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倉儲作為現(xiàn)代物流的重要環(huán)節(jié), 不僅承擔(dān)著儲存貨物的任務(wù), 還需要與供應(yīng)鏈上、下游更好地銜接, 提高倉儲作業(yè)的效率和服務(wù)的品質(zhì)。因此, 信息化、自動化和智能化的智能倉儲成為未來的發(fā)展目標(biāo)[1]。隨著設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展, 采用AGV技術(shù)和RFID技術(shù)可以很好地解決這些問題, 提高倉儲的智能化。該文主要介紹了一套基于AGV與RFID的智能倉儲管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

AGV是Automated Guided Vehicle的縮寫, 意即“自動導(dǎo)引運(yùn)輸車”, 是指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置, 它能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛, 具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車。AGV以輪式移動為特征, 較之步行、爬行或其他非輪式的移動機(jī)器人具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢。

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫, 即射頻識別。它可以方便地對物品進(jìn)行非接觸式識別。RFID具有標(biāo)簽體積小、容量大、壽命長、可重復(fù)使用等特點(diǎn), 可支持快速讀寫、多目標(biāo)識讀、非可視識別、移動識別、定位及長期跟蹤管理。一套RFID系統(tǒng)由閱讀器與轉(zhuǎn)發(fā)器組成, 由閱讀器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給轉(zhuǎn)發(fā)器, 用以驅(qū)動轉(zhuǎn)發(fā)器電路將其內(nèi)部IDCode送出, 此時(shí)閱讀器便接收此ID-Code, 從而對物品批量地進(jìn)行快速有效識別[2]。

該智能倉儲管理系統(tǒng)主要由系統(tǒng)界面展示程序、數(shù)據(jù)接口層和倉儲硬件、AGV運(yùn)輸車、RFID讀取器的設(shè)置幾部分組成。數(shù)據(jù)采集和處理的程序運(yùn)行在2臺服務(wù)器上, 系統(tǒng)界面展示程序可以運(yùn)行在多個(gè)PC機(jī)上, 并采用C/S (Client/Server) 軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖  下載原圖

界面程序包括主監(jiān)控界面、操作界面。主監(jiān)控界面是指當(dāng)前庫存監(jiān)控界面, 展示當(dāng)前的倉儲狀況。操作界面由出入庫物料信息管理界面、室內(nèi)物流管理界面、產(chǎn)線位置管理界面和AGV調(diào)度界面這4部分組成。界面呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)來源于服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫, 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)過程是根據(jù)智能倉儲管理系統(tǒng)各個(gè)界面的邏輯對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、處理、集中、分析, 并將結(jié)果實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在各個(gè)管理界面上。AGV調(diào)度界面, 指管理員可以通過數(shù)據(jù)接口層中的AGV接口進(jìn)行通信, 發(fā)布指令操控AGV小車運(yùn)送原料或成品到達(dá)指定車床, 節(jié)省人力, 性能更穩(wěn)定。

數(shù)據(jù)接口層包括:RFID接口、AGV接口、倉儲接口以及數(shù)據(jù)庫接口。RFID接口作用是RFID讀取物料基本信息, 并結(jié)合時(shí)間、倉儲位置、機(jī)床位置等信息, 通過串口通信模塊存儲在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。AGV接口實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)與AGV之間的無線通信, 用于操控AGV運(yùn)行狀態(tài)。倉儲接口作用是將倉庫物資的總體信息存儲在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫接口連接了數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù), 同時(shí)也連接了數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)界面。數(shù)據(jù)庫存儲著智能倉儲管理系統(tǒng)的各種信息數(shù)據(jù), 它是系統(tǒng)的核心。

在系統(tǒng)運(yùn)行前, 需要對每個(gè)入庫物料通過電子標(biāo)簽對其唯一標(biāo)識, 并將商品詳細(xì)信息與電子標(biāo)簽對應(yīng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入后臺數(shù)據(jù)庫。其次, 定義倉儲, 是指對各個(gè)庫位、托盤進(jìn)行編號, 確認(rèn)物料類型以及存放種類。底層硬件設(shè)備上都配備RFID射頻讀寫器, 讀寫器能夠及時(shí)地檢測并識別商品信息, 并對物料進(jìn)出倉儲、上下機(jī)床的時(shí)間、動向進(jìn)行記錄。最后, 多個(gè)機(jī)床之間通過機(jī)械臂、AGV對物料進(jìn)行運(yùn)輸。其中, AGV采用磁帶導(dǎo)航的方式進(jìn)行操作, 即在AGV的行駛路徑的地面上埋設(shè)磁帶, 通過磁感應(yīng)信號實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航[3]。該方式只能沿固定軌道行駛, 適用于路徑固定、站點(diǎn)數(shù)少、布局相對簡單的環(huán)境。

倉儲管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示, 詳細(xì)展示物料的出入庫記錄, 包括成品及半成品的名稱、規(guī)格、數(shù)量、操作人員、日期等信息[4]。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖  下載原圖

主要業(yè)務(wù)功能如下:

1) 物料信息管理。包括庫存成品及原材料狀態(tài)管理和類別管理。對庫存和產(chǎn)線上的原材料及成品進(jìn)行RFID定義后, 記錄其時(shí)間、位置、種類、大小、規(guī)格等信息。

2) 出、入庫管理。對原材料及成品出、入庫進(jìn)行操作和記錄。它的主要內(nèi)容包括出、入庫物料的品名種類、規(guī)格、數(shù)量、出入庫時(shí)間、所需倉庫容量、倉儲保管條件等。

3) 庫存管理。包括倉儲定義管理、庫位定義管理和托盤定義管理, 對其規(guī)范化運(yùn)行。管理主要是在對倉庫進(jìn)行物料分區(qū)分類、貨位編號、托盤編號的基礎(chǔ)上, 針對入庫上架的物品進(jìn)行盤點(diǎn)、維護(hù)保養(yǎng)等方面管理。

4) 產(chǎn)線位置管理。對原材料上、下每個(gè)機(jī)床的時(shí)間進(jìn)行管理, 從而實(shí)時(shí)定位某原材料的位置, 方便管理員隨時(shí)隨地進(jìn)行調(diào)度、分配, 以及對加工效率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

5) 車輛位置管理。對運(yùn)輸中的車輛位置, 以及其上搭載的物料信息進(jìn)行管理。

6) 綜合查詢。主要分為采購單查詢, 銷售單查詢, 單個(gè)產(chǎn)品查詢, 庫存查詢等。針對客戶實(shí)際工作習(xí)慣和要求, 定制開發(fā)各類查詢、統(tǒng)計(jì)和報(bào)表。查詢條件:條形碼序列號、出入庫日期、出入庫客戶等。

以入庫管理為例, 介紹流程設(shè)計(jì), 如圖3所示。物料入庫時(shí), 首先對物料進(jìn)行掃碼, 將物料信息錄入WMS倉儲管理系統(tǒng), 系統(tǒng)識別物料信息后, 通過管理人員手動選擇庫位, 調(diào)取托盤, 將物料信息碼與托盤編碼、庫位信息進(jìn)行綁定, 在系統(tǒng)中生成唯一的碼, 通過該碼可以快速定位倉位、托盤、物料信息。之后通過WMS系統(tǒng)給WCS系統(tǒng)下達(dá)入庫指令, 堆垛機(jī)接收到指令后, 對存放物料的托盤進(jìn)行入庫。入庫時(shí), 通過安裝在入庫位置的RFID對托盤寫入信息, 綁定后唯一碼的信息寫入倉儲托盤RFID。確定托盤入庫后, 系統(tǒng)對當(dāng)前庫位號、托盤號、物料編號與入庫時(shí)分配號碼進(jìn)行比對, 確認(rèn)無誤后, 系統(tǒng)確認(rèn)入庫動作完成, 更新庫存, 并且錄入庫時(shí)間、入庫批次等信息。

圖3 入庫流程圖  下載原圖

該系統(tǒng)采用Microsoft Visual Studio 2015作為開發(fā)工具, 以My Sql 2012作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn), 以下介紹其主要功能的實(shí)現(xiàn)效果。

管理員直接面對的就是管理界面中的數(shù)據(jù), 通過對管理界面中物料信息的瀏覽進(jìn)而有效管理倉庫物料。系統(tǒng)管理主界面如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)管理主界面圖  下載原圖

主界面上方有圖標(biāo)的一欄是主要操作選項(xiàng), 包括當(dāng)前庫存、成品出庫、產(chǎn)線位置、車輛位置、室內(nèi)物流、入庫記錄和出庫記錄。管理員點(diǎn)擊每個(gè)選項(xiàng)都會出現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息, 可以進(jìn)行瀏覽, 監(jiān)管工作。其中的數(shù)據(jù)信息包括原料或產(chǎn)品的RFID編號、物料名稱、物料編號、物料類型、操作時(shí)間等, 使管理員可以掌握整體產(chǎn)線與倉儲數(shù)據(jù)。在“成品出庫”界面中, 進(jìn)行選取AGV運(yùn)輸車以及確定運(yùn)送物料數(shù)量的工作。

界面與數(shù)據(jù)庫的連接是通過數(shù)據(jù)接口層完成, 在程序開始運(yùn)行時(shí), 已經(jīng)連接成功。每隔1 s的時(shí)間間隔, 系統(tǒng)程序會調(diào)用函數(shù)來查詢My Sql數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的數(shù)據(jù)表, 將表中的特定字段綁定在界面Data Grid View控件的對應(yīng)列中, 則程序只要查詢成功后, 數(shù)據(jù)會根據(jù)綁定情況實(shí)時(shí)顯示在界面上。

操作界面如圖5所示, 點(diǎn)擊主界面上方菜單欄中的“當(dāng)前庫存”, 即可進(jìn)入庫存界面查看當(dāng)前的倉儲狀況并進(jìn)行管理。該界面可以實(shí)時(shí)動態(tài)地展示原材料、半成品以及成品庫存情況, 并且更直觀具體地展示貨物RFID、原材料及成品庫存位置 (位于第幾行, 第幾列) 、庫存數(shù)量、物料名稱、物料種類等信息。

圖5 當(dāng)前庫存管理界面圖  下載原圖

點(diǎn)擊主界面上方菜單欄中的“入庫記錄”, 即可進(jìn)入入庫管理界面查看入庫記錄并進(jìn)行管理。入庫管理包括:提供入庫類型管理、入庫單錄入、入庫單查詢、入庫單修改、入庫物料、入庫單打印統(tǒng)計(jì)。

同時(shí), 實(shí)時(shí)動態(tài)展示原材料及成品庫存情況, 可根據(jù)多種分類方法查詢庫存, 展示內(nèi)容主要包括庫存數(shù)量、庫存批次、批次數(shù)量、占用數(shù)量等信息。操作界面如圖6所示。

圖6 入庫記錄管理界面圖  下載原圖

該倉儲管理系統(tǒng)主要完成界面呈現(xiàn), 而界面呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)更是重中之重。由底層采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口層統(tǒng)一存儲到服務(wù)器中的My Sql數(shù)據(jù)庫, 按照相應(yīng)歸類整理在t_bom, t_storeflow, t_goodsroomloc, t_goodslocation等幾個(gè)表中。

表 (table) 是數(shù)據(jù)存儲的最常見和最簡單的形式, 是構(gòu)成關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的基本元素。表的最簡單形式是由行和列組成, 分別都包含著數(shù)據(jù)。表在數(shù)據(jù)庫占據(jù)實(shí)際的物理空間, 可以是永久的或是臨時(shí)的。在創(chuàng)建表的時(shí)候, 需要定義表的名稱、字段名稱、數(shù)據(jù)類型、表的主鍵等信息[5]。例如:在該系統(tǒng)的My Sql數(shù)據(jù)庫中, 創(chuàng)建了名為t_goodsroomloc的表, 存儲原料加工過程中上下每個(gè)車床的時(shí)刻。主要有以下字段:

GLGoodsRFID為主鍵, 存儲原料的RFID編碼。

GLYLin表示原料進(jìn)入倉庫的時(shí)刻。

GLYLout表示原料掉出倉庫的時(shí)刻。

GLXCin表示原料上銑床加工的時(shí)刻。

GLXCout表示原料下銑床的時(shí)刻。

以下是創(chuàng)建該數(shù)據(jù)庫表的Sql語句:

實(shí)現(xiàn)過程是在系統(tǒng)軟件的后臺程序中, 加入線程WMSThread, 不間斷地將采集到的錯(cuò)綜復(fù)雜的數(shù)據(jù)歸類整理到My Sql數(shù)據(jù)庫表格中, 供界面展示程序隨時(shí)查詢, 修改。

該文主要介紹了一套RFID與AGV相結(jié)合的智能倉儲管理系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)了物料智能化的入庫出庫, 完整的物料信息瀏覽、產(chǎn)線信息、運(yùn)輸定位信息, 對商品動態(tài)盤點(diǎn), 提高倉儲任務(wù)分配和執(zhí)行的效率, 優(yōu)化倉儲作業(yè)的流程, 節(jié)約人力和物力, 為管理者提供輔助決策依據(jù)。智能倉儲設(shè)備的應(yīng)用使人與倉儲設(shè)備之間的交互更加便捷, 減少人為操作錯(cuò)誤, 提高工作人員的操作準(zhǔn)確率, 有效提高倉儲效率, 具有一定的應(yīng)用價(jià)值。