Paano Gumawa ng Isang Intelligent Warehouse System Batay sa AGV

Intelligent Warehouse Logistics System Based on AGV

Sa mabilis na pag-unlad ng industriya ng logistics, paglaki ng kakulangan sa lupa, at pagtaas ng mga gastos sa pagsasakahan, ang mga warehouse—bilang pangunahing hub ng logistics—ay nasa harap ng malaking hamon. Habang ang mga warehouse ay naging mas malaki, ang frequency ng operasyon ay tumataas, ang komplikadong impormasyon ay lumalaki, at ang mga gawain sa pagkuha ng order ay naging mas mahirap, ang pagkamit ng mababang rate ng error at pagbawas ng gastos sa pagsasakahan habang pinapabuti ang kabuuang epektividad ng storage ay naging pangunahing layunin para sa sektor ng warehousing, nagpapadala ng mga enterprise patungo sa intelligent automation.

Ang paper na ito ay nakatuon sa isang AGV-based intelligent warehouse logistics system. Ang sistema ay gumagamit ng Automated Guided Vehicles (AGVs) bilang carrier, nakikipag-ugnayan sa mga external information system upang tanggapin ang mga order, at gumagamit ng intelligent planning algorithms upang i-optimize ang routing ng AGV. Ito ay nagbibigay-daan para sa mga AGV na makapagtrabaho nang independiyente sa mga gawain tulad ng pagtanggap, pagtransport, pag-store, at pag-dispatch ng mga kalakal, na siyang nagpapataas ng epektividad at katumpakan ng sistema ng logistics habang pinapababa ang mga gastos sa operasyon.

1. System Analysis

Ang pundamental na bahagi ng isang intelligent warehouse system ay nasa management at scheduling. Ang sistema na inilarawan dito ay gumagamit ng isang layered architecture, kung saan ang data ay umuusbong nang paulit-ulit mula sa input hanggang sa mga container at sa mga AGV. Batay sa functional requirements at storage operations analysis, ang sistema ay nahahati sa mga key modules: warehouse management, station management, vehicle management, order management, at user management.

• Warehouse Management：Ang module na ito ay nangangasiwa sa pag-modelo ng map ng warehouse at information management. Ang warehouse ay nahahati sa 20 rows at 12 columns sa tatlong lebel (upper, middle, lower). Bawat container ay may unique ID. Ang map ay kasama ang mga dingding, pinto, dalawang temporary platforms, at charging station. Ang impormasyon ng item ay nakaimbak batay sa lokasyon ng container, na may data na naka-link sa database gamit ang ID ng container.

• Station Management：Ang mga pangunahing lokasyon—tulad ng mga entrance ng warehouse, aisle entrances, column positions, charging stations, loading/unloading points, at parking spots—ay pre-defined bilang mga start o target points ng AGV.

• Path Management：Ang mga path ay nagsasama-sama sa mga station. Ang mga AGV ay sumusunod sa mga pre-planned routes, na maaaring unidirectional o bidirectional, at linear o curved.

• Rack Management：Ang mga rack ay ilalagay lamang sa designated rack locations. Ang rack management ay sumusuporta sa mga operasyon ng AGV para ilipat ang mga rack mula sa loading points, unloading points, at rack locations. Ang mga rack ay may apat na estado: initial, waiting for retrieval, in transit, at returned.

• Vehicle Management：Dahil sa simple na setup ng warehouse, ginagamit lamang ang isang AGV, na nangangasiwa ng isang container bawat gawain. Ang mga estado ng AGV ay kinabibilangan ng: standby (idle sa entrance na may sapat na charge), charging (naglilipat sa charger kapag mababa ang power), at task execution (aktibong nagpapadala ng isang container).

• Charging Management：Kapag mababa na ang battery levels, ang AGV ay awtomatikong humihiling ng charge. Ang sistema ay nag-aassign ng charging path, naglo-lock ng charging station, at naglalagay ng AGV sa charging mode, kung saan walang bagong gawain ang ibinibigay hanggang sa maabot ang battery ang predefined level.

• Exception Management：Ang mga potensyal na anomaly ng AGV ay kinabibilangan ng pag-deviate mula sa planned routes, failure sa paghiling ng charge kapag mababa ang power, o pagkawala ng kontrol. Lahat ng mga exception ay nare-record, at kung ang bilang ng anomalies ay lumampas sa isang preset threshold, isinasala ang alert, na nagpapahiwatig ng pangangailangan ng maintenance.

• Task Management：Ang mga bagong gawain ay ina-assign gamit ang predefined path-planning algorithms. Pagkatapos ng pagsisimula ng gawain, ang sistema ay nag-aassign ng isang AGV at nagpapadala ng buong ruta. Ang mga gawain ay maaaring itingnan, kanselahin, ipahinto, o baguhin. Ang mga gawain ay nahahati sa tatlong uri: outbound, inbound, at relocation.

• User Management：Ang module na ito ay nangangasiwa sa mga user accounts at permissions. Ang mga user ay nahahati sa apat na lebel: guest, operator, administrator, at super administrator, bawat isa ay may iba't ibang access rights.

2. System Design Overview

2.1 Design Principles

• Visibility: User-friendly interface na disenyo para sa intuitive data access at management.

• Real-time Performance: Ang map ng warehouse ay dapat mag-reflect ng real-time positions, statuses, at rack information ng AGV na may minimal delay, na nagpapataas ng reliable communication.

• Stability: Ang sistema ay dapat manatili sa stable sa ilalim ng mataas na load ng data at habang matagal ang operasyon.

• Scalability: Modular design na nagbibigay-daan sa future expansion at integration ng mga bagong features.

2.2 System Architecture
Ang sistema ay binubuo ng tatlong layer:

• Execution Layer (AGV Transport): Physical AGV operations.

• Service Layer: Nagsisilbing tulay sa pagitan ng application at execution layers, kasama ang central management system at access system. Ito ay nakikipag-communicate sa mga AGV, naggather ng status data, at nagbibigay ng APIs para sa task assignment at control.

• Application Layer: Ang top layer, na direktang nakikipag-ugnayan sa mga user sa pamamagitan ng Unity3D-based interface. Ang mga user ay nagpapadala ng mga request, at ang resulta ay ipinapakita pagkatapos ng backend processing.

2.3 Database Design
Mga key data:

• User data: Basic information at access permissions.

• Vehicle data: Status ng AGV, charging/discharging logs, at anomaly records.

• Task data: Mga detalye ng gawain at execution status.

• Warehouse data: Layout, racks, stations, charging points, etc., na bumubuo sa map ng warehouse.

Mga key relationships: ang mga user ay gumagawa ng mga gawain, ang mga AGV ay nagpapatupad ng mga gawain, ang mga AGV ay gumagana sa loob ng warehouse, at ang mga user ay nangangasiwa ng warehouse.

2.4 Detailed System Design and Implementation

2.4.1 Basic Framework Implementation
Isinagawa ang isang bagong Unity3D project, na in-import ang 3D models upang simulan ang environment ng warehouse. Ang logic ay in-implement gamit ang C#.

User Login:
Kailangan ng mga user na authenticate at kumuha ng role-based permissions bago makapag-access sa sistema.

Warehouse Management Implementation:
Ang core functionality ay kasama ang pag-modelo ng warehouse, na nagbibigay-daan sa mga user na makita at i-edit ang mga layout ng container, lokasyon ng sasakyan, at distribution ng racks. Ang sistema ay kasama ang mga listahan ng path at station, na ang vehicle management ay kasama ang charging at anomaly handling.

2.4.2 Map Design Methodology
Ang mga karaniwang metodyo ng pag-map ng robot ay kasama ang:

• Metric Maps: 2D/3D reconstructions ng tunay na space.

• Direct Representation: Gumagamit ng raw sensor data nang walang discretization.

• Grid Maps: Naghihiwalay ng space sa uniform cells, na madaling convert sa topological graphs.

• Topological Maps: Nag-represent ng mga key locations bilang nodes, na konektado ng mga edges.

Coordinate Systems:

• Layout Coordinates: Virtual interface positions sa Unity.

• Model Coordinates: Tunay na mundo (x, y, z) positions. Dahil ang layout coordinates ay auto-generated, ang model coordinates ay dapat explicitly defined para sa realistic simulation.

Point Types and Operations:
Ang mga point ay nagsasalamin ng mga position ng AGV (default: 0,0,0). Ang mga uri ay kasama ang: normal, loading/unloading, entry/exit, rack, at charging points. Ang mga normal points ay hindi maaaring mag-hold ng racks o payagan ang long-term stops ng AGV.

3. Conclusion

Sa mabilis na pag-unlad ng smart logistics at IoT technologies, ang mga warehouse ay nagbabago mula sa "manual mechanization" patungo sa "goods-to-person" automated operations. Ang mga operator ay maaaring monitorin ang inventory sa real time, na nagpapataas ng scanning accuracy, dynamic storage, at operational efficiency habang pinapababa ang waste at labor costs.

Gayunpaman, habang ang mga intelligent systems ay lumalaki at ang mga fleet ng AGV ay lumalaki, ang mga hamon sa task allocation at fleet control ay nananatiling umiiral. Ang paper na ito ay nagpapakita ng isang practical AGV-based intelligent warehouse scheduling system, na nagbabago ang warehouse management mula sa traditional inventory tracking patungo sa real-time operational control. Sa pamamagitan ng fully automated technologies, ang sistema ay nagbibigay-daan sa autonomous inbound at outbound operations, na nagpapadala ng transformation mula sa automation patungo sa intelligent logistics.