唐安杰，張仰森，柴 菁，張 濤

（北京信息科技大學(xué) 智能信息處理研究所，北京 100192）

0 引言

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，各個(gè)行業(yè)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)便捷性、統(tǒng)一性的要求也越來(lái)越高。與此同時(shí)，在生產(chǎn)物料、包材配送以及成品發(fā)貨的全自動(dòng)化已然成為整個(gè)物流行業(yè)的大趨勢(shì)下，使得各類自動(dòng)化設(shè)備得到了大量的應(yīng)用與集成。因此，在多設(shè)備集成的情況下如何進(jìn)行高效地調(diào)度管理是整個(gè)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS，Warehouse Management System）的核心問(wèn)題[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，瀏覽器/服務(wù)器（B/S，Browser/Server）結(jié)構(gòu)以成本低、維護(hù)便捷、瀏覽方便的優(yōu)點(diǎn)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。越來(lái)越多的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)選擇B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，大大降低了開(kāi)發(fā)難度與成本[2]。

1 倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)及設(shè)備布局

本文以深圳某醫(yī)藥企業(yè)研發(fā)基地的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。本倉(cāng)庫(kù)由堆垛機(jī)、箱式輸送線、托盤輸送線、升降機(jī)、拆碼垛機(jī)器人、AGV（Automated Guided Vehicle）[3]、箱式緩存線以及物流貼標(biāo)機(jī)綜合設(shè)計(jì)而成，而且在高架庫(kù)中包含7個(gè)堆垛機(jī)，其中3個(gè)屬于雙伸位式堆垛機(jī)，4個(gè)單伸位堆垛機(jī)，54列12層，擁有12960個(gè)貨位。因此，此自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代化倉(cāng)庫(kù)的一個(gè)典型代表性，具有較高的復(fù)雜度。整個(gè)研發(fā)基地包含生產(chǎn)車間以及倉(cāng)庫(kù)兩棟樓，中間由一層連廊連接，并由箱式輸送線將車間生產(chǎn)的成品送至倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理，整體布局如圖1所示。

圖1 建筑布局圖

生產(chǎn)車間共有三層，分別由箱式輸送線進(jìn)行上下層連接，并在二層進(jìn)行匯總后統(tǒng)一由二層的產(chǎn)品輸出流水線輸送至倉(cāng)庫(kù)區(qū)。

倉(cāng)庫(kù)區(qū)的整體結(jié)構(gòu)分為三個(gè)區(qū)域：第一個(gè)區(qū)域是高架庫(kù)區(qū)，占整個(gè)倉(cāng)庫(kù)區(qū)的四層樓高度；第二個(gè)區(qū)域是成品發(fā)貨區(qū)，位于倉(cāng)庫(kù)區(qū)的一層；第三個(gè)區(qū)域?yàn)閭}(cāng)庫(kù)庫(kù)存管理區(qū)，位于倉(cāng)庫(kù)區(qū)的二層。整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易示意圖

從圖中可以看到托盤輸送線在箱式輸送線的下層，箱式輸送線是懸空而立的。其中，每個(gè)拆/碼垛機(jī)器人可同時(shí)對(duì)兩個(gè)托盤進(jìn)行拆垛或者碼垛，由于機(jī)器人狀態(tài)只有一個(gè)，所以不會(huì)出現(xiàn)一邊是拆垛一邊是碼垛的情況。

甲方的產(chǎn)品在包裝上，對(duì)不同的產(chǎn)品采用不同的箱型規(guī)格，按照醫(yī)藥行業(yè)領(lǐng)域存儲(chǔ)要求，為了防止藥品之間的相互污染，不同品種的產(chǎn)品應(yīng)放于不同的托盤之上。因此，為了這一存儲(chǔ)目標(biāo)，本項(xiàng)目在自動(dòng)化入庫(kù)流程中，引入了箱式輸送線的緩存道技術(shù)，通過(guò)緩存道實(shí)現(xiàn)同品種、同批次的產(chǎn)品歸類存放，保證在一個(gè)托盤上僅有一個(gè)品種、一個(gè)批次的產(chǎn)品[4]。

2 系統(tǒng)分析

2.1 倉(cāng)庫(kù)基本條件及存儲(chǔ)原則

不同行業(yè)在倉(cāng)儲(chǔ)上都有不同的要求，比如溫度、濕度、重量分布等等。在醫(yī)藥食品行業(yè)中對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)的要求尤為嚴(yán)格，本系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)包含高架庫(kù)、平面庫(kù)以及零星庫(kù)。如果按照物理空間上具有環(huán)境屬性或者是物料存放規(guī)定來(lái)劃分，則可包括常溫庫(kù)、冷庫(kù)、包材庫(kù)、麻藥庫(kù)等。

按照第2節(jié)中所述的倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)要求，同一品種、同一批次藥品只能放于同一個(gè)托盤之上。但在高架庫(kù)中，由于雙伸貨位的存在，可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)側(cè)貨位托盤和外側(cè)貨位托盤出入庫(kù)時(shí)的沖突（這里規(guī)定距堆垛機(jī)近的為外側(cè)貨位，遠(yuǎn)的為內(nèi)側(cè)貨位）。為了取貨方便，且避免雙伸位出入庫(kù)時(shí)發(fā)生沖突，我們提出雙伸貨位出入庫(kù)存儲(chǔ)原則：

1）令雙伸位的兩個(gè)貨位存放同一品種規(guī)格且為同一批號(hào)的物料產(chǎn)品；

2）入庫(kù)時(shí)，先入內(nèi)側(cè)貨位，后入外側(cè)貨位；

3）出庫(kù)時(shí)，先出外側(cè)貨位，后出內(nèi)側(cè)貨位。

采用以上規(guī)則，就是將雙伸貨位出入庫(kù)模擬成了單伸貨位的出入庫(kù)模式，容量為實(shí)際單伸貨位的兩倍，整體出入庫(kù)形式得到簡(jiǎn)化，提高了出入庫(kù)效率[5]。

2.2 基本需求

WMS系統(tǒng)主要功能包括物料入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、搬庫(kù)管理、移庫(kù)管理、盤點(diǎn)管理等庫(kù)存業(yè)務(wù)模式。倉(cāng)庫(kù)的執(zhí)行命令全部由企業(yè)上位ERP發(fā)起，并且ERP中的庫(kù)存信息需要從WMS系統(tǒng)獲得反饋消息來(lái)更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，因此形成一個(gè)有效的業(yè)務(wù)環(huán)路。WMS系統(tǒng)中需要對(duì)倉(cāng)庫(kù)成品、半成品、原輔料及包材等所有信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)需要對(duì)ERP發(fā)起的訂單命令做及時(shí)的處理和跟蹤。并對(duì)倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和記錄，可以做到將每個(gè)貨物是何時(shí)入庫(kù)、何時(shí)出庫(kù)、何時(shí)又進(jìn)行轉(zhuǎn)移的各種信息記錄下來(lái)。同時(shí)，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的反饋，WMS系統(tǒng)可實(shí)時(shí)向倉(cāng)庫(kù)管理員報(bào)告?zhèn)}庫(kù)設(shè)備故障，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，避免出入庫(kù)業(yè)務(wù)的停滯，降低公司損失。

同時(shí)，WMS系統(tǒng)需要包括一整套查詢功能，并具有報(bào)表系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的各種需求看到倉(cāng)庫(kù)各個(gè)貨物的在各個(gè)時(shí)間段的出入庫(kù)情況，能及時(shí)、方便且又靈活地進(jìn)行查詢、打印、比對(duì)信息；倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)需要具備對(duì)庫(kù)存信息的修正以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份及恢復(fù)等基本功能，系統(tǒng)功能需求結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 功能結(jié)構(gòu)圖

整個(gè)系統(tǒng)的功能包括業(yè)務(wù)處理、信息維護(hù)、設(shè)備調(diào)度以及數(shù)據(jù)傳輸四個(gè)部分。本系統(tǒng)由于屬于醫(yī)藥行業(yè)，其上位系統(tǒng)不僅僅包括企業(yè)ERP，同時(shí)還具有一套生產(chǎn)藥監(jiān)碼系統(tǒng)，管理整個(gè)生產(chǎn)車間的運(yùn)作。因此，WMS管理系統(tǒng)需要同時(shí)和ERP系統(tǒng)以及藥監(jiān)碼系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

為了實(shí)現(xiàn)基于Web形式下的信息化管理，實(shí)現(xiàn)B/S結(jié)構(gòu)的管理模式，整個(gè)WMS系統(tǒng)以以太網(wǎng)通訊為基礎(chǔ)，作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之中，利用接口服務(wù)從企業(yè)上位ERP以及車間生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，大大降低了整個(gè)系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間的耦合度，使得其可維護(hù)性得到提高。整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)的各個(gè)主要部分通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS）的調(diào)度子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的設(shè)備進(jìn)行管理與控制，通過(guò)OPC服務(wù)器與設(shè)備PLC實(shí)現(xiàn)柔性連接，通訊示意圖如圖5所示，調(diào)度系統(tǒng)可直接向OPC服務(wù)器發(fā)送指令，PLC從中獲取指令后驅(qū)動(dòng)設(shè)備做相應(yīng)的動(dòng)作，同時(shí)，PLC也可將反饋消息通過(guò)OPC服務(wù)器反饋給調(diào)度系統(tǒng)做進(jìn)一步記錄和處理。

圖5 設(shè)備通訊示意圖

WMS系統(tǒng)軟件采用ASP.NET技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，網(wǎng)站部署的基本要求如下：

Web部署平臺(tái)：Windows Server 2012；

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：Oracle 11g；

部署環(huán)境：Microsoft.Net Framework SDK v4.0。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 業(yè)務(wù)邏輯分析及功能模塊設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng)：業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)以及調(diào)度管理子系統(tǒng)。本節(jié)主要介紹業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)，主要包括以下八大模塊：登錄注銷、倉(cāng)庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)管理、用戶信息管理、作業(yè)任務(wù)管理、數(shù)據(jù)維護(hù)、查詢報(bào)表管理以及信息報(bào)警模塊。在業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)中具有一個(gè)手持管理端的附屬系統(tǒng)，其業(yè)務(wù)功能與PC端Web功能基本一致，主要幫助叉車司機(jī)以及倉(cāng)庫(kù)管理人員方便進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)操作。WMS業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)的功能流程圖如圖6所示。

圖6 WMS系統(tǒng)功能流程圖

整個(gè)系統(tǒng)的用戶權(quán)限分為超級(jí)管理員、倉(cāng)庫(kù)管理人員、叉車司機(jī)用戶、查詢用戶四個(gè)權(quán)限。在這些模塊劃分中倉(cāng)庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)維護(hù)以及用戶信息管理這三個(gè)模塊僅僅可由超級(jí)管理員權(quán)限的用戶進(jìn)行使用，倉(cāng)庫(kù)管理人員則可使用其余的所有功能，叉車司機(jī)用戶僅僅可在手持管理端的附屬系統(tǒng)中進(jìn)行登錄進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作，查詢用戶僅僅可使用查詢報(bào)表模塊查詢相應(yīng)數(shù)據(jù)。

倉(cāng)庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括倉(cāng)庫(kù)貨位信息、物料信息、供應(yīng)商、計(jì)量單位、物料類別等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，一些基本信息比如物料信息、計(jì)量單位等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要和企業(yè)上位ERP系統(tǒng)進(jìn)行映射，保證數(shù)據(jù)的一致性，其他的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典表則直接進(jìn)行維護(hù)即可，涉及到倉(cāng)庫(kù)本身的信息比如貨位信息等則可向超級(jí)管理權(quán)限人員開(kāi)放修改權(quán)限進(jìn)行管理。

業(yè)務(wù)管理模塊中按物料種類分的話主要包括兩個(gè)方面，分別是成品和原輔料包材；如果按照業(yè)務(wù)類型來(lái)分，則包括入庫(kù)業(yè)務(wù)、出庫(kù)業(yè)務(wù)、移庫(kù)搬庫(kù)業(yè)務(wù)、盤庫(kù)業(yè)務(wù)。其中最主要的業(yè)務(wù)是入庫(kù)和出庫(kù)。由于成品具有藥監(jiān)碼對(duì)每件進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，為了與成品進(jìn)行統(tǒng)一，而且原輔料包材的采購(gòu)是從不同的供應(yīng)商進(jìn)行采購(gòu)，其批號(hào)可能產(chǎn)生重復(fù)，從而在進(jìn)庫(kù)時(shí)候會(huì)由倉(cāng)庫(kù)管理人員根據(jù)采購(gòu)的貨物通過(guò)一個(gè)條碼生成系統(tǒng)為同一品種批號(hào)的原輔料及包材生成唯一的進(jìn)庫(kù)標(biāo)簽碼，并按日期的先后設(shè)定進(jìn)庫(kù)批號(hào)，進(jìn)行登記入庫(kù)。

用戶信息管理模塊則是由超級(jí)管理員進(jìn)行所有用戶信息的注冊(cè)及修改的，如有密碼遺忘，可由超級(jí)管理員對(duì)相應(yīng)用戶進(jìn)行密碼重置。

倉(cāng)庫(kù)管理人員對(duì)業(yè)務(wù)單據(jù)進(jìn)行操作下發(fā)作業(yè)任務(wù)后，可通過(guò)系統(tǒng)的作業(yè)任務(wù)管理管理當(dāng)前的作業(yè)池，可對(duì)未執(zhí)行及正在執(zhí)行的作業(yè)進(jìn)行調(diào)度管理，主要包括對(duì)未執(zhí)行作業(yè)的撤銷、故障作業(yè)的強(qiáng)制完成記賬以及出庫(kù)作業(yè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)調(diào)整。這一部分功能在系統(tǒng)中保證了作業(yè)任務(wù)的可控性，避免了設(shè)備故障導(dǎo)致的系統(tǒng)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂。

信息報(bào)警模塊在WMS系統(tǒng)中是必不可少的，因?yàn)閃MS系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，同時(shí)它還關(guān)聯(lián)著大量的倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化設(shè)備，設(shè)備故障以及庫(kù)存錯(cuò)誤的提醒都需要進(jìn)行采集和反饋，讓倉(cāng)庫(kù)管理人員及時(shí)進(jìn)行處理，盡量減小損失。

3.2 軟件實(shí)現(xiàn)

軟件的兩大子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，如圖7所示，由此，系統(tǒng)管理與調(diào)度從根本上進(jìn)行分離實(shí)現(xiàn)，降低系統(tǒng)耦合度，提高可維護(hù)性。

圖7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2.1 調(diào)度子系統(tǒng)

調(diào)度子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)形式是Windows應(yīng)用程序，啟動(dòng)后即可進(jìn)行設(shè)備調(diào)度工作，主要采用多線程技術(shù)，根據(jù)設(shè)備分布以及業(yè)務(wù)需要進(jìn)行分線程管理，并設(shè)定一定的時(shí)間片進(jìn)行不斷的輪詢監(jiān)控。

調(diào)度子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備集成形式分為堆垛機(jī)調(diào)度、輸送機(jī)調(diào)度以及升降機(jī)AGV調(diào)度三大模塊。其中，堆垛機(jī)以及升降機(jī)AGV調(diào)度的即時(shí)性要求較低、采用默認(rèn)的輪詢監(jiān)控任務(wù)即可，而在輸送機(jī)的箱線調(diào)度響應(yīng)中的即時(shí)性要求非常高，響應(yīng)時(shí)間不得超過(guò)0.5秒，因此在箱線的即時(shí)響應(yīng)中采用Socket監(jiān)聽(tīng)形式，在得到請(qǐng)求后可以無(wú)延時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)。具體調(diào)度邏輯在4.3節(jié)介紹。

3.2.2 管理子系統(tǒng)

WMS管理系統(tǒng)應(yīng)用Asp.Net技術(shù)，采用DAL+BLL+UI的三層MVC架構(gòu)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，主要體系包括表示層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）以及數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL），如圖8所示。

圖8 WMS軟件結(jié)構(gòu)

表示層（UI）：本項(xiàng)目主要以Web形式作為表示層向用戶進(jìn)行展示，并且接收用戶請(qǐng)求并返回響應(yīng)數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）：主要根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)數(shù)據(jù)層獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新整理和組合，獲得業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)形式。

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）：直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體（Model），直接獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，主要完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的增刪改查任務(wù)，但并不包括任何業(yè)務(wù)邏輯成分。

3.3 設(shè)備調(diào)度邏輯設(shè)計(jì)

根據(jù)上節(jié)描述，調(diào)度管理子系統(tǒng)則包括以下三大模塊：堆垛機(jī)調(diào)度、輸送機(jī)調(diào)度、升降機(jī)AGV調(diào)度，本節(jié)主要根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的業(yè)務(wù)需求對(duì)設(shè)備調(diào)度的邏輯進(jìn)行整體性設(shè)計(jì)，將三個(gè)部分的調(diào)度邏輯有機(jī)結(jié)合起來(lái)。并且結(jié)合了智能化策略，根據(jù)需求定義，實(shí)現(xiàn)了高效率的倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.1 原輔料包材領(lǐng)料退料

原輔料包材的領(lǐng)料退料是倉(cāng)庫(kù)為企業(yè)生產(chǎn)提供的基本業(yè)務(wù)，本項(xiàng)目為了減少人工對(duì)藥品生產(chǎn)原料的接觸以及倉(cāng)庫(kù)與車間人員的隔離，我們采用了智能化的升降機(jī)及AGV設(shè)備進(jìn)行領(lǐng)料和退料。

整個(gè)業(yè)務(wù)由企業(yè)生產(chǎn)部工作人員在ERP發(fā)起生產(chǎn)領(lǐng)料，WMS接收之后，倉(cāng)庫(kù)管理人員需要根據(jù)領(lǐng)料單據(jù)的相應(yīng)指令進(jìn)行任務(wù)分配核對(duì)，下發(fā)倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)料指令后，倉(cāng)庫(kù)的叉車司機(jī)或者庫(kù)管人員進(jìn)行取貨，最后將領(lǐng)取的物料進(jìn)行匯總，綁定送貨托盤后放到提升機(jī)上。之后由調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度提升機(jī)和AGV實(shí)現(xiàn)貨物發(fā)送，調(diào)度算法如下：

算法1. 提升機(jī)與AGV聯(lián)合調(diào)度算法

Step1.AGV初始狀態(tài)為空閑，工作時(shí)為忙碌；

Step2.提升機(jī)讀托盤條碼向調(diào)度系統(tǒng)請(qǐng)求送貨樓層，轉(zhuǎn)至Step3；

Step3.調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并將查詢的托盤送貨樓層信息進(jìn)行反饋，轉(zhuǎn)至Step4；否則，反饋錯(cuò)誤信息，提升機(jī)進(jìn)行報(bào)警提示，轉(zhuǎn)至Step7；

Step4.提升機(jī)根據(jù)樓層信息將托盤貨物送到指定樓層，到位后將請(qǐng)求AGV取貨指令以及當(dāng)前托盤號(hào)反饋給調(diào)度系統(tǒng)，轉(zhuǎn)至Step5；

Step5.調(diào)度系統(tǒng)得到請(qǐng)求AGV取貨請(qǐng)求后，檢測(cè)當(dāng)前樓層AGV中是否有空閑AGV，若有則呼叫AGV進(jìn)行取貨，并將貨物的送貨地址同時(shí)發(fā)送給AGV，此時(shí)AGV狀態(tài)切換為忙碌狀態(tài)，進(jìn)行送貨操作，轉(zhuǎn)至Step6；否則，等待輪詢時(shí)間，轉(zhuǎn)至Step5；

Step6.AGV送貨完成后回到原位，狀態(tài)切換至空閑，轉(zhuǎn)至Step7；

Step7.結(jié)束。

在車間生產(chǎn)結(jié)束后，工作人員在ERP中發(fā)起生產(chǎn)退料業(yè)務(wù)，WMS通過(guò)接口進(jìn)行接收.然后,車間通過(guò)生產(chǎn)工位的控制按鈕呼叫AGV取貨，AGV取貨后放到提升機(jī)送到一樓倉(cāng)庫(kù)，這一部分與調(diào)度系統(tǒng)沒(méi)有交互內(nèi)容，僅僅將托盤送到倉(cāng)庫(kù)即可。

3.3.2 成品自動(dòng)化入庫(kù)

車間對(duì)原輔料包材進(jìn)行加工生產(chǎn)，最后得到的成品為了不積放在車間，利用箱式輸送線，待所有車間流水線作業(yè)完成后，成品就可以直接輸送到倉(cāng)庫(kù)區(qū)，由于貨物入庫(kù)要將同一品種同一批號(hào)的成品綁定在一個(gè)托盤一個(gè)貨位之中，所以在倉(cāng)庫(kù)區(qū)首先需要將從車間過(guò)來(lái)的貨物在緩存區(qū)進(jìn)行分揀整理，整個(gè)緩存區(qū)分兩層，每層九條緩存道，每條道存入一托盤箱數(shù)的貨物后不再緩存，此緩存道變?yōu)榭舍尫啪彺娴?，若此時(shí)有空閑的碼垛機(jī)器人，則下發(fā)釋放緩存道指令進(jìn)行碼垛。碼垛完成后反饋完成信息，調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)入庫(kù)任務(wù)進(jìn)行入庫(kù)。具體的調(diào)度算法如下：

算法2. 成品入庫(kù)調(diào)度算法

Step2.箱子通過(guò)箱線進(jìn)入緩存道之前有一個(gè)換層區(qū)域，這里通過(guò)條碼掃描器驗(yàn)證條碼，根據(jù)條碼提供的產(chǎn)品批號(hào)信息查詢緩存道的產(chǎn)品批號(hào)綁定信息，若存在ai緩存道綁定了此產(chǎn)品批號(hào)信息且未滿則分配到此層，若與箱子當(dāng)前層不符則下發(fā)換層指令，轉(zhuǎn)到Step5；若沒(méi)有緩存道綁定此產(chǎn)品批號(hào)信息，轉(zhuǎn)到Step3；

Step4.下發(fā)剔除指令將此箱送至剔除位由人工進(jìn)行后續(xù)處理，轉(zhuǎn)至Step10；

Step5.箱子進(jìn)入緩存道前也需要進(jìn)行掃碼，調(diào)度系統(tǒng)獲得條碼信息后查詢當(dāng)前層的產(chǎn)品批號(hào)綁定信息進(jìn)行分道，并將分道號(hào)發(fā)送迅速發(fā)送給箱線PLC控制器，PLC控制器根據(jù)分道號(hào)將箱子進(jìn)行分道緩存，轉(zhuǎn)至Step6；

Step6.調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)緩存道與機(jī)器人狀態(tài)，若存在機(jī)器人空閑且緩存區(qū)存在可釋放緩存道，則下發(fā)釋放指令，釋放緩存道箱子進(jìn)入碼垛箱線，同時(shí)將產(chǎn)品批號(hào)信息以及釋放數(shù)量和箱型信息與碼垛機(jī)器人信息進(jìn)行綁定，轉(zhuǎn)至Step7；

Step7.由于存在多緩存道同時(shí)釋放，則在進(jìn)入碼垛箱線時(shí)也要進(jìn)行分道，這里也是在進(jìn)入碼垛區(qū)之前有一個(gè)條碼掃描器，掃描后由調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品批號(hào)信息與碼垛機(jī)器人綁定的信息進(jìn)行比對(duì)分配分道號(hào)并記錄掃描條碼，發(fā)送至箱線PLC控制器，PLC控制箱線進(jìn)行分道，轉(zhuǎn)至Step8；

Step8.機(jī)器人碼垛完成后，反饋碼垛完成消息給調(diào)度系統(tǒng)，系統(tǒng)獲得反饋消息后根據(jù)記錄條碼以及托盤信息下發(fā)入庫(kù)作業(yè)，將入庫(kù)堆垛機(jī)站臺(tái)號(hào)發(fā)送給托盤線的PLC控制器，轉(zhuǎn)至Step9；

Step9.托盤線根據(jù)入庫(kù)站臺(tái)號(hào)將托盤送至相應(yīng)入庫(kù)堆垛機(jī)進(jìn)行入庫(kù)，轉(zhuǎn)至Step10；

Step10.結(jié)束。

同時(shí)，在托盤線上還設(shè)置了一個(gè)空托盤拆碼垛機(jī)器，在托盤線和箱線機(jī)器人的協(xié)調(diào)運(yùn)作中，托盤線還會(huì)根據(jù)線上的空托盤數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，如果少的話則會(huì)向調(diào)度系統(tǒng)請(qǐng)求空托盤出庫(kù)，調(diào)度系統(tǒng)則根據(jù)指令查詢庫(kù)內(nèi)空托盤庫(kù)存，下發(fā)空托盤出庫(kù)任務(wù)，若無(wú)空托盤則反饋錯(cuò)誤信息進(jìn)行報(bào)警；若托盤線空托盤過(guò)多，則自動(dòng)將空托盤送至拆碼垛機(jī)進(jìn)行碼垛，當(dāng)夠一整托盤時(shí)，會(huì)向調(diào)度系統(tǒng)請(qǐng)求空托盤入庫(kù)任務(wù)。這種托盤線的空托盤的自我調(diào)節(jié)也是極大的節(jié)省了人力和物力，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)力的提升有極大的幫助。

3.3.3 銷售自動(dòng)化分揀發(fā)貨

在企業(yè)倉(cāng)庫(kù)管理中，如何提高發(fā)貨速度是一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。傳統(tǒng)發(fā)貨環(huán)節(jié)的一般步驟是通過(guò)訂單合成大的出庫(kù)波次后進(jìn)行統(tǒng)一出庫(kù)，然后由人工進(jìn)行貨物揀選分單。由于大量的采用人工分揀，效率不高，且由于人為失誤，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)分揀錯(cuò)誤導(dǎo)致發(fā)錯(cuò)貨的現(xiàn)象。在本系統(tǒng)中，利用計(jì)算機(jī)的集成性管理以及大量的自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了一種自動(dòng)化發(fā)貨流程用以替代人工分揀環(huán)節(jié)。庫(kù)管人員首先通過(guò)WMS對(duì)多個(gè)銷售訂單進(jìn)行波次合成，再對(duì)合成后的出庫(kù)波次下發(fā)釋放命令，WMS會(huì)根據(jù)銷售單的產(chǎn)品數(shù)進(jìn)行初步的數(shù)量分揀，但是未綁定具體的藥監(jiān)碼信息，在波次單出庫(kù)的調(diào)度過(guò)程中，通過(guò)發(fā)貨區(qū)箱式輸送線的條碼掃描器獲取的貨物藥監(jiān)碼信息，調(diào)度系統(tǒng)可迅速查詢并綁定分揀信息，從而實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化發(fā)貨。具體調(diào)度算法如下：

算法3. 銷售自動(dòng)化分揀發(fā)貨調(diào)度算法

Step1.倉(cāng)庫(kù)管理人員根據(jù)銷售單基本信息進(jìn)行波次合成，建立單獨(dú)的出庫(kù)波次單，系統(tǒng)根據(jù)銷售單的品種規(guī)格明細(xì)進(jìn)行合成以便統(tǒng)一出庫(kù)，轉(zhuǎn)至Step2；

Step2.根據(jù)出庫(kù)波次信息分配出庫(kù)貨位貨物以及相應(yīng)數(shù)量，系統(tǒng)在貨位分配是按照貨物自動(dòng)按照先進(jìn)先出原則進(jìn)行選擇分配，并且在釋放波次時(shí)，根據(jù)貨位分布，調(diào)整出庫(kù)順序，提高出庫(kù)效率。WMS系統(tǒng)根據(jù)所有出庫(kù)貨物的產(chǎn)品信息進(jìn)行銷售單的初步分揀，僅僅根據(jù)數(shù)量進(jìn)行分配，轉(zhuǎn)至Step3；

Step3.在波次釋放后，調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)拆垛機(jī)器人列表中查詢是否存在可用的拆垛位或者緩存位（設(shè)定有n個(gè)拆垛機(jī)器人，每個(gè)機(jī)器人分管左右兩側(cè)的托盤拆垛，每測(cè)又可有一個(gè)緩存的托盤隊(duì)列也就是說(shuō)存在2n個(gè)拆垛位以及2n個(gè)緩存位），若有，則根據(jù)作業(yè)池中的出庫(kù)任務(wù)信息給堆垛機(jī)下發(fā)出庫(kù)任務(wù)，堆垛機(jī)進(jìn)行出庫(kù)，轉(zhuǎn)至Step4；

Step4.托盤出庫(kù)后，調(diào)度系統(tǒng)獲得堆垛機(jī)反饋的完成消息后，調(diào)度系統(tǒng)將分配的拆垛機(jī)器人位置信息發(fā)送給托盤線PLC控制器，轉(zhuǎn)至Step5；

Step5.待托盤到位后，機(jī)器人位置的條碼掃描器反饋條碼信息，調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢，將托盤現(xiàn)有數(shù)量、產(chǎn)品箱型以及需要出庫(kù)（拆垛）的數(shù)量發(fā)送給拆垛機(jī)器人，機(jī)器人得到指令后進(jìn)行拆垛，轉(zhuǎn)至Step6；

Step6.拆垛完成，若托盤存在貨物需要回庫(kù)則請(qǐng)求調(diào)度系統(tǒng)回庫(kù)任務(wù)，轉(zhuǎn)至Step7；

Step7.調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)托盤號(hào)等信息下發(fā)回庫(kù)任務(wù)并將入庫(kù)站臺(tái)發(fā)送給托盤線PLC控制器進(jìn)行入庫(kù)；

Step8.箱子進(jìn)入發(fā)貨區(qū)后通過(guò)箱線條碼掃描器掃描，若掃描出錯(cuò)（未掃描到條碼），則進(jìn)行剔除，由人工進(jìn)行后續(xù)處理，否則調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)掃描得到的藥監(jiān)碼信息與WMS初始分配信息進(jìn)行綁定獲取出貨口信息，并迅速將出貨口信息發(fā)送給箱線PLC控制器進(jìn)行分道完成發(fā)貨并更新庫(kù)存，轉(zhuǎn)至Step9；

Step9.結(jié)束。

使用WMS進(jìn)行初步分揀的主要原因是考慮到發(fā)貨區(qū)的箱式輸送線傳輸速度較快，從分揀用的條碼掃描器位置到第一個(gè)發(fā)貨分道口之間只有0.5秒左右的處理時(shí)間。因此，為了避免大量的分揀處理產(chǎn)生大量的延時(shí)，采用WMS初步分揀可事先將基本的品種數(shù)量信息分揀完成，調(diào)度系統(tǒng)只需要根據(jù)掃描的藥監(jiān)碼品種規(guī)格信息進(jìn)行比對(duì)即可進(jìn)行綁定，并獲取相應(yīng)的出貨口信息。根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用證明，這是一種可行的方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，尤其是以阿里為首的電商在近年來(lái)發(fā)展的猛烈勢(shì)頭，使得全世界各個(gè)行業(yè)對(duì)生產(chǎn)倉(cāng)儲(chǔ)物流速度以及效益的需求日益提升。因此，為了降低人力物力，提高運(yùn)轉(zhuǎn)和周轉(zhuǎn)速度，半自動(dòng)化甚至是全自動(dòng)化的模式成為今后物流發(fā)展的必然趨勢(shì)。而由于大量自動(dòng)化設(shè)備的集成使用，如何降低設(shè)備故障率、提高設(shè)備運(yùn)行效率、保證相互之間的協(xié)同性、增強(qiáng)設(shè)備的智能化成為了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心問(wèn)題。因此，對(duì)于多設(shè)備集成下的智能化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的研究與探討，具有非常重大的意義。

本文介紹一個(gè)典型的多設(shè)備集成智能化立體庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)案例，針對(duì)實(shí)際需求，以提高設(shè)備協(xié)同性以及軟件實(shí)用性為核心進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，并根據(jù)設(shè)備的具體應(yīng)用以及集成關(guān)系設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的調(diào)度算法，不僅可以提高軟件與設(shè)備之間的兼容性、同時(shí)也為整個(gè)企業(yè)降低了成本，提高了貨物的周轉(zhuǎn)速度，帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，也為多設(shè)備集成的智能化立體倉(cāng)庫(kù)提供了詳細(xì)的、可行的設(shè)計(jì)思路。

[1] 尹新富,武鳳翔,李晉,等.B/S模式下物流倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物流技術(shù),2014,(17)：451-452.

[2] 蔡靖,王海丹.自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)信息系統(tǒng)及應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化, 2015,12：043.

[3] 李錚.電子商務(wù)背景下配送中心貨到人揀選系統(tǒng)中AGV的應(yīng)用[J].物流技術(shù)：裝備版,2014(9)：78-80.

[4] 趙劍道,劉向東,任楠,等.醫(yī)藥物流分揀系統(tǒng)WMS設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2014,(21)：149-153.

[5] 于彩敏,朱典想.雙伸位堆垛機(jī)貨叉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].林產(chǎn)工業(yè),2014,41(2).