Kako zgraditi inteligenčni skladiški sistem na osnovi AGV

Inteligentni Sistem Skladišne Logistike na Osnovi AGV

Z hitrim razvojem logističnega sektorja, naraščajočo skrbelostjo glede zemljišč in naraščajočimi stroški delovne sile so skladišča, ki delujejo kot ključni logistični vožnji, soočena z velikimi izzivi. Ko postajajo skladišča večja, povečujejo se frekvence operacij, raste kompleksnost informacij in zahtevnejše postajajo naloge za pripravo naročil, je dosego nizke stopnje napak in zmanjšanje stroškov delovne sile ter izboljšanje splošne učinkovitosti shranjevanja postala glavna cilja skladištnega sektorja, kar spodbuja podjetja k uporabi inteligentne avtomatizacije.

Ta članek se osredotoča na sistem inteligentne skladišne logistike, temelječi na AGV. Sistem uporablja Avtomatsko Vodene Vozišče (AGV) kot nosilce, povezan je z zunanjimi informacijskimi sistemi za sprejem naročil in uporablja inteligentne algoritme za planiranje, da optimizira poti AGV-jev. To omogoča AGV-om samostojno opravljanje nalog, kot so sprejem, prevoz, shranjevanje in odpiranje blaga, s tem pa povečuje učinkovitost in natančnost logističnega sistema, hkrati pa zmanjšuje operativne stroške.

1. Analiza Sistema

Jedro inteligentnega skladišnega sistema leži v upravljanju in usklajevanju. Opisani sistem uporablja slojevno arhitekturo, z nadaljevanjem podatkov od vnosa do kontejnerjev za shranjevanje in do AGV-jev. Na podlagi funkcionalnih zahtev in analize operacij shranjevanja je sistem razdeljen na ključne module: upravljanje skladišč, upravljanje postaj, upravljanje vozil, upravljanje naročil in upravljanje uporabnikov.

• Upravljanje skladišč: Ta modul obravnava modeliranje mape skladišča in upravljanje informacij. Skladišče je razdeljeno na 20 vrstic in 12 stolpceh na treh nivojih (vrhnji, srednji, spodnji). Vsak kontejner ima edinstven ID. Mapi vključujejo stene, vrata, dve začasni platformi in polnilno postajo. Informacije o predmetih so shranjene glede na lokacijo kontejnerja, z podatki, povezanimi z bazo podatkov preko ID-ja kontejnerja.

• Upravljanje postaj: Ključne lokacije, kot so vhodi v skladišče, vhodi v hodnike, položaji stolpcev, polnilne postaje, točke nalaganja/odlaganja in parkirna mesta, so prednastavljene kot začetne ali ciljne točke AGV-jev.

• Upravljanje poti: Poti povezujejo postaje. AGV-ji sledijo predhodno načrtovanim potem, ki lahko so enosmerne ali dvosmerne, linearno ali zakrivljene.

• Upravljanje regalov: Regali so postavljeni samo na določenih lokacijah regalov. Upravljanje regalov podpira operacije AGV-jev za premikanje regalov med točkami nalaganja, točkami odlaganja in lokacijami regalov. Regali imajo štiri stanja: začetno, v čakanju na pridobivanje, v prevozu in vračen.

• Upravljanje vozil: Glede na preprosto nastavitev skladišča se uporablja samo en AGV, ki obdeluje en kontejner na nalog. Stanja AGV-jev vključujejo: pripravljenost (v neaktivnem stanju pri vstopu z zadostno energijo), polnjenje (premikanje na polnilno postajo, ko je energija nizka) in izvajanje nalog (aktivno prenašanje kontejnerja).

• Upravljanje polnjenja: Ko so ravni baterije nizki, AGV samodejno zahteva polnjenje. Sistem dodeli pot polnjenja, zakleni polnilno postajo in postavi AGV v način polnjenja, med katerega ni dodeljenih novih nalog, dokler ravni baterije ne dosežejo prednastavljenega nivoja.

• Upravljanje izjeme: Možne anomalije AGV-jev vključujejo odstopanje od načrtovanih poti, neuspeh v zahtevanju polnjenja, ko so ravni energije nizke, ali izgubo nadzora. Vse anomalije so zabeležene, in če število anomalij preseže prednastavljen prag, se aktivira opozorilo, ki kaže na potrebo po vzdrževanju.

• Upravljanje nalog: Nove naloge so dodeljene z uporabo prednastavljenih algoritmov za načrtovanje poti. Ob začetku naloge sistem dodeli AGV in prenaša celotno pot. Naloge je mogoče pregledovati, preklicati, ustaviti ali spremeniti. Naloge so razdeljene na tri tipe: odhod, prihod in preselitev.

• Upravljanje uporabnikov: Ta modul upravlja račune uporabnikov in dovoljenja. Uporabniki so razdeljeni v štiri ravni: gost, operator, administrator in superadministrator, vsak z drugačnimi dostopnimi pravicami.

2. Pregled Nosa Sistemas

2.1 Načela Dizajna

• Vidnost: Uporabniško prijazno vmesnik, zasnovan za intuicijski dostop in upravljanje podatkov.

• Časovna učinkovitost: Mapa skladišča mora odražati trenutne lokacije, stanja in informacije o regalih AGV-jev z minimalnim zamikom, zagotavljajoč zanesljivo komunikacijo.

• Stabilnost: Sistem mora ostati stabilen pod visokim obremenjenjem podatkov in med dolgotrajno uporabo.

• Razširljivost: Modularni dizajn omogoča prihodnje razširjanje in integracijo novih funkcij.

2.2 Arhitektura Sistemas
Sistem sestoji iz treh slojev:

• Sloj izvedbe (prevoz AGV): Fizične operacije AGV-jev.

• Servisni sloj: Deluje kot most med aplikacijskim in izvedbnim slojem, vključuje centralni upravni sistem in sistem dostopa. Komunicira z AGV-ji, zbirajo stanja in ponujajo API-je za dodeljevanje in nadzor nalog.

• Aplikacijski sloj: Najvišji sloj, ki neposredno interakcira z uporabniki preko vmesnika, temelječega na Unity3D. Uporabniki pošiljajo zahteve, rezultati pa so prikazani po obdelavi na strežniku.

2.3 Dizajn Baze Podatkov
Ključni podatki vključujejo:

• Podatki uporabnikov: Osnovne informacije in dostopne pravice.

• Podatki vozil: Stanje AGV-jev, zapisnice o polnjenju/razpolnjenju in zapisnice o anomalijskih dogodkih.

• Podatki nalog: Detajli nalog in stanje izvedbe.

• Podatki skladišča: Postavitev, regali, postaje, polnilne točke itd., ki tvorijo mapo skladišča.

Ključne relacije: uporabniki ustvarjajo naloge, AGV-ji izvajajo naloge, AGV-ji delujejo znotraj skladišča, uporabniki upravljajo skladišča.

2.4 Podrobni Dizajn in Implementacija Sistemas

2.4.1 Izvedba Osnutka
Ustvarjen je nov projekt Unity3D, uvoženi 3D modeli za simulacijo okolja skladišča. Logika je implementirana z C#.

Prijava uporabnika:
Uporabniki morajo preveriti pristop in pridobiti dovoljenja glede na vlogo, preden dostopajo do sistema.

Izvedba upravljanja skladišča:
Osnovne funkcije vključujejo modeliranje skladišča, ki omogoča uporabnikom ogled in urejanje postavitve kontejnerjev, lokacij vozil in porazdelitve regalov. Sistem vključuje sezname poti in postaj, upravljanje vozil pa pokriva polnjenje in obdelavo anomalij.

2.4.2 Metodologija Dizajna Mape
Skupne metode robotičnega kartiranja vključujejo:

• Metrične mape: 2D/3D rekonstrukcije realnega prostora.

• Direktna predstavitev: Uporablja surov podatkov senzorjev brez diskretizacije.

• Mrežne mape: Deli prostor v enakomerne celice, lažje pretvorljive v topološke grafe.

• Topološke mape: Predstavljajo ključne lokacije kot vozlišča, povezana z robovi.

Koordinatni sistemi:

• Koordinate postavitve: Virtualne pozicije vmesnika v Unity.

• Koordinate modela: Realne (x, y, z) pozicije. Ker so koordinate postavitve avtomatsko generirane, morajo biti koordinate modela eksplicitno definirane za realistično simulacijo.

Tipi točk in operacije:
Točke predstavljajo pozicije AGV-jev (privzeto: 0,0,0). Tipe vključujejo: normalne, nalaganje/odlaganje, vhod/izhod, regal in polnilne točke. Normalne točke ne morejo držati regalov ali dovoljevati dolgotrajnih zaustavitev AGV-jev.

3. Zaključek

S hitrim napredkom pametnih logističnih tehnologij in IoT so skladišča prehajala od "ručne mehanizacije" do "blago do osebe" avtomatiziranih operacij. Operaterji zdaj lahko v realnem času spremljajo zaloge, izboljšujejo natančnost skeniranja, dinamično shranjevanje in operativno učinkovitost, hkrati pa zmanjšujejo odpadke in stroške delovne sile.

Vendar pa, ko se inteligentni sistemi razširjajo in flote AGV-jev naraščajo, izzivi v dodeljevanju nalog in upravljanju flot ostajajo. Ta članek predstavlja praktičen sistem inteligentnega razporejanja skladišč, temelječi na AGV, ki prenaša upravljanje skladišča od tradicionalnega sledenja zalogam do operativnega nadzora v realnem času. Z uporabo popolnoma avtomatiziranih tehnologij omogoča sistem samostojne vhodne in izhodne operacije, s tem pa spodbuja prehod od avtomatizacije do inteligentne logistike.