Hur man bygger ett AGV-baserat intelligents lager system

AGV-baserat intelligenta lagerlogistiksystem

Med den snabba utvecklingen inom logistiksektorn, ökande brist på mark och stigande arbetskostnader, står lager som viktiga logistiknoder inför betydande utmaningar. När lager blir större, ökar operativa frekvenser, informationsskomplexitet växer och beställningsplockning blir mer krävande, har det blivit ett huvudmål för lagersektorn att uppnå låga felhastigheter och sänka arbetskostnader samtidigt som lagringsverksamhetens effektivitet förbättras, vilket driver företag mot intelligent automatisering.

Detta dokument fokuserar på ett AGV-baserat intelligent lagerlogistiksystem. Systemet använder Automatiska Guidade Fordon (AGVs) som transportmedel, kopplar till externa informationsystem för att ta emot order och använder intelligenta planeringsalgoritmer för att optimera AGV-rutter. Detta gör att AGVs kan utföra uppgifter såsom mottagning, transport, lagring och distribution av gods på egen hand, vilket ökar effektiviteten och noggrannheten i logistiksystemet samtidigt som driftskostnaderna minskas.

1. Systemanalys

Kärnan i ett intelligent lagersystem ligger i hantering och schemaläggning. Systemet beskrivet här antar en lagerstruktur, med dataflöde från inmatning till lagringscontainrar till AGVs. Baserat på funktionskrav och analys av lagringsoperationer delas systemet upp i viktiga moduler: lagerhantering, stationshantering, fordonshantering, orderhantering och användarhantering.

• Lagerhantering: Denna modul hanterar lagerkartmodellering och informationshantering. Lagret är indelat i 20 rader och 12 kolumner över tre nivåer (övre, mellersta, nedre). Varje container har en unik ID. Kartan inkluderar väggar, dörrar, två tillfälliga plattformar och en laddstation. Artiklar lagras baserat på containerns plats, med data länkad till en databas via containerns ID.

• Stationshantering: Viktiga platser, som lageringångar, gångvägsingångar, pelarpositioner, laddstationer, last/lossningspunkter och parkeringsplatser, definieras som AGVs start- eller målpunkter.

• Ruttshantering: Rutter ansluter stationer. AGVs följer förplanerade rutter, som kan vara ensidiga eller tvåsidiga, linjära eller böjda.

• Regalhantering: Regal placeras endast på angivna regalplatser. Regalhantering stödjer AGVs operationer för att flytta regal mellan lastpunkter, lossningspunkter och regalplatser. Regal har fyra tillstånd: initial, väntar på hämtning, under transport och återlämnad.

• Fordonshantering: Givet den enkla lagerstrukturen används endast ett AGV, som hanterar en container per uppgift. AGVs tillstånd inkluderar: beredskap (tom vid ingången med tillräckligt ladd), laddning (flyttar till laddare när strömmen är låg) och uppgiftsexekvering (aktivt transporterar en container).

• Laddhantering: När batterinivån är låg begär AGV automatiskt laddning. Systemet tilldelar en laddrutt, låser laddstationen och placerar AGV i laddningsläge, under vilket inga nya uppgifter tilldelas tills batteriet når en fördefinierad nivå.

• Avvikelsehantering: Möjliga AGV-avvikelser inkluderar avvikande från planerade rutter, misslyckande med att begära laddning när strömmen är låg eller förlust av kontroll. Alla avvikelser loggas, och om antalet avvikelser överstiger ett förinställt tröskelvärde utlöses en varning, vilket indikerar behovet av underhåll.

• Uppgiftshantering: Nya uppgifter tilldelas med hjälp av fördefinierade ruttplaneringsalgoritmer. Vid uppgiftsinledning tilldelar systemet ett AGV och skickar hela rutt. Uppgifter kan granskas, avbrytas, pausas eller ändras. Uppgifter indelas i tre typer: utgående, ingående och omplaceringsuppgifter.

• Användarhantering: Denna modul hanterar användarkonton och behörigheter. Användare delas in i fyra nivåer: gäst, operator, administratör och superadministratör, var och en med olika åtkomsträttigheter.

2. Översiktlig systemdesign

2.1 Designprinciper

• Synlighet: Användarvänligt gränssnitt designat för intuitiv datatillgång och hantering.

• Realtidsprestanda: Lagerkarta måste reflektera AGVs positioner, status och regalinformation i realtid med minimal försening, vilket säkerställer pålitlig kommunikation.

• Stabilitet: Systemet måste förbli stabilt vid höga databelastningar och under långvarig drift.

• Skalbarhet: Modulär design möjliggör framtida expansion och integration av nya funktioner.

2.2 Systemarkitektur
Systemet består av tre nivåer:

• Exekveringsnivå (AGV-transport): Fysiska AGV-operationer.

• Tjänstenivå: Fungerar som en bro mellan applikations- och exekveringsnivåer, inklusive ett centrala hanteringssystem och åtkomstsystem. Den kommunicerar med AGVs, samlar in statusdata och ger API:er för uppgiftstilldelning och -kontroll.

• Applikationsnivå: Toppnivån, som direkt interagerar med användare genom ett Unity3D-baserat gränssnitt. Användare skickar förfrågningar, och resultat visas efter backendbehandling.

2.3 Databasdesign
Viktiga data inkluderar:

• Användardata: Grundläggande information och åtkomstbehörigheter.

• Fordondata: AGV-status, ladd-/avladdningsloggar och avvikelseregister.

• Uppgiftsdata: Uppgiftsdetaljer och exekveringsstatus.

• Lagerdata: Layout, regal, stationer, laddpunkter, etc., som bildar lagerkarten.

Viktiga relationer: användare skapar uppgifter, AGVs utför uppgifter, AGVs opererar inom lager, och användare hanterar lager.

2.4 Detaljerad systemdesign och implementering

2.4.1 Grundläggande ramverksimplementering
Ett nytt Unity3D-projekt skapas, importerar 3D-modeller för att simulera lagermiljön. Logiken implementeras med C#.

Användarinloggning:
Användare måste autentisera sig och få rollbaserade behörigheter innan de får tillgång till systemet.

Implementering av lagerhantering:
Kärnfunktionalitet inkluderar lagermodellering, vilket tillåter användare att visa och redigera containertopografier, fordonspunkter och regalfördelning. Systemet inkluderar rutt- och stationslistor, med fordonshantering som täcker laddning och avvikelsehantering.

2.4.2 Kartdesignmetodik
Vanliga robotiska karttekniker inkluderar:

• Metriska kartor: 2D/3D-rekonstruktioner av verklig rymd.

• Direkt representation: Använder rå sensor-data utan diskretisering.

• Ruttnät: Delar upp rymden i enhetliga celler, lätt konverterbara till topologiska grafer.

• Topologiska kartor: Representerar viktiga platser som noder, anslutna av kanter.

Koordinatsystem:

• Layoutkoordinater: Virtuella gränssnittspositioner i Unity.

• Modellkoordinater: Verkliga (x, y, z)-positioner. Eftersom layoutkoordinater genereras automatiskt, måste modellkoordinater explicit definieras för realistisk simulering.

Punkttyper och operationer:
Punkter representerar AGVs positioner (standard: 0,0,0). Typer inkluderar: normal, last/loss, ingång/utgång, regal och laddpunkt. Normala punkter kan inte hålla regal eller tillåta långsiktig AGV-stopp.

3. Slutsats

Med den snabba framgången för smarta logistik- och IoT-teknologier övergår lager från "manuell mekanisering" till "vara-till-person"-automatiserade operationer. Operatorer kan nu övervaka lagerbestånd i realtid, förbättra skanningsnoggrannhet, dynamisk lagring och driftseffektivitet samtidigt som slöseri och arbetskostnader minskas.

Men medan intelligenta system expanderar och AGV-flottor växer, fortsätter utmaningar i uppgiftstilldelning och flottkontroll. Detta dokument presenterar ett praktiskt AGV-baserat intelligent lagerschemaläggningssystem, som flyttar lagerhantering från traditionell inventarieföljd till realtidsdriftkontroll. Genom att dra nytta av fullt automatiserade teknologier möjliggör systemet självständiga in- och utgående operationer, vilket driver transformationen från automatisering till intelligent logistik.