Comment construire un système de stockage intelligent basé sur AGV

Système de Logistique Entrepôt Intelligent Basé sur les AGV

Avec le développement rapide de l'industrie logistique, la rareté croissante des terres et l'augmentation des coûts de main-d'œuvre, les entrepôts, en tant que centres logistiques clés, font face à des défis significatifs. À mesure que les entrepôts deviennent plus grands, les fréquences d'opérations augmentent, la complexité des informations s'accroît et les tâches de préparation des commandes deviennent plus exigeantes, atteindre des taux d'erreur faibles et réduire les coûts de main-d'œuvre tout en améliorant l'efficacité globale du stockage est devenu un objectif principal pour le secteur de l'entreposage, poussant les entreprises vers l'automatisation intelligente.

Ce document se concentre sur un système de logistique d'entrepôt intelligent basé sur les AGV. Le système utilise des véhicules guidés automatiques (AGV) comme porteurs, s'interface avec des systèmes d'information externes pour recevoir des commandes, et emploie des algorithmes de planification intelligents pour optimiser le routage des AGV. Cela permet aux AGV d'effectuer de manière autonome des tâches telles que la réception, le transport, le stockage et l'expédition des marchandises, ce qui améliore l'efficacité et la précision du système logistique tout en réduisant les coûts opérationnels.

1. Analyse du Système

Le cœur d'un système d'entrepôt intelligent réside dans la gestion et la planification. Le système décrit ici adopte une architecture en couches, avec un flux de données progressif de l'entrée aux conteneurs de stockage aux AGV. Sur la base des exigences fonctionnelles et de l'analyse des opérations de stockage, le système est divisé en modules clés : gestion d'entrepôt, gestion des stations, gestion des véhicules, gestion des commandes et gestion des utilisateurs.

• Gestion d'Entrepôt : Ce module gère la modélisation de la carte d'entrepôt et la gestion des informations. L'entrepôt est divisé en 20 rangées et 12 colonnes sur trois niveaux (haut, milieu, bas). Chaque conteneur a un ID unique. La carte inclut des murs, des portes, deux plateformes temporaires et une station de recharge. Les informations sur les articles sont stockées en fonction de l'emplacement du conteneur, avec des données liées à une base de données via l'ID du conteneur.

• Gestion des Stations : Les emplacements clés, tels que les entrées d'entrepôt, les entrées d'allée, les positions de colonne, les stations de recharge, les points de chargement/déchargement et les places de stationnement, sont prédéfinis comme points de départ ou de destination des AGV.

• Gestion des Chemins : Les chemins relient les stations. Les AGV suivent des itinéraires préplanifiés, qui peuvent être unidirectionnels ou bidirectionnels, et linéaires ou courbes.

• Gestion des Racks : Les racks ne sont placés que dans des emplacements de rack désignés. La gestion des racks prend en charge les opérations des AGV pour déplacer les racks entre les points de chargement, les points de déchargement et les emplacements de rack. Les racks ont quatre états : initial, en attente de récupération, en transit et retourné.

• Gestion des Véhicules : Étant donné la configuration simple de l'entrepôt, un seul AGV est utilisé, gérant un conteneur par tâche. Les états de l'AGV incluent : en attente (au repos à l'entrée avec une charge suffisante), en charge (se déplaçant vers la chargeuse lorsque la batterie est faible) et en exécution de tâche (transportant activement un conteneur).

• Gestion de la Charge : Lorsque le niveau de la batterie est faible, l'AGV demande automatiquement une recharge. Le système attribue un chemin de recharge, verrouille la station de recharge et place l'AGV en mode de recharge, pendant lequel aucune nouvelle tâche n'est assignée jusqu'à ce que la batterie atteigne un niveau prédéfini.

• Gestion des Anomalies : Les anomalies potentielles des AGV comprennent le déviation des itinéraires planifiés, l'échec de la demande de recharge lorsque la batterie est faible, ou la perte de contrôle. Toutes les anomalies sont enregistrées, et si le nombre d'anomalies dépasse un seuil prédéfini, une alerte est déclenchée, indiquant la nécessité d'une maintenance.

• Gestion des Tâches : De nouvelles tâches sont assignées en utilisant des algorithmes de planification de chemin prédéfinis. Lors de l'initiation d'une tâche, le système assigne un AGV et transmet l'itinéraire complet. Les tâches peuvent être consultées, annulées, mises en pause ou modifiées. Les tâches sont classées en trois types : sortie, entrée et réaffectation.

• Gestion des Utilisateurs : Ce module gère les comptes d'utilisateurs et les autorisations. Les utilisateurs sont classés en quatre niveaux : invité, opérateur, administrateur et super administrateur, chacun ayant différents droits d'accès.

2. Aperçu de la Conception du Système

2.1 Principes de Conception

• Visibilité : Interface conviviale conçue pour un accès et une gestion intuitifs des données.

• Performance en Temps Réel : La carte de l'entrepôt doit refléter les positions, statuts et informations des racks des AGV en temps réel, avec un délai minimal, assurant une communication fiable.

• Stabilité : Le système doit rester stable sous des charges de données élevées et lors d'opérations prolongées.

• Extensibilité : La conception modulaire permet une expansion future et l'intégration de nouvelles fonctionnalités.

2.2 Architecture du Système
Le système comprend trois couches :

• Couche d'Exécution (Transport AGV) : Opérations physiques des AGV.

• Couche de Service : Agit comme un pont entre les couches d'application et d'exécution, y compris un système de gestion central et un système d'accès. Il communique avec les AGV, collecte les données de statut et fournit des API pour l'affectation et le contrôle des tâches.

• Couche d'Application : La couche supérieure, interagissant directement avec les utilisateurs via une interface basée sur Unity3D. Les utilisateurs envoient des requêtes, et les résultats sont affichés après le traitement backend.

2.3 Conception de la Base de Données
Les données clés incluent :

• Données utilisateur : Informations de base et autorisations d'accès.

• Données des véhicules : Statut des AGV, journaux de charge/décharge et enregistrements d'anomalies.

• Données des tâches : Détails des tâches et statut d'exécution.

• Données de l'entrepôt : Disposition, racks, stations, points de recharge, etc., formant la carte de l'entrepôt.

Relations clés : les utilisateurs créent des tâches, les AGV exécutent des tâches, les AGV opèrent dans l'entrepôt, et les utilisateurs gèrent l'entrepôt.

2.4 Conception et Mise en Œuvre Détaillée du Système

2.4.1 Mise en Œuvre du Cadre de Base
Un nouveau projet Unity3D est créé, important des modèles 3D pour simuler l'environnement de l'entrepôt. La logique est implémentée en utilisant C#.

Connexion de l'Utilisateur :
Les utilisateurs doivent s'authentifier et obtenir des autorisations basées sur leur rôle avant d'accéder au système.

Mise en Œuvre de la Gestion de l'Entrepôt :
La fonctionnalité centrale comprend la modélisation de l'entrepôt, permettant aux utilisateurs de visualiser et d'éditer la disposition des conteneurs, les emplacements des véhicules et la distribution des racks. Le système inclut des listes de chemins et de stations, avec la gestion des véhicules couvrant la recharge et la gestion des anomalies.

2.4.2 Méthodologie de Conception de la Carte
Les méthodes de cartographie robotique courantes incluent :

• Cartes Métriques : Reconstructions 2D/3D de l'espace réel.

• Représentation Directe : Utilise des données brutes de capteur sans discrétisation.

• Cartes Grilles : Divise l'espace en cellules uniformes, facilement convertibles en graphes topologiques.

• Cartes Topologiques : Représente les emplacements clés comme des nœuds, connectés par des arêtes.

Systèmes de Coordonnées :

• Coordonnées de Disposition : Positions d'interface virtuelles dans Unity.

• Coordonnées de Modèle : Positions réelles (x, y, z). Puisque les coordonnées de disposition sont générées automatiquement, les coordonnées de modèle doivent être explicitement définies pour une simulation réaliste.

Types de Points et Opérations :
Les points représentent les positions des AGV (par défaut : 0,0,0). Les types incluent : normal, chargement/déchargement, entrée/sortie, rack et point de recharge. Les points normaux ne peuvent pas contenir de racks ou permettre des arrêts longs des AGV.

3. Conclusion

Avec l'avancement rapide des technologies de logistique intelligente et de l'IoT, les entrepôts passent de la "mécanisation manuelle" à des opérations automatisées "marchandise vers la personne". Les opérateurs peuvent maintenant surveiller les stocks en temps réel, améliorant la précision de la numérisation, le stockage dynamique et l'efficacité opérationnelle tout en réduisant les gaspillages et les coûts de main-d'œuvre.

Cependant, à mesure que les systèmes intelligents s'agrandissent et que les flottes d'AGV se développent, les défis liés à l'allocation des tâches et au contrôle des flottes persistent. Ce document présente un système de planification d'entrepôt intelligent basé sur les AGV, déplaçant la gestion de l'entrepôt de la traçabilité traditionnelle des inventaires au contrôle opérationnel en temps réel. En exploitant des technologies entièrement automatisées, le système permet des opérations d'entrée et de sortie autonomes, favorisant la transformation de l'automatisation vers la logistique intelligente.