviä voidaan tarkastella, peruuttaa, keskeyttää tai muuttaa. Tehtävät luokitellaan kolmeen ryhmään: lähtevät, saapuvat ja uudelleensijoittaminen.
Käyttäjähallinta: Tämä moduuli hallitsee käyttäjätilien ja lupien. Käyttäjät jaetaan neljään tasoon: vieras, operaattori, ylläpitäjä ja superylläpitäjä, joilla on erilaisia pääsyoikeuksia.
2. Järjestelmän suunnittelun yleiskatsaus
2.1 Suunnitteluperiaatteet
Näkyvyys: Käyttäjäystävällinen rajapinta, joka on suunniteltu intuitiiviseen tiedonkäsittelyyn ja hallintaan.
Reaaliaikainen suorituskyky: Varaston kartan on heijastettava AGV:n sijainteja, tiloja ja ristikoiden tietoja reaaliajassa minimaalisella viiveellä, varmistamalla luotettava kommunikaatio.
Vakaus: Järjestelmän on pysyttävä vakaina suurten tiedon kuormien ja pitkien toimintajaksojen aikana.
Skaalautuvuus: Modulaarinen suunnittelu mahdollistaa tulevan laajentumisen ja uusien ominaisuuksien integroinnin.
2.2 Järjestelmän arkkitehtuuri
Järjestelmä koostuu kolmesta kerroksesta:
Suorituskerros (AGV-kuljetus): Fyysiset AGV-toiminnot.
Palvelinkerros: Toimii siltona sovellus- ja suorituskerrosten välillä, mukaan lukien keskitetty hallintajärjestelmä ja pääsyjärjestelmä. Se kommunikoi AGV:n kanssa, kerää tilatiedot ja tarjoaa API:t tehtävien määrittämiseen ja hallintaan.
Sovelluskerros: Ylin kerros, joka suorittaa käyttäjien kanssa suoraan Unity3D-pohjaisen rajapinnan kautta. Käyttäjät lähettävät pyyntöjä, ja tulokset näytetään backend-prosessoinnin jälkeen.
2.3 Tietokannan suunnittelu
Avaintietoja ovat:
Käyttäjätiedot: Perustiedot ja pääsyoikeudet.
Ajoneuvotiedot: AGV:n tila, lataus/purkauksen lokit ja anomaliarekisterit.
Tehtävätiedot: Tehtävien yksityiskohdat ja suoritusstatus.
Varastotiedot: Asettelu, ristikot, asemat, latauspisteet jne., muodostavat varaston kartan.
Avainsuhteet: käyttäjät luovat tehtäviä, AGV:t suorittavat tehtäviä, AGV:t toimivat varastossa, ja käyttäjät hallitsevat varastoa.
2.4 Yksityiskohtainen järjestelmän suunnittelu ja toteutus
2.4.1 Perusrunkon toteutus
Luodaan uusi Unity3D-projekti, johon tuodaan 3D-malleja varaston ympäristön simuloimiseksi. Logiikka toteutetaan C#:llä.
Käyttäjän kirjautuminen:
Käyttäjien on todistettava itsensä ja hankittava roolipohjaiset oikeudet ennen järjestelmään pääsyn saamista.
Varastonhallinnan toteutus:
Ytimessä on varaston mallintaminen, joka mahdollistaa käyttäjien tarkastella ja muokata säilövälineiden asettelua, ajoneuvosijainteja ja ristikoiden jakautumista. Järjestelmä sisältää reitti- ja asemalistat, ja ajoneuvohallinta kattaa latauksen ja anomalien käsittelyn.
2.4.2 Karttamenetelmien suunnittelu
Yleisiä robottikarttamenetelmiä ovat:
Metriset kartat: 2D/3D-rekonstruktiot todellisesta tilasta.
Suora edustus: Käyttää raakaa anturidataa ilman diskretointia.
Ruudukkomapat: Jaottelevat tilan yhtenäisille soluille, helposti muuntuvat topologisiin graafeihin.
Topologiset kartat: Edustavat avainpaikkoja solmuina, yhdistettyinä kaarilla.
Koordinaattijärjestelmät:
Asettelukoordinaatit: Virtuaaliset rajapinnan sijainnit Unityssa.
Mallikoordinaatit: Todelliset (x, y, z) sijainnit. Koska asettelu koordinaatit generoidaan automaattisesti, mallikoordinaatteja on määritettävä selkeästi realistisen simuloinnin vuoksi.
Pistetyypit ja operaatiot:
Pisteet edustavat AGV:n sijainteja (oletus: 0,0,0). Tyypit ovat: normaali, lastaus/puraus, sisään-/uloskäynti, ristikko ja latauspiste. Normaalipisteet eivät voi pitää ristikkoja tai sallia pitkäaikaista AGV:n pysähtymistä.
3. Johtopäätös
Älykkäiden logistiikkateknologioiden ja IoT:n nopean kehityksen myötä varastot siirtyvät "manuaalista mekaniikasta" "asioiden ihmiseen" -automaattisiin toimiin. Operaattorit voivat nyt valvoa inventaarion reaaliajassa, parantaa skannauksen tarkkuutta, dynaamista säilöntää ja toiminnallista tehokkuutta samalla kun vähentävät jätettä ja työvoimakustannuksia.
Kuitenkin, kun älykkäät järjestelmät skaalaavat ja AGV-laivuat kasvavat, tehtävien jako- ja laivuatoiminnan haasteet jatkuvat. Tämä artikkeli esittelee käytännön AGV-pohjaisen älykäsen varaston ajoitusjärjestelmän, joka siirtää varastonhallinnan perinteisestä inventaariseurantaan reaaliaikaiseen toimintavalvontaan. Hyödyntämällä täysin automatisoitua teknologiaa järjestelmä mahdollistaa autonomiset sisään- ja ulospaikkaustoimet, edistäen muutosta automaattiin älykkään logistiikan suuntaan.
