自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李兆奇

（軍事交通學(xué)院，天津 300161）

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李兆奇

（軍事交通學(xué)院，天津 300161）

針對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建設(shè)、物資存儲(chǔ)和倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可視化技術(shù)、相關(guān)控制技術(shù)等手段設(shè)計(jì)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念、組成模塊、系統(tǒng)架構(gòu)、主要功能以及工作機(jī)制等問(wèn)題分別進(jìn)行了研究。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；物資存儲(chǔ)；可視化系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1 引言

從目前情況來(lái)看，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建設(shè)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐中普遍缺乏物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施，可視化系統(tǒng)和管理平臺(tái)的缺失使得自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中數(shù)據(jù)信息資源共享和倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的信息管理等需求無(wú)法得到有效的滿(mǎn)足，基于此本文使用可視化技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)等構(gòu)建自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)，以提高自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中物資存儲(chǔ)的信息化管理水平，為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的高效執(zhí)行提供有力的保障。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念及其組成模塊

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

該系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、各種手持終端設(shè)備（PDA）等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中物資存儲(chǔ)的信息化管理，主要包括：倉(cāng)儲(chǔ)物資的出庫(kù)、入庫(kù)和庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)等基本作業(yè)；倉(cāng)儲(chǔ)物資所在集裝箱的位置和庫(kù)存信息；使用PDA實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物資的快捷查找和定位；對(duì)與倉(cāng)儲(chǔ)物資相關(guān)的損耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并根據(jù)作業(yè)需要及時(shí)地制訂補(bǔ)充方案。該系統(tǒng)可以直觀、形象地顯示和管理自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中存儲(chǔ)的各種物資，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、RFID、相關(guān)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、PDA等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)庫(kù)存物資信息的自動(dòng)采集、識(shí)別、處理和共享，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中物資存儲(chǔ)的可視化管理。

2.2 系統(tǒng)組成模塊

本文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)包括以下幾個(gè)組成模塊：倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)物資可視化模塊、倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備作業(yè)監(jiān)控可視化模塊、倉(cāng)儲(chǔ)位置可視化模塊以及虛擬場(chǎng)景可視化模塊。

（1）倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)物資可視化模塊。該模塊對(duì)于倉(cāng)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的物資以可視化的方式顯示其存放位置的相關(guān)信息，可以對(duì)物資的存儲(chǔ)狀況和具體位置進(jìn)行清楚可視化的查詢(xún)，讓管理者對(duì)于物資所處的狀態(tài)諸如空閑、占用、存放、調(diào)度出庫(kù)等情況進(jìn)行準(zhǔn)確把握，從而為倉(cāng)庫(kù)物資調(diào)度決策提供幫助。考慮到立體倉(cāng)庫(kù)中物資的存儲(chǔ)方式容易出現(xiàn)彼此遮掩等問(wèn)題，所以可視化中要從多角度來(lái)顯示物資的狀態(tài)，比如側(cè)視圖和俯視圖等，同時(shí)對(duì)處在不同存儲(chǔ)狀態(tài)的物資可以用不同的顏色加以標(biāo)注。

（2）倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)物資位置可視化模塊。考慮到自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中人工手動(dòng)作業(yè)調(diào)度仍然占有很大一部分比例，因此有必要將倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)物資的位置進(jìn)行可視化顯示，從而方便人工手動(dòng)的作業(yè)調(diào)度，另外可視化的位置選取不僅支持單一位置，還支持多個(gè)合法位置的組合選取。

（3）倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備作業(yè)監(jiān)控可視化模塊。該模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物輸送機(jī)、堆垛機(jī)以及其他倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可視化監(jiān)控，顯示上述設(shè)備的狀態(tài)信息，諸如位置、運(yùn)行、暫停、停機(jī)、正在作業(yè)、正在執(zhí)行什么作業(yè)指令等。通過(guò)對(duì)倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備作業(yè)狀態(tài)的可視化監(jiān)控，可以了解輸送機(jī)、堆垛機(jī)等設(shè)備的狀態(tài)和問(wèn)題，并以圖像聲音等多媒體方式進(jìn)行提示警告，可以有效地避免倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)事故的發(fā)生。

3 系統(tǒng)架構(gòu)及其功能

3.1 系統(tǒng)的架構(gòu)

本文所構(gòu)建的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)是以倉(cāng)庫(kù)管理主機(jī)服務(wù)器為核心的，并與倉(cāng)庫(kù)物資管理信息系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，從該數(shù)據(jù)庫(kù)接收入庫(kù)物資清單和物資分發(fā)清單，同時(shí)可以對(duì)各種數(shù)據(jù)和文件進(jìn)行處理。同時(shí)該系統(tǒng)直接連接和控制立體庫(kù)中的各種倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，有機(jī)地連接物資入庫(kù)管理機(jī)和作業(yè)監(jiān)控機(jī)，并與倉(cāng)庫(kù)服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行通信。倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備主要包括條碼掃描儀（其主要作為出入庫(kù)管理機(jī)存在）、條碼打印機(jī)、普通打印機(jī)、堆垛機(jī)、AGV車(chē)等，另外還包括報(bào)警、消防、照明等輔助設(shè)備系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

立體倉(cāng)庫(kù)中的無(wú)線(xiàn)終端設(shè)備與物資倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)和信息，立體庫(kù)接收物資倉(cāng)儲(chǔ)任務(wù)并在人工確定后進(jìn)行物資的出入庫(kù)等作業(yè)，然后倉(cāng)儲(chǔ)任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)基于物流中心庫(kù)存信息和倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)設(shè)備的狀態(tài)信息，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行物資倉(cāng)儲(chǔ)任務(wù)的調(diào)度以滿(mǎn)足物資倉(cāng)儲(chǔ)的需求。物資倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)基于內(nèi)部通信協(xié)議對(duì)接倉(cāng)庫(kù)設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)和倉(cāng)儲(chǔ)物資管理系統(tǒng)，并借此實(shí)現(xiàn)對(duì)各種倉(cāng)儲(chǔ)物資設(shè)備的控制，系統(tǒng)采取多線(xiàn)程的任務(wù)調(diào)度方法，通信線(xiàn)程負(fù)責(zé)物資管理系統(tǒng)和作業(yè)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與各種倉(cāng)庫(kù)作業(yè)終端設(shè)備之間的信息通訊，物流作業(yè)線(xiàn)程根據(jù)出入庫(kù)作業(yè)申請(qǐng)、貨物運(yùn)輸申請(qǐng)等任務(wù)清單來(lái)對(duì)貨位進(jìn)行分配和生成與之相對(duì)應(yīng)的作業(yè)指令，任務(wù)調(diào)度線(xiàn)程負(fù)責(zé)根據(jù)調(diào)度規(guī)則對(duì)多任務(wù)進(jìn)行隊(duì)列排序，并根據(jù)隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)順序發(fā)送相關(guān)指令。

圖1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 系統(tǒng)的功能

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)對(duì)于立體庫(kù)中的物流作業(yè)活動(dòng)進(jìn)行集成統(tǒng)一的管理、調(diào)度和協(xié)調(diào)，并實(shí)時(shí)地與倉(cāng)庫(kù)物資管理系統(tǒng)交換共享信息，負(fù)責(zé)執(zhí)行和實(shí)施倉(cāng)庫(kù)物資管理系統(tǒng)所發(fā)布的物資入庫(kù)和物資分發(fā)任務(wù)，并反饋任務(wù)執(zhí)行結(jié)果。系統(tǒng)具體有以下功能：

（1）物資倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)的自動(dòng)化處理。物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)可以完成對(duì)物資倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)的一體化管理，可以對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物資進(jìn)行全過(guò)程、系統(tǒng)化的監(jiān)控和管理，從而為物資的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)決策提供快速、精確、高效、及時(shí)的信息服務(wù)，降低庫(kù)存費(fèi)用和提高倉(cāng)庫(kù)管理水平。

（2）物資倉(cāng)儲(chǔ)信息的網(wǎng)絡(luò)共享與交換。物資存儲(chǔ)可視化系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和物資倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)行信息交換、共享、傳輸和聯(lián)機(jī)分析處理，可以提供聯(lián)機(jī)、脫機(jī)、直接三種形式的物資入庫(kù)出庫(kù)作業(yè)方式，并可以使得相應(yīng)的物資保障部門(mén)可以快速準(zhǔn)確及時(shí)的了解倉(cāng)儲(chǔ)物資的消耗、資源、供給、需求等狀況，從而制定科學(xué)的決策。系統(tǒng)物流作業(yè)可視化的過(guò)程如圖2所示。

（3）良好的安全性和可追溯性。物資倉(cāng)儲(chǔ)可視化系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理上具有備份和恢復(fù)的功能，其權(quán)限管理系統(tǒng)對(duì)于重要的操作諸如聯(lián)機(jī)出入庫(kù)、庫(kù)存賬目修改、任務(wù)調(diào)度執(zhí)行過(guò)程等都會(huì)自動(dòng)生成作業(yè)日志，從而可以對(duì)相關(guān)責(zé)任進(jìn)行追溯。

（4）倉(cāng)儲(chǔ)物資的可視化管理。物資倉(cāng)儲(chǔ)可視化系統(tǒng)可以保障企業(yè)的其他職能部門(mén)對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)物資的分布、儲(chǔ)備、消耗、流轉(zhuǎn)等動(dòng)態(tài)性信息進(jìn)行實(shí)時(shí)了解和掌握，可以增強(qiáng)對(duì)物資需求的預(yù)測(cè)能力，及時(shí)準(zhǔn)確地制定相關(guān)物資的保障方案。

圖2 系統(tǒng)物流作業(yè)可視化的過(guò)程

4 系統(tǒng)的工作機(jī)制

4.1 立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)與倉(cāng)庫(kù)作業(yè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換

物資倉(cāng)儲(chǔ)可視化系統(tǒng)憑借業(yè)務(wù)系統(tǒng)的通訊手段以報(bào)文的形式與立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的交換和互動(dòng)，兩者共同組成了完整的倉(cāng)儲(chǔ)物流信息管理系統(tǒng)，在倉(cāng)庫(kù)作業(yè)管理系統(tǒng)收到立體倉(cāng)庫(kù)物資庫(kù)存管理系統(tǒng)的請(qǐng)求時(shí)會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的指令對(duì)不同業(yè)務(wù)請(qǐng)求做出不同的處理，并自動(dòng)生成作業(yè)種類(lèi)和物資信息相對(duì)應(yīng)的文檔進(jìn)行備案，然后倉(cāng)庫(kù)作業(yè)管理系統(tǒng)將信息傳輸給相關(guān)接口軟件，該軟件根據(jù)作業(yè)類(lèi)型對(duì)傳送來(lái)的文檔進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將抽取的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到立體倉(cāng)庫(kù)物資倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中，立體倉(cāng)庫(kù)物資倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)收到導(dǎo)入的數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)解析選取并分解為物資出入庫(kù)作業(yè)任務(wù)進(jìn)行分發(fā)給任務(wù)調(diào)度軟件，任務(wù)調(diào)度軟件根據(jù)預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先級(jí)判別規(guī)則對(duì)下發(fā)任務(wù)進(jìn)行排序，此處也可以采取人工干預(yù)的方法重新定義優(yōu)先級(jí)，然后監(jiān)控軟件根據(jù)定義好的優(yōu)先級(jí)順序和倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的狀態(tài)信息對(duì)下發(fā)的任務(wù)進(jìn)行實(shí)際操作，兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換的流程如圖3所示。

4.2 倉(cāng)儲(chǔ)物資物流作業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控

倉(cāng)庫(kù)設(shè)施設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，貨物堆垛機(jī)、出入庫(kù)作業(yè)傳輸設(shè)備、貨物位置等信息可以動(dòng)態(tài)地顯示出來(lái)，同時(shí)相關(guān)的警報(bào)出錯(cuò)信息以及其他任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)等也都可以實(shí)時(shí)顯示，并且該系統(tǒng)可以直接地控制倉(cāng)庫(kù)中所有設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行，從而完成對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物資物流作業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外還可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前接收到的任務(wù)以及正在執(zhí)行中的任務(wù)，對(duì)于各任務(wù)信息的顯示可以以動(dòng)態(tài)的參數(shù)編輯方式進(jìn)行修改，動(dòng)態(tài)地顯示當(dāng)前運(yùn)行的設(shè)備狀態(tài)、位置、貨位占用情況等。

圖3 兩系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換的流程

4.3 倉(cāng)儲(chǔ)物資庫(kù)存狀態(tài)的可視化

倉(cāng)庫(kù)物資查詢(xún)和顯示不管是在庫(kù)存管理還是出入庫(kù)作業(yè)管理中都是提高管理作業(yè)效率的關(guān)鍵。物資倉(cāng)儲(chǔ)可視化系統(tǒng)為立體倉(cāng)庫(kù)管理者提供了高效直觀的物資信息可視化查詢(xún)顯示手段，可以讓操作人員快速地獲取倉(cāng)儲(chǔ)物資信息以快速地完成相應(yīng)的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)，該系統(tǒng)不僅可以提供對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物資的傳統(tǒng)查詢(xún)，而且還可以在貨位貨區(qū)平面布局圖中找出所要查詢(xún)物資的所在位置，這種直觀形象查詢(xún)不僅適用于每種類(lèi)別規(guī)格的物資，而且還適用于每卷物資的查詢(xún)，不僅可以顯示所要查詢(xún)物資的長(zhǎng)度、批號(hào)、重量、數(shù)量等信息，而且還可以在平面布局圖中以特定的顏色加以標(biāo)注，這樣在平面布局圖中只要點(diǎn)擊該貨區(qū)或某個(gè)物資就可以獲得其詳細(xì)的信息并以可視化的方式顯示出來(lái)。

5 總結(jié)

企業(yè)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建設(shè)中要提高物資倉(cāng)儲(chǔ)的作業(yè)效率和準(zhǔn)確程度，就應(yīng)該著手物資存儲(chǔ)的可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，這樣才能有效地提高自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)效能和管理水平，目前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、各種無(wú)線(xiàn)移動(dòng)終端設(shè)備和物流裝備技術(shù)水平的提高等都為可視化系統(tǒng)的建設(shè)提供了較好的支持保障。

[1]許軍.AS-I總線(xiàn)技術(shù)在自動(dòng)化立體庫(kù)中的應(yīng)用[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,2006,(5).

[2]祁慶民.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展好于預(yù)期[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,2007,(1).

[3]張印.傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)的發(fā)展方向—自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)[J].裝備制造技術(shù),2009,(3).

[4]馬笑.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的長(zhǎng)高比分析[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,2010,(8).

[5]鐘德琰.試論我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的市場(chǎng)前景[J].物流科技,1994,(3).

[6]紀(jì)紅任,王鐵寧,魏波,劉德慶.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的規(guī)劃論證[J].物流科技,2004,(4).

Design of Material Storage Visualization System of AS/RS

LiZhaoqi
(Military Transportation Academy,Tianjin 300161,China)

In this paper,in view of the problems in the construction,material storage and warehousing operations of an AS/RS,we used the computer network technology,visualization technology and relevant control technology,etc.,to design the material storage visualization system of the AS/RS and then studied respectively the design conception,constituting modules,system framework,main functions and working mechanism,etc.,of the system.

AS/RS;material storage;visualization system;design

F253;F253.9

A

1005-152X(2017)06-0179-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2017.06.041

2017-04-28

李兆奇（1993-），男，山東黃島人，軍事交通學(xué)院學(xué)生，研究方向：裝備保障。