密集型智能倉(cāng)儲(chǔ)中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

文/成偉 李余海 吳向東 劉商傲 馬運(yùn)龍 李飛銀 王言才

生產(chǎn)和銷售是企業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的兩大基本活動(dòng)，也是企業(yè)效益的根本源泉。將生產(chǎn)和銷售緊密銜接，合理、高效地管理配件及成品倉(cāng)庫(kù)，是企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

自動(dòng)化密集存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)可以在有限的占地面積內(nèi)最大化地提高庫(kù)存儲(chǔ)位，具備投資成本回報(bào)率高的特點(diǎn)。合理的總體規(guī)劃、良好的物流裝備集成，將自動(dòng)化密集存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)成功應(yīng)用到配件/成品的入庫(kù)、庫(kù)存管理、生產(chǎn)出庫(kù)及商業(yè)配送等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，可以全方位地提高企業(yè)物流管理水平，對(duì)生產(chǎn)和銷售提供輔助決策分析支撐數(shù)據(jù)，降低人力資源成本，最終達(dá)到提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

本文結(jié)合機(jī)械制造行業(yè)密集存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)中的規(guī)劃設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)流程分析，詳細(xì)闡述了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息集成。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)、功能模塊、業(yè)務(wù)流程等進(jìn)行歸納、總結(jié)，詮釋了穿梭車式自動(dòng)化密集倉(cāng)庫(kù)及其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)施。

一、物流的整體規(guī)劃

1.項(xiàng)目的整體規(guī)劃和設(shè)備選型

圖1： 物流規(guī)劃平面圖

本系統(tǒng)的整體規(guī)劃平面圖和立體倉(cāng)庫(kù)側(cè)視圖，如圖1、2。

(1)立庫(kù)貨架

本自動(dòng)化密集存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)共五層，中間的巷道堆垛機(jī)將倉(cāng)庫(kù)劃分為左右兩個(gè)庫(kù)區(qū)。每個(gè)庫(kù)區(qū)分別設(shè)計(jì)了135個(gè)巷道，每個(gè)巷道9個(gè)貨位，總貨位數(shù)為2430個(gè)。

之所以選擇密集存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，源于在存儲(chǔ)貨位數(shù)量相同的情況下具備造價(jià)成本低、占用面積小、空間利用率高等優(yōu)良特點(diǎn)。

(2)輸送機(jī)設(shè)備

由6臺(tái)輸送機(jī)組成輸送線，入庫(kù)與出庫(kù)共用一條線，位于立庫(kù)區(qū)右下角的第一層。該方式可以降低輸送機(jī)設(shè)備的投資成本，節(jié)約占地面積。

圖2：立體倉(cāng)庫(kù)側(cè)視圖

圖3：堆垛機(jī)和穿梭車

圖4：組盤(pán)流程

(3)堆垛機(jī)和穿梭車

堆垛機(jī)1臺(tái)，穿梭車1臺(tái)，用于在巷道內(nèi)移載實(shí)托盤(pán)及空托盤(pán)組，如圖3。

通過(guò)堆垛機(jī)搭載穿梭車，可以將穿梭車移載至立體庫(kù)任意樓層的任意巷道。既提高了穿梭車在水平和垂直方向上換道的速度，同時(shí)又避免了配置換層提升機(jī)、穿梭母車，另外不需要在各個(gè)樓層安裝穿梭母車軌道。

(4)條碼閱讀器

1套，用于在入庫(kù)時(shí)識(shí)別托盤(pán)條碼，以獲取入庫(kù)托盤(pán)信息。

(5)生產(chǎn)機(jī)臺(tái)

10臺(tái)，生產(chǎn)機(jī)臺(tái)的生產(chǎn)成品是汽車門(mén)鉸鏈，加工制造過(guò)程中消耗的配件為陰鉸鏈、陽(yáng)鉸鏈、襯套、插銷等。

(6)滾筒輸送線

20條無(wú)動(dòng)力傾斜的實(shí)料箱滾筒輸送線，用于將實(shí)料箱搬運(yùn)至生產(chǎn)機(jī)臺(tái)。

1條有動(dòng)力的空料箱滾筒輸送線，用于將生產(chǎn)完畢后形成的空料箱自動(dòng)回收至組盤(pán)入庫(kù)區(qū)，便于后續(xù)組盤(pán)入庫(kù)。

(7)生產(chǎn)出庫(kù)通道

將立體庫(kù)一層的20個(gè)巷道劃分為生產(chǎn)出庫(kù)通道，每2個(gè)出庫(kù)通道對(duì)應(yīng)1個(gè)機(jī)臺(tái)，每個(gè)出庫(kù)通道與實(shí)料箱滾筒輸送線一一對(duì)應(yīng)。該方式既不用單獨(dú)設(shè)計(jì)生產(chǎn)出庫(kù)通道，又節(jié)約了項(xiàng)目占地面積。而對(duì)于貨位利用率的小幅降低，可以忽略不計(jì)。

(8)直角坐標(biāo)機(jī)械手

1套，在水平和垂直方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)生產(chǎn)出庫(kù)的實(shí)托盤(pán)抵達(dá)自動(dòng)揀選工位時(shí)，直角坐標(biāo)機(jī)械手將托盤(pán)上的零配件料箱抓取至生產(chǎn)機(jī)臺(tái)左右兩端的無(wú)動(dòng)力滾筒輸送線，供生產(chǎn)機(jī)臺(tái)加工。

(9)LED顯示屏

1套，用于顯示出入庫(kù)輸送線的當(dāng)前出入庫(kù)品牌、出入庫(kù)數(shù)量等，以有效引導(dǎo)員工作業(yè)。

2.主要業(yè)務(wù)流程

(1)組盤(pán)流程(如圖4)

(2)入庫(kù)流程(如圖5)

(3)導(dǎo)庫(kù)流程(如圖6)

(4)出庫(kù)流程(如圖7)

二、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)概述

1.系統(tǒng)架構(gòu)

計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)是以物料倉(cāng)儲(chǔ)、供應(yīng)服務(wù)、銜接生產(chǎn)、集中管理、信息全線跟蹤等為核心的在線物料管理系統(tǒng)，是信息管理、物流調(diào)度的中樞神經(jīng)。物流信息系統(tǒng)擔(dān)負(fù)了在線物料過(guò)程管理，通過(guò)調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)物流指令，保障了物料存儲(chǔ)管理、生產(chǎn)前儲(chǔ)備。向上可與企業(yè)ERP、MES、商業(yè)配送等管理系統(tǒng)連接，同時(shí)銜接設(shè)備控制子系統(tǒng)，保證了信息的上傳下達(dá)。

計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)集物料管理、物流供應(yīng)、倉(cāng)儲(chǔ)管理等于一身，實(shí)現(xiàn)物料收、發(fā)、存管理。物流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按照體系架構(gòu)及應(yīng)用部署，可以分為信息管理層、調(diào)度監(jiān)控層、設(shè)備執(zhí)行層三個(gè)層次，如圖8。

(1)數(shù)據(jù)接口層API

負(fù)責(zé)從ERP、MES、商業(yè)配送系統(tǒng)等獲取物料基礎(chǔ)信息、組盤(pán)數(shù)據(jù)、出入庫(kù)計(jì)劃、銷售發(fā)貨單等信息，并為企業(yè)信息管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋庫(kù)存、出入庫(kù)單據(jù)信息等，實(shí)現(xiàn)承上啟下的業(yè)務(wù)管理功能，實(shí)現(xiàn)全廠各個(gè)信息系統(tǒng)之間系統(tǒng)集成、接口兼容、互聯(lián)互通和資源共享。

(2)信息管理層的WMS

主要通過(guò)倉(cāng)庫(kù)管理模塊實(shí)現(xiàn)物流信息管理層的功能，對(duì)采集的信息進(jìn)行歸類、整理和綜合分析，以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的管理。提供人員角色管理、系統(tǒng)參數(shù)管理、貨區(qū)貨位管理、產(chǎn)品資料管理、收發(fā)貨管理、出入庫(kù)管理、搬運(yùn)任務(wù)管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、報(bào)表分析統(tǒng)計(jì)等業(yè)務(wù)處理。倉(cāng)庫(kù)管理模塊對(duì)物料進(jìn)行全面的信息化管理，及時(shí)、準(zhǔn)確地反映物料的收發(fā)情況、庫(kù)存狀態(tài)、儲(chǔ)備狀況，為企業(yè)生產(chǎn)及銷售提供智能輔助決策分析。

密集型智能倉(cāng)儲(chǔ)中的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)是以物料倉(cāng)儲(chǔ)、供應(yīng)服務(wù)、銜接生產(chǎn)、集中管理、信息全線跟蹤等為核心的在線物料管理系統(tǒng)，是信息管理、物流調(diào)度的中樞神經(jīng)。

圖6：導(dǎo)庫(kù)流程

(3)調(diào)度監(jiān)控層的WCS

接收并分解物流管理層的任務(wù)，通過(guò)設(shè)備子系統(tǒng)接口協(xié)議下達(dá)至具體的設(shè)備執(zhí)行層，對(duì)物流過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度，并對(duì)各個(gè)物流環(huán)節(jié)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、流程參數(shù)及工藝點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視和控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成不同廠家、不同類型的物流設(shè)備，完成綜合調(diào)度、集中控制、狀態(tài)監(jiān)視、異常報(bào)警、日志記錄等功能。

2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

重慶凱安穿梭車密集庫(kù)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖9。從上至下分為計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、設(shè)備執(zhí)行子系統(tǒng)等。該結(jié)構(gòu)適用于機(jī)械制造、食品加工、醫(yī)藥及煙草等行業(yè)。

圖7：出庫(kù)流程

圖8：信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

三、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案

(1)硬件部分

采用雙機(jī)熱備服務(wù)器，主/備服務(wù)器為IBM 3650 M4，磁盤(pán)陣列為IBM V3500。

主/備服務(wù)器，雙硬盤(pán)做RAID1數(shù)據(jù)冗余，當(dāng)一個(gè)硬盤(pán)失效時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到鏡像硬盤(pán)上讀/寫(xiě)，損壞硬盤(pán)可以熱插拔更換，冗余機(jī)制自動(dòng)完成硬盤(pán)的數(shù)據(jù)同步；磁盤(pán)陣列做RAID5，在一塊硬盤(pán)離線或故障的情況下保證數(shù)據(jù)的正常訪問(wèn)，數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建在磁盤(pán)陣列的共享盤(pán)上；正常情況下，主服務(wù)器擁有磁盤(pán)陣列共享盤(pán)的訪問(wèn)控制權(quán)，SQLSERVER數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)在主服務(wù)器上；當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障或人為關(guān)機(jī)時(shí)，備服務(wù)器接管數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)及陣列共享盤(pán)；雙機(jī)熱備系統(tǒng)SQLSERVER數(shù)據(jù)庫(kù)的IP地址是漂移IP，以保證一臺(tái)服務(wù)器宕機(jī)而另外一臺(tái)服務(wù)器接管數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)后，客戶端能夠正常連接。

(2)軟件部分

操作系統(tǒng)為WINDOWS SERVER 2012企業(yè)版，數(shù)據(jù)庫(kù)為SQLSERVER關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

結(jié)合重慶凱安物流項(xiàng)目的用戶需求和業(yè)務(wù)流程，以層次結(jié)構(gòu)和功能模塊為維度，設(shè)計(jì)出一系列的數(shù)據(jù)表，主要包括用戶表、參數(shù)表、物料表、位置表、容器表、單據(jù)表、臺(tái)賬表、任務(wù)表、請(qǐng)求表、日志表、控制表、設(shè)備表、路徑表等，以存儲(chǔ)物流集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)及流水?dāng)?shù)據(jù)等。

考慮到自動(dòng)化物流系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)響應(yīng)的及時(shí)性要求較高，故將任務(wù)驅(qū)動(dòng)部分的具體實(shí)現(xiàn)部署在數(shù)據(jù)庫(kù)端，通過(guò)存儲(chǔ)過(guò)程實(shí)現(xiàn)出入庫(kù)任務(wù)的產(chǎn)生，具體包括產(chǎn)生出入庫(kù)單據(jù)、入庫(kù)托盤(pán)及搬運(yùn)任務(wù)等，對(duì)于復(fù)雜的貨位搜索及事務(wù)處理可以保證快速地得到相應(yīng)的結(jié)果。另外，存儲(chǔ)過(guò)程涉及的知識(shí)點(diǎn)就是SQL結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言，容易掌握，利于敏捷開(kāi)發(fā)。

2.倉(cāng)儲(chǔ)管理/調(diào)度控制方案

該項(xiàng)目中，開(kāi)發(fā)平臺(tái)為VS.NET，變成語(yǔ)言為C#，軟件架構(gòu)為C/S架構(gòu)。

倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)即WMS系統(tǒng)，調(diào)度控制系統(tǒng)即WCS系統(tǒng)。兩個(gè)系統(tǒng)之間既有相對(duì)的獨(dú)立性，又有很多關(guān)聯(lián)性及耦合性。將WMS系統(tǒng)與WCS系統(tǒng)構(gòu)建到一個(gè)解決方案中，方案下的類庫(kù)則細(xì)分為基礎(chǔ)類庫(kù)、WMS類庫(kù)、WCS類庫(kù)和UI類庫(kù)等。

方案輸出為一個(gè)服務(wù)端與一個(gè)客戶端，服務(wù)端單點(diǎn)部署，客戶端多點(diǎn)部署。服務(wù)端主要完成產(chǎn)生物流任務(wù)，即WMS系統(tǒng)功能；調(diào)度物流設(shè)備，即WCS系統(tǒng)功能。

圖9：重慶凱安穿梭車密集庫(kù)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖10：WMS/WCS架構(gòu)圖

避免信息孤島，與外圍各個(gè)信息系統(tǒng)之間接口兼容、無(wú)縫互聯(lián)、資源共享等，是如今倉(cāng)儲(chǔ)物流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在凱安項(xiàng)目中，物流庫(kù)通過(guò)API系統(tǒng)與企業(yè)級(jí)ERP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

客戶端則提供人機(jī)交互界面，以實(shí)現(xiàn)物料、單據(jù)、位置、容器等物流管理功能。結(jié)合項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)圖，以二維圖形化界面動(dòng)態(tài)地展示出物流設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)物流設(shè)備監(jiān)視及控制功能。WMS與WCS的WINFORM界面，均使用客戶端系統(tǒng)的功能樹(shù)展開(kāi)，通過(guò)用戶角色權(quán)限控制操作員的訪問(wèn)和操作權(quán)限。

而服務(wù)端與客戶端之間，通過(guò)數(shù)據(jù)表及WCF技術(shù)進(jìn)行業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)交互。

該設(shè)計(jì)方式，源于軟件架構(gòu)中高內(nèi)聚低耦合的理念，易于后期的整改維護(hù)和版本升級(jí)。如圖10。

3.數(shù)據(jù)接口方案

避免信息孤島，與外圍各個(gè)信息系統(tǒng)之間接口兼容、無(wú)縫互聯(lián)、資源共享等，是如今倉(cāng)儲(chǔ)物流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

在凱安項(xiàng)目中，物流庫(kù)通過(guò)API系統(tǒng)與企業(yè)級(jí)ERP系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。API系統(tǒng)提供WCF服務(wù)，供ERP系統(tǒng)調(diào)用；ERP系統(tǒng)提供WEBSERVICE服務(wù)，供API系統(tǒng)調(diào)用。兩個(gè)系統(tǒng)之間采用實(shí)體對(duì)象交互，主要完成了物料、出庫(kù)單及庫(kù)存的數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)接口交互如圖11。

圖11：數(shù)據(jù)接口交互

圖12：安卓應(yīng)用功能界面

4.穿梭車遙控器方案

現(xiàn)今，移動(dòng)應(yīng)用在自動(dòng)化物流領(lǐng)域內(nèi)，得到了充分廣泛的重視和應(yīng)用。穿梭車遙控器APP基于安卓平臺(tái)開(kāi)發(fā)，具備設(shè)備操作、故障查詢、任務(wù)查詢、異常復(fù)位等功能。操作員可通過(guò)安卓手機(jī)的無(wú)線4G等隨時(shí)下載最新版本，隨身攜帶，就近操作設(shè)備。

安卓APP的開(kāi)發(fā)工具為ECLIPSE，編程語(yǔ)言為JAVA。應(yīng)用了以太網(wǎng)、MODBUS通訊、PLC控制技術(shù)，通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)和PLC進(jìn)行連接，對(duì)PLC所控制的設(shè)備進(jìn)行本地操作及狀態(tài)查詢，替代傳統(tǒng)的電控按鈕、固定式電腦終端或觸摸屏終端操作方式，節(jié)約成本的同時(shí)提高設(shè)備操控的便利性及安全性。如圖12。

四、案例分析

1.組盤(pán)

物流系統(tǒng)物料的載體為托盤(pán)，在重慶凱安項(xiàng)目中，首先將零配件或成品放置到料箱中，之后將料箱放置到托盤(pán)上。搭配完畢后，由ERP系統(tǒng)的操作員使用PDA掃描托盤(pán)號(hào)和物料二維碼、輸入物料數(shù)量等，以產(chǎn)生組盤(pán)數(shù)據(jù)。

組盤(pán)完畢后，ERP調(diào)用物流API接口服務(wù)將組盤(pán)信息傳遞至物流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。物流系統(tǒng)即能夠主動(dòng)產(chǎn)生組盤(pán)數(shù)據(jù)，也能夠通過(guò)API接口接收外圍系統(tǒng)所產(chǎn)生的組盤(pán)數(shù)據(jù)，可以全方位適應(yīng)用戶的部門(mén)分工、管理流程，保證組盤(pán)業(yè)務(wù)得以有條不紊地開(kāi)展。

2.智能分區(qū)存儲(chǔ)

結(jié)合項(xiàng)目規(guī)劃及業(yè)務(wù)特征，立庫(kù)區(qū)共分為托盤(pán)組存儲(chǔ)區(qū)、配件入庫(kù)區(qū)、成品入庫(kù)區(qū)、配件導(dǎo)庫(kù)區(qū)、成品導(dǎo)庫(kù)區(qū)等5個(gè)大區(qū)。在物流位置表的庫(kù)區(qū)字段中定義庫(kù)區(qū)代碼，以表明各個(gè)巷道所屬的庫(kù)區(qū)，同一個(gè)巷道僅能所屬于一個(gè)庫(kù)區(qū)，庫(kù)區(qū)范圍可以根據(jù)立體庫(kù)的使用情況或用戶需求進(jìn)行擴(kuò)充或篩減，即調(diào)整物流位置表的庫(kù)區(qū)字段。如圖13。

組盤(pán)完畢后形成的空托盤(pán)組、配件實(shí)托盤(pán)、成品實(shí)托盤(pán)，初始入庫(kù)的目標(biāo)存儲(chǔ)區(qū)域分別為托盤(pán)組存儲(chǔ)區(qū)、配件入庫(kù)區(qū)、成品入庫(kù)區(qū)。配件生產(chǎn)出庫(kù)、成品發(fā)貨出庫(kù)時(shí)，出庫(kù)的起始地址源于配件導(dǎo)庫(kù)區(qū)和成品導(dǎo)庫(kù)區(qū)。

3.導(dǎo)庫(kù)業(yè)務(wù)

API接口接收來(lái)自于ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)出庫(kù)單/成品發(fā)貨單，WMS系統(tǒng)根據(jù)單據(jù)得到配件及成品的出庫(kù)需求，并產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)庫(kù)任務(wù)，WCS系統(tǒng)下發(fā)搬運(yùn)指令驅(qū)動(dòng)物流設(shè)備作業(yè)。最終，將配件實(shí)托盤(pán)和成品實(shí)托盤(pán)分別從配件/成品入庫(kù)區(qū)轉(zhuǎn)移至配件/成品導(dǎo)庫(kù)區(qū)。

導(dǎo)庫(kù)業(yè)務(wù)無(wú)需人工參與，由系統(tǒng)自動(dòng)完成，解析出庫(kù)單據(jù)得到出庫(kù)需求，搜索出預(yù)出庫(kù)的成品/配件實(shí)托盤(pán)所存儲(chǔ)的巷道，即導(dǎo)庫(kù)任務(wù)的起始地址；搜索出配件/成品導(dǎo)庫(kù)區(qū)中有剩余空間的巷道，即導(dǎo)庫(kù)任務(wù)的目標(biāo)地址。貨位搜素采用LINQ語(yǔ)句，導(dǎo)庫(kù)邏輯通過(guò)C#線程定時(shí)器驅(qū)動(dòng)，結(jié)合一系列的零界條件判斷等，最終實(shí)現(xiàn)導(dǎo)庫(kù)業(yè)務(wù)流程。

圖13：智能分區(qū)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

導(dǎo)庫(kù)完畢后，等待操作員確認(rèn)出庫(kù)單據(jù)，以驅(qū)動(dòng)物流系統(tǒng)出庫(kù)。成品實(shí)托盤(pán)從成品導(dǎo)庫(kù)區(qū)出庫(kù)至發(fā)貨站臺(tái)，等待裝車；配件實(shí)托盤(pán)從配件導(dǎo)庫(kù)區(qū)出庫(kù)至生產(chǎn)線，等待揀選。

4.料箱揀選

通過(guò)直角坐標(biāo)機(jī)械手完成揀選，是重慶凱安立體庫(kù)項(xiàng)目的一大特色。立庫(kù)旁邊共有10個(gè)機(jī)臺(tái)，整齊排列，每個(gè)機(jī)臺(tái)有2個(gè)供貨站臺(tái)。機(jī)械手能夠在XYZ三個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，設(shè)備整機(jī)在XY水平方向前后左右移動(dòng)，手抓器在Z垂直方向上升或下降。生產(chǎn)出庫(kù)的實(shí)托盤(pán)通過(guò)穿梭車運(yùn)輸至配件出庫(kù)通道的端頭，WCS系統(tǒng)向機(jī)械手下達(dá)抓取指令，機(jī)械手接收指令后移動(dòng)至出庫(kù)實(shí)托盤(pán)附近，將實(shí)托盤(pán)上的料箱抓取并搬運(yùn)至生產(chǎn)機(jī)臺(tái)的供貨站臺(tái)，供生產(chǎn)機(jī)臺(tái)使用和消耗。

為每個(gè)機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)2個(gè)供貨站臺(tái)，可以全面貼合重慶凱安機(jī)電公司的生產(chǎn)工藝流程。在生產(chǎn)各牌號(hào)時(shí)需要消耗陰鉸鏈/陽(yáng)鉸鏈、襯套/插銷共4種配件，而且是兩兩配對(duì)。故1號(hào)供貨站臺(tái)供應(yīng)陰鉸鏈時(shí)，2號(hào)供貨站臺(tái)供應(yīng)陽(yáng)鉸鏈，依次類推。

直角坐標(biāo)機(jī)械手通過(guò)西門(mén)子PLC控制其走行及抓取動(dòng)作，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，兩者之間的通信方式為SOCKET。WCS向PLC的DB塊寫(xiě)入數(shù)據(jù)以完成指令下達(dá)，具體內(nèi)容包括任務(wù)號(hào)、目標(biāo)地址、垛型、到達(dá)數(shù)量、抓取數(shù)量、實(shí)際數(shù)量等。通信協(xié)議及格式如圖14。

機(jī)械手抓取過(guò)程中，實(shí)時(shí)回饋完成數(shù)量，當(dāng)抓取數(shù)達(dá)到計(jì)劃數(shù)時(shí)，機(jī)械手停止動(dòng)作，WCS系統(tǒng)更新托盤(pán)的剩余料箱數(shù)，剩余料箱數(shù)=到達(dá)數(shù)–抓取數(shù)。如果剩余料箱數(shù) > 0，則WMS系統(tǒng)產(chǎn)生剩余實(shí)托盤(pán)的返庫(kù)任務(wù)，WCS驅(qū)動(dòng)物流設(shè)備將剩余托盤(pán)搬運(yùn)至配件入庫(kù)區(qū)。如果剩余料箱數(shù)=0，則WMS系統(tǒng)刪除托盤(pán)信息，空料箱經(jīng)動(dòng)力滾筒輸送線回收至組盤(pán)入庫(kù)區(qū)，供組盤(pán)使用。

圖14：WCS與直角坐標(biāo)機(jī)械手通信協(xié)議

五、結(jié)論

隨著“工業(yè)4.0”和“中國(guó)制造2025”的全面推進(jìn)，自動(dòng)化物流系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)流程、存儲(chǔ)需求也在不斷變化，服務(wù)于機(jī)械制造行業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)物流也愈發(fā)趨于智能化和柔性化。

智能倉(cāng)儲(chǔ)物流計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將關(guān)注的焦點(diǎn)集中于對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)執(zhí)行的優(yōu)化和有效管理，同時(shí)延伸到運(yùn)輸配送計(jì)劃、與上下游供應(yīng)商的信息交互等，是對(duì)倉(cāng)庫(kù)管理和運(yùn)行模式的技術(shù)革新。將傳統(tǒng)的結(jié)果導(dǎo)向轉(zhuǎn)變成過(guò)程導(dǎo)向；將數(shù)據(jù)錄入轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)采集；同時(shí)引入了調(diào)度監(jiān)控平臺(tái)，將人工存取貨轉(zhuǎn)變成了設(shè)備存取貨，讓物流管理更加高效、快捷、精確。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與物流裝備的有機(jī)結(jié)合，最終提高了企業(yè)客戶的滿意度，提升了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

自動(dòng)化密集倉(cāng)庫(kù)已在重慶凱安機(jī)電制造有限公司得以應(yīng)用，有效規(guī)范了工廠倉(cāng)庫(kù)管理，提高了人員工作效率，降低了企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，加強(qiáng)了物資的流動(dòng)等，各方面均取得較好的應(yīng)用和效果。