Kako izgraditi sistem inteligentnog skladišta baziran na AGV
Inteligentni sistem skladišne logistike baziran na AGV
Sa brzim razvojem logističke industrije, rastućom skrovnosti zemljišta i povećanjem troškova rada, skladišta, kao ključni logistički čvorovi, suočavaju se sa značajnim izazovima. Kako se skladišta uvećavaju, učestalost operacija raste, kompleksnost informacija se povećava, a zadaci preuzimanja narudžbi postaju složeniji, postavljanje niskih stopa grešaka i smanjenje troškova rada uz poboljšanje ukupne efikasnosti skladišta postalo je primarni cilj sektora skladištenja, što potiče preduzeća da se okreću inteligentnoj automatizaciji.
Ovaj rad fokusira se na inteligentni sistem skladišne logistike baziran na AGV. Sistem koristi Automatizovane Vodene Vozila (AGV) kao nosače, sučelja se s vanjskim informacionim sistemima za prijem narudžbi i koristi inteligentne algoritme planiranja za optimizaciju ruta AGV-a. Ovo omogućava AGV-ima da autonomno obavljaju zadatke poput prijema, transporta, skladištenja i isporuke robe, time unapređujući efikasnost i tačnost logističkog sistema, a istovremeno smanjujući operativne troškove.
1. Analiza sistema
Jezgra inteligentnog skladišnog sistema leži u upravljanju i raspoređivanju. Opisani sistem usvaja slojevit arhitekturni pristup, gde podaci teku redom od ulaza do spremnih kontejnera do AGV-a. Na osnovu funkcionalnih zahteva i analize operacija skladištenja, sistem je podeljen na ključne module: upravljanje skladištem, upravljanje stanicama, upravljanje vozilima, upravljanje narudžbama i upravljanje korisnicima.
Upravljanje skladištem: Ovaj modul se bavi modeliranjem mape skladišta i upravljanjem informacijama. Skladište je podeljeno na 20 redova i 12 kolona na tri nivoa (gornji, srednji, donji). Svaki kontejner ima jedinstveni ID. Mapa uključuje zidove, vrata, dve privremene platforme i punište. Informacije o predmetima su smeštene na osnovu lokacije kontejnera, a podaci su povezani sa bazom podataka preko ID-a kontejnera.
Upravljanje stanicama: Ključne lokacije, poput ulaza u skladište, ulaza u hodnike, pozicija stupova, puništa, tačaka utovara/istovara i parking mesta, su predefinisane kao početne ili ciljne tačke AGV-a.
Upravljanje putanjama: Putanje povezuju stanice. AGV-i prate preplanirane rute, koje mogu biti jednosmjerne ili dvosmjerne, linearne ili zakrivljene.
Upravljanje policama: Police su smještene samo na određene lokacije. Upravljanje policama podržava operacije AGV-a za premještanje polica između tačaka utovara, tačaka istovara i lokacija polica. Police imaju četiri stanja: početno, čekanje na preuzimanje, u transitu i vraćeno.
Upravljanje vozilima: Uz jednostavan dizajn skladišta, koristi se samo jedan AGV, koji obrađuje jedan kontejner po zadatku. Stanja AGV-a uključuju: priprema (besposlen na ulazu sa dovoljnim nivoom napajanja), punjenje (prelazak na punište kada je nivo energije nizak) i izvršenje zadatka (aktivno transportiranje kontejnera).
Upravljanje punjenjem: Kada nivo baterije padne, AGV automatski traži punjenje. Sistem dodeljuje putanju za punjenje, zaključava punište i postavlja AGV u režim punjenja, tijekom kojeg novi zadaci nisu dodeljeni dok nivo baterije ne dostigne definisanu vrijednost.
Upravljanje izuzecima: Potencijalni anomaliji AGV-a uključuju odstupanje od planiranih ruta, neuspjeh u zahtijevanju punjenja kada je nivo energije nizak ili gubitak kontrole. Svi izuzeci se bilježe, a ako broj anomalija premaši predpostavljenu granicu, aktivira se alarm, koji upućuje na potrebu za održavanjem.
Upravljanje zadacima: Novi zadaci se dodele koristeći predefinisane algoritme planiranja putanja. Nakon inicijalizacije zadatka, sistem dodeljuje AGV i šalje cijelu rutu. Zadaci se mogu pregledavati, otkazivati, pauzirati ili mijenjati. Zadaci su kategorizirani u tri vrste: izlazni, ulazni i premeštanje.
Upravljanje korisnicima: Ovaj modul upravlja korisničkim nalogima i dozvolama. Korisnici su klasificirani u četiri nivoa: gost, operator, administrator i superadministrator, svaki sa različitim pravima pristupa.
2. Pregled dizajna sistema
2.1 Principi dizajna
Vidljivost: Korisničko sučelje dizajnirano za intuitivni pristup podacima i njihovo upravljanje.
Realno vreme: Mapi skladišta mora reflektirati realne pozicije, status i informacije o policičama AGV-a sa minimalnim kašnjenjem, osiguravajući pouzdanu komunikaciju.
Stabilnost: Sistem mora ostati stabilan pod visokim opterećenjem podataka i tokom dugotrajne operacije.
Skalabilnost: Modularni dizajn dozvoljava buduće proširenje i integraciju novih funkcija.
2.2 Arhitektura sistema
Sistem se sastoji od tri sloja:
Sloj izvršenja (AGV transport): Fizičke operacije AGV-a.
Sloj usluga: Djeluje kao most između aplikacijskog i izvršnog sloja, uključujući centralni upravni sistem i sistem pristupa. Komunicira s AGV-ima, prikuplja podatke o statusu i pruža API-je za dodelu zadataka i kontrolu.
Aplikacijski sloj: Najviši sloj, koji direktno interagira sa korisnicima putem sučelja baziranog na Unity3D. Korisnici šalju zahteve, a rezultati se prikazuju nakon obrade na pozadini.
2.3 Dizajn baze podataka
Ključni podaci uključuju:
Podaci o korisnicima: Osnovne informacije i dozvole pristupa.
Podaci o vozilima: Status AGV-a, beleške o punjenju/ispunjavanju i beleške o anomalijama.
Podaci o zadacima: Detalji zadataka i status izvršenja.
Podaci o skladištu: Layout, police, stanice, tačke punjenja itd., formiraju mapu skladišta.
Ključni odnosi: korisnici kreiraju zadatke, AGV-ovi izvršavaju zadatke, AGV-ovi operiraju unutar skladišta, a korisnici upravljaju skladištem.
2.4 Detaljni dizajn i implementacija sistema
2.4.1 Implementacija osnovnog okvira
Stvara se novi Unity3D projekat, uvođenjem 3D modela za simulaciju okruženja skladišta. Logika je implementirana koristeći C#.
Prijavljivanje korisnika:
Korisnici moraju autentifikovati i dobiti dozvole na osnovu uloge pre nego što pristupe sistemu.
Implementacija upravljanja skladištem:
Osnovne funkcionalnosti uključuju modeliranje skladišta, omogućavajući korisnicima da vide i uređuju layout kontejnera, lokacije vozila i raspodjele polica. Sistem uključuje liste putanja i stanica, a upravljanje vozilima pokriva punjenje i rukovanje anomalijama.
2.4.2 Metodologija dizajna mape
Zajedničke metode mapiranja robota uključuju:
Metričke mape: 2D/3D rekonstrukcije stvarnog prostora.
Direktna reprezentacija: Koristi sirov podatak senzora bez diskretizacije.
Mrežne mape: Deli prostor na uniformne celije, lako konvertibilne u topološke grafove.
Topološke mape: Predstavlja ključne lokacije kao čvorove, povezane ivicama.
Koordinatni sistemi:
Koordinate layouta: Virtualne pozicije sučelja u Unity-u.
Koordinate modela: Stvarne (x, y, z) pozicije. Budući da su koordinate layouta automatski generisane, koordinate modela moraju eksplicitno biti definisane za realističnu simulaciju.
Tipovi tačaka i operacije:
Tačke predstavljaju pozicije AGV-a (podrazumevana: 0,0,0). Tipovi uključuju: normalne, utovar/istovar, ulaz/izlaz, policu i tačke punjenja. Normalne tačke ne mogu držati police ni dozvoljavati dugotrajne zaustavljanja AGV-a.
3. Zaključak
Sa brzim napredovanjem pametnih logističkih i IoT tehnologija, skladišta prelaze od "ručne mehanizacije" na "robne prema ljudima" automatizovane operacije. Operateri sada mogu pratiti inventuru u stvarnom vremenu, poboljšavajući tačnost skeniranja, dinamičko skladištenje i operativnu efikasnost, smanjujući odbačaj i troškove rada.
Međutim, kako se inteligentni sistemi šire i flote AGV-a rastu, izazovi u dodeli zadataka i kontrolu flote nastavljaju postojati. Ovaj rad predstavlja praktičan sistem raspoređivanja inteligentnog skladišta baziran na AGV, prebacujući upravljanje skladištem sa tradicionalnog praćenja inventure na kontrolu operacija u stvarnom vremenu. Koristeći potpuno automatizovane tehnologije, sistem omogućava autonomne ulazne i izlazne operacije, potičući transformaciju od automatizacije do inteligentne logistike.
