Hvordan bygge et AGV-basert intelligent lager system

AGV-basert intelligent lagerlogistikksystem

Med rask utvikling av logistikksektoren, økende mangel på land og stigende arbeidskostnader, står lager, som er sentrale logistikkknutepunkter, overfor betydelige utfordringer. Når lager blir større, øker driftshytter, informasjonens kompleksitet vokser, og bestillingsplukking blir mer krevende, har det blitt et hovedmål for lagersektoren å oppnå lav feilrate, redusere arbeidskostnader og forbedre total lagringseffektivitet, noe som driver bedrifter mot intelligent automatisering.

Dette dokumentet fokuserer på et AGV-basert intelligent lagerlogistikksystem. Systemet bruker Automatiserte Guidede Kjøretøy (AGVs) som transportører, kobles til eksterne informasjonssystemer for å motta bestillinger, og bruker intelligente planleggingsalgoritmer for å optimalisere AGV-ruter. Dette gjør at AGVs kan utføre oppgaver som mottak, transport, lagring og sending av varer autonome, noe som forbedrer effektiviteten og nøyaktigheten i logistikk systemet samtidig som driftskostnadene reduseres.

1. Systemanalyse

Kjernen i et intelligent lagersystem ligger i administrasjon og skjedulering. Det beskrevne systemet bruker en lagret arkitektur, med dataflyt fra inndata til lagringsbeholdere til AGVs. Basert på funksjonelle krav og lagringsovervåking, er systemet delt inn i nøkkelmoduler: lageradministrasjon, stasjonadministrasjon, kjøretøyadministrasjon, bestillingsadministrasjon og brukeradministrasjon.

• Lageradministrasjon: Denne modulen håndterer lagerkartmodellering og informasjonsadministrasjon. Lageret er delt inn i 20 rekker og 12 kolonner over tre nivåer (øvre, midtre, nedre). Hver beholder har en unik ID. Kartet inkluderer vegger, dører, to midlertidige platformer og en opladningsstasjon. Vareinformasjon lagres basert på beholders plassering, med data knyttet til en database via beholderens ID.

• Stasjonadministrasjon: Nøkkelplasseringer, som lagerinnganger, gangveiinganger, kolonneposisjoner, opladningsstasjoner, laste/losningspunkter og parkeringsplasser, er forhåndsdefinert som AGVs start- eller målpunkter.

• Rutestyring: Ruter forbinder stasjoner. AGVs følger forhåndsplanlagte ruter, som kan være ensrettede eller toveis, lineære eller buede.

• Regaladministrasjon: Regal er plassert kun på spesifiserte regalplasseringer. Regaladministrasjon støtter AGV-operasjoner for flytting av regal mellom laste- og losningspunkter og regalplasseringer. Regal har fire tilstander: initial, ventende på henting, under transport og returnert.

• Kjøretøyadministrasjon: Gitt den enkle lageroppsettet, brukes bare ett AGV, som håndterer én beholder per oppgave. AGV-tilstander inkluderer: klar (tom ved inngangen med tilstrekkelig ladning), oplading (flytter seg til lader når strømmen er lav), og oppgaveutførelse (aktiv transport av en beholder).

• Opladningsadministrasjon: Når batterinivået er lavt, ber AGV automatisk om oplading. Systemet tildeler en opladningsrute, låser opladningsstasjonen og setter AGV i opladningsmodus, hvor ingen nye oppgaver tildeles før batteriet når et forhåndsdefinert nivå.

• Unntaksadministrasjon: Potensielle AGV-anomalier inkluderer avvik fra planlagte ruter, mislykket opladningsforespørsel når strømmen er lav, eller tap av kontroll. Alle unntak logger, og hvis antall anomalier overskrider en forhåndsbestemt terskel, utløses en alarm, som indikerer behov for vedlikehold.

• Oppgaveadministrasjon: Nye oppgaver tildeles ved hjelp av forhåndsdefinerte ruteplanleggingsalgoritmer. Ved oppgavestart tildeler systemet et AGV og sender full rute. Oppgaver kan vises, kanselleres, sattes på pause eller endres. Oppgaver er kategorisert i tre typer: utgående, innkommande og flytting.

• Brukeradministrasjon: Denne modulen administrerer brukerkontoer og rettigheter. Brukere er klassifisert i fire nivåer: gjest, operatør, administrator og superadministrator, hver med ulike tilgangsrettigheter.

2. Systemdesignoversikt

2.1 Designprinsipper

• Synlighet: Brukervennlig grensesnitt designet for intuitiv dataadgang og -administrasjon.

• Sanntidsevne: Lagerkartet må reflektere AGVs posisjon, status og regalinformasjon i sanntid med minimal forsinkelse, for å sikre pålitelig kommunikasjon.

• Stabilitet: Systemet må forbli stabilt under høy datalasting og under langvarig drift.

• Skalering: Modulært design tillater fremtidig utvidelse og integrasjon av nye funksjoner.

2.2 Systemarkitektur
Systemet består av tre lag:

• Utførelseslag (AGV-transport): Fysiske AGV-operasjoner.

• Tjenestelag: Fungerer som bro mellom applikasjons- og utførelseslag, inkludert et sentralt administrasjonssystem og adgangssystem. Det kommuniserer med AGVs, samler statusdata og gir API-er for oppgavetildeling og -kontroll.

• Applikasjonslag: Topp-laget, interagerer direkte med brukere via et Unity3D-basert grensesnitt. Brukere sender forespørsler, og resultater vises etter backend-behandling.

2.3 Database-design
Nøkkeldata inkluderer:

• Brukerdata: Grunnleggende informasjon og tilgangsrettigheter.

• Kjøretøydata: AGV-status, opladings-/utladingslogger og anormalitetsposter.

• Oppgavedata: Oppgavedetaljer og utførelsesstatus.

• Lagerdata: Layout, regal, stasjoner, opladningspunkter osv., som danner lagerkartet.

Nøkkelrelasjoner: brukere oppretter oppgaver, AGVs utfører oppgaver, AGVs opererer i lageret, og brukere administrerer lageret.

2.4 Detaljert systemdesign og implementering

2.4.1 Grunnleggende rammeimplementering
Et nytt Unity3D-prosjekt opprettes, importerer 3D-modeller for å simulere lagermiljøet. Logikk implementeres ved hjelp av C#.

Brukerinnlogging:
Brukere må autentisere seg og få rollebaserte rettigheter før de får tilgang til systemet.

Implementering av lageradministrasjon:
Kjernefunksjonalitet inkluderer lagermodellering, som lar brukere se og redigere beholderlayout, kjøretøyposisjoner og regalfordeling. Systemet inkluderer rutelister og stasjonslister, med kjøretøyadministrasjon som dekker oplading og anormalitethåndtering.

2.4.2 Kartdesignmetodologi
Vanlige robotiske kartleggingsmetoder inkluderer:

• Metriske kart: 2D/3D-rekonstruksjoner av virkelig rom.

• Direkte representasjon: Bruker rå sensor-data uten diskretisering.

• Rutenettkart: Deler rom inn i uniforme celler, lett konverterbar til topologiske grafer.

• Topologiske kart: Representerer nøkkellokasjoner som noder, forbundet med kanter.

Koordinatsystemer:

• Layoutkoordinater: Virtuelle grensesnittsposisjoner i Unity.

• Modellkoordinater: Reale (x, y, z)-posisjoner. Siden layoutkoordinater genereres automatisk, må modellkoordinater defineres eksplisitt for realistisk simulering.

Punkttyper og -operasjoner:
Punkter representerer AGVs posisjon (standard: 0,0,0). Typer inkluderer: normal, lasting/losning, inngang/utgang, regal og opladningspunkt. Normale punkter kan ikke inneholde regal eller tillate lange AGV-stopps.

3. Konklusjon

Med rask fremgang i smart logistikk og IoT-teknologier, overgår lager fra "manuell mekanisering" til "varer til person" automatiserte operasjoner. Operatører kan nå overvåke lagerbeholdning i sanntid, forbedre skanningsnøyaktighet, dynamisk lagring og driftseffektivitet, samtidig som avfall og arbeidskostnader reduseres.

Men, som intelligente systemer skaleres opp og AGV-flåter vokser, fortsetter utfordringer i oppgavetildeling og flåtekontroll. Dette dokumentet presenterer et praktisk AGV-basert intelligent lagerskjeduleringssystem, som skifter lageradministrasjon fra tradisjonell lagerbeholdning til sanntid-driftskontroll. Ved å utnytte fullt automatiserte teknologier, muliggjør systemet autonome inn- og utgående operasjoner, som driver transformasjonen fra automatisering til intelligent logistikk.