Како да се изгради системата за интелигентен склад базиран на AGV

Интелигентен систем за складско логистично управување базиран на AGV

Со брзото развитие на логистичката индустрија, зголемувањето на недостатокот на земјиште и растечките трошоци за работа, складовите, како клучни логистички центрови, се соочуваат со значајни предизвици. Како што складовите постаѓаат поголеми, фреквенцијата на операции се зголемува, комплексноста на информации се зголемува, а задачите за подигање на нарачки стануваат повеќе комплексни, постигнувањето на ниски проценти на грешки, намалување на трошоците за работа и подобрување на општата ефикасност на складувањето станува главна цел за секторот на складување, што ги привлака предпријадите кон интелигентна автоматизација.

Овој труд се фокусира на интелигентен складски логистички систем базиран на AGV. Системот користи Автоматски Управувани Возила (AGVs) како возила, интерфејсира со надворешни информатички системи за примање на нарачки и користи интелигентни алгоритми за планирање за оптимизација на маршрутирањето на AGV. Ова овозможува на AGV-тата да автономно извршува задачи како примање, транспортерство, складирање и испорака на стоки, со што се подобрува ефикасноста и точноста на логистичкиот систем, додека се намалуваат оперативните трошоци.

1. Анализа на системот

Јадрото на интелигентниот складски систем е управувањето и распоредувањето. Описаниот систем прифаќа слојевита архитектура, каде што податоците текат прогресивно од влез до контейнерите до AGV-тата. Со основа на функционалните барања и анализа на складските операции, системот е поделен на клучни модули: управување со склад, управување со станица, управување со возило, управување со нарачки и управување со корисници.

• Управување со склад: Овој модул се занимава со моделирање на складска мапа и управување со информации. Складот е поделен на 20 редици и 12 колони на три нивоа (горен, среден, долен). Секој контейнер има уникатен ID. Мапата вклучува ѕидови, врати, две временски платформи и станција за полнеж. Информациите за предметите се чуваат според локацијата на контейнерот, со податоци поврзани со базата на податоци преку ID-то на контейнерот.

• Управување со станица: Клучните локации, како вход во склад, вход во пасаж, положби на колони, станции за полнеж, точки за карање/разкаривање и паркинги, се предпределени како почетни или целни точки за AGV.

• Управување со патека: Патеките поврзуваат станиците. AGV-тата следат претходно планирани маршрути, кои можат да бидат едносмерни или двосмерни, и линеарни или извити.

• Управување со рафт: Рафтите се поставуваат само на предопределени локации за рафт. Управувањето со рафт поддржува операции на AGV за преместување на рафтите помеѓу точки за карање, точки за разкаривање и локации за рафт. Рафтите имаат четири состојби: почетна, чекајќи на превземање, во транзит и враќано.

• Управување со возило: Забележувајќи простата складска поставка, користи се само едно AGV, којо обработува еден контейнер по задача. Состојбите на AGV вклучуваат: стојачка (себеседна на вход со доволно полнеж), полнеж (движење кон полнежникот кога е ниско на енергија) и извршување на задача (активно транспортерство на контейнер).

• Управување со полнеж: Кога нивото на батеријата е ниско, AGV автоматски бара полнеж. Системот додељува пат за полнеж, заклучува станцијата за полнеж и поставува AGV во режим на полнеж, кога не се додељуваат нови задачи додека нивото на батеријата не достигне предефинирано ниво.

• Управување со изузеви: Потенцијалните аномалии на AGV вклучуваат одклонување од планирани маршрути, неуспешно барање на полнеж кога е ниско на енергија, или губење на контрола. Сите изузеви се запишуваат, и ако бројот на аномалии надмине предефинирана граница, се активира аларма, што указува на потребата за одржба.

• Управување со задачи: Нови задачи се додељуваат користејќи предефинирани алгоритми за планирање на патеки. При иницирање на задача, системот додељува AGV и пренесува целокупниот маршрут. Задачите можат да се видат, откажат, паузираат или модификуваат. Задачите се категоризираат во три типа: исходни, влезни и преместување.

• Управување со корисници: Овој модул управува со корисничките сметки и правици. Корисниците се класифицирани во четири нивоа: гост, оператор, администратор и супер администратор, секој со различни права на пристап.

2. Преглед на дизајнот на системот

2.1 Принципи на дизајн

• Видливост: Пријателски кориснички интерфејс дизајниран за интуитивен пристап и управување со податоци.

• Реално време: Складската мапа мора да рефлектира позициите, состојбите и информации за рафтите на AGV во реално време, со минимална забрзамост, осигурувајќи надежна комуникација.

• Стабилност: Системот мора да остане стабилен под високи натоварувања на податоци и во продолжено време на работа.

• Масивност: Модуларниот дизајн овозможува буџување и интеграција на нови карактеристики во иднина.

2.2 Архитектура на системот
Системот се состои од три слоја:

• Извршни слој (Транспортерство со AGV): Физички операции на AGV.

• Службен слој: Действува како мост меѓу применскиот и извршниот слој, вклучувајќи централен управувачки систем и пристапен систем. Комуницира со AGV-тата, собира податоци за состојба и пружа API-та за додељување на задачи и контрола.

• Применски слој: Најгорниот слој, директно интерагира со корисниците преку интерфејс базиран на Unity3D. Корисниците праќаат барања, а резултатите се прикажуваат по процесирање на серверот.

2.3 Дизајн на базата на податоци
Клучните податоци вклучуваат:

• Податоци за корисник: Основни информации и права на пристап.

• Податоци за возило: Состојба на AGV, записи за полнеж/разполнеж и записници за аномалии.

• Податоци за задачи: Подробности за задачи и состојба на извршување.

• Податоци за склад: Лошад, рафт, станица, точки за полнеж итн., формирајќи складската мапа.

Клучни односи: корисниците креираат задачи, AGV-тата извршуваат задачи, AGV-тата работат во складот, а корисниците управуваат со складот.

2.4 Подробен дизајн и имплементација на системот

2.4.1 Имплементација на основна рамка
Создава се нов проект Unity3D, импортирајќи 3D модели за симулација на складската околина. Логиката се имплементира користејќи C#.

Најава на корисник:
Корисниците мора да се аутентицираат и да добијат права на пристап според ролата пред да пристапат до системот.

Имплементација на управување со склад:
Основната функционалност вклучува моделирање на склад, овозможувајќи корисниците да ги гледаат и уредуваат распоредите на контейнерите, локациите на возилата и распределбата на рафтите. Системот вклучува листи на патеки и станица, со управување со возило што покрива полнеж и управување со аномалии.

2.4.2 Методологија на дизајн на мапа
Заемни методи за мапирање на роботи вклучуваат:

• Метрички мапи: 2D/3D реконструкции на реалното пространство.

• Директно претставување: Користи сурови податоци од сензор без дискретизација.

• Мрежни мапи: Дели пространството на униформни ќелии, лесно конвертибилни во тополошки графови.

• Тополошки мапи: Представува клучни локации како јазли, поврзани со рабови.

Координатни системи:

• Координати на распоред: Виртуелни позиции на интерфејс во Unity.

• Координати на модел: Реални (x, y, z) позиции. Бидејќи координатите на распоред се автоматски генерираат, координатите на модел мора да се експлицитно дефинираат за реалистична симулација.

Типови на точки и операции:
Точките претставуваат позиции на AGV (по дефиниција: 0,0,0). Типовите вклучуваат: нормални, карање/разкаривање, влез/излез, рафт и точки за полнеж. Нормалните точки не можат да држат рафт или да дозволат долготрајни спирања на AGV.

3. Заклучок

Со брзото напредување на технологии за интелигентна логистика и IoT, складовите се преместуваат од "ручна механизација" кон "стока до личност" автоматизиране на операции. Операторите сега можат да мониторираат инвентарот во реално време, подобрувајќи точноста на скенирање, динамичното складирање и ефикасноста на операциите, додека се намалуваат отпадот и трошоците за работа.

Меѓутоа, како што интелигентните системи се масивираат и флотите на AGV се зголемуваат, претставуваат се предизвици во додељувањето на задачи и контрола на флотата. Овој труд претставува практичен AGV-базиран интелигентен систем за распоредување на склад, преместувајќи управувањето со склад од традиционално праќање на инвентар до контрола на операции во реално време. Користејќи потполно автоматизирани технологии, системот овозможува автономни влезни и исходни операции, побудувајќи трансформација од автоматизација кон интелигентна логистика.