1 引言

从目前情况来看, 我国大多数企业的自动化立体仓库建设运营实践中普遍缺乏物资存储可视化系统的设计和实施, 可视化系统和管理平台的缺失使得自动化立体仓库物资仓储作业中数据信息资源共享和仓库仓储设备的信息管理等需求无法得到有效的满足, 基于此本文使用可视化技术、计算机网络技术、控制技术等构建自动化立体仓库物资存储可视化系统, 以提高自动化立体仓库中物资存储的信息化管理水平, 为自动化立体仓库仓储作业的高效执行提供有力的保障。

2 系统设计理念及其组成模块

2.1 系统设计理念

该系统基于计算机网络技术、无线射频识别技术 (RFID) 、各种手持终端设备 (PDA) 等实现自动化立体仓库中物资存储的信息化管理, 主要包括:仓储物资的出库、入库和库存盘点等基本作业;仓储物资所在集装箱的位置和库存信息;使用PDA实现对仓储物资的快捷查找和定位;对与仓储物资相关的损耗进行统计并根据作业需要及时地制订补充方案。该系统可以直观、形象地显示和管理自动化立体仓库中存储的各种物资, 并通过无线网络技术、RFID、相关计算机网络设备、PDA等技术手段实现库存物资信息的自动采集、识别、处理和共享, 从而实现自动化立体仓库中物资存储的可视化管理。

2.2 系统组成模块

本文所设计的自动化立体仓库物资存储可视化系统包括以下几个组成模块:仓库仓储物资可视化模块、仓库仓储设备作业监控可视化模块、仓储位置可视化模块以及虚拟场景可视化模块。

(1) 仓库仓储物资可视化模块。该模块对于仓库内存储的物资以可视化的方式显示其存放位置的相关信息, 可以对物资的存储状况和具体位置进行清楚可视化的查询, 让管理者对于物资所处的状态诸如空闲、占用、存放、调度出库等情况进行准确把握, 从而为仓库物资调度决策提供帮助。考虑到立体仓库中物资的存储方式容易出现彼此遮掩等问题, 所以可视化中要从多角度来显示物资的状态, 比如侧视图和俯视图等, 同时对处在不同存储状态的物资可以用不同的颜色加以标注。

(2) 仓库仓储物资位置可视化模块。考虑到自动化立体仓库中人工手动作业调度仍然占有很大一部分比例, 因此有必要将仓库仓储物资的位置进行可视化显示, 从而方便人工手动的作业调度, 另外可视化的位置选取不仅支持单一位置, 还支持多个合法位置的组合选取。

(3) 仓库仓储设备作业监控可视化模块。该模块的主要功能是实现对货物输送机、堆垛机以及其他仓储作业设备运行状态的可视化监控, 显示上述设备的状态信息, 诸如位置、运行、暂停、停机、正在作业、正在执行什么作业指令等。通过对仓库仓储设备作业状态的可视化监控, 可以了解输送机、堆垛机等设备的状态和问题, 并以图像声音等多媒体方式进行提示警告, 可以有效地避免仓储作业事故的发生。

3 系统架构及其功能

3.1 系统的架构

本文所构建的自动化立体仓库物资存储可视化系统是以仓库管理主机服务器为核心的, 并与仓库物资管理信息系统的后台数据库相连接, 从该数据库接收入库物资清单和物资分发清单, 同时可以对各种数据和文件进行处理。同时该系统直接连接和控制立体库中的各种仓储设备, 有机地连接物资入库管理机和作业监控机, 并与仓库服务器主机进行通信。仓库仓储设备主要包括条码扫描仪 (其主要作为出入库管理机存在) 、条码打印机、普通打印机、堆垛机、AGV车等, 另外还包括报警、消防、照明等辅助设备系统, 系统架构如图1所示。

立体仓库中的无线终端设备与物资仓储管理系统共享数据和信息, 立体库接收物资仓储任务并在人工确定后进行物资的出入库等作业, 然后仓储任务调度系统基于物流中心库存信息和仓储作业设备的状态信息, 动态地进行物资仓储任务的调度以满足物资仓储的需求。物资仓储设备监控系统基于内部通信协议对接仓库设备自动控制系统和仓储物资管理系统, 并借此实现对各种仓储物资设备的控制, 系统采取多线程的任务调度方法, 通信线程负责物资管理系统和作业设备监控系统与各种仓库作业终端设备之间的信息通讯, 物流作业线程根据出入库作业申请、货物运输申请等任务清单来对货位进行分配和生成与之相对应的作业指令, 任务调度线程负责根据调度规则对多任务进行队列排序, 并根据队列的优先级顺序发送相关指令。

图1 自动化立体仓库物资存储可视化系统架构 

3.2 系统的功能

自动化立体仓库物资存储可视化系统对于立体库中的物流作业活动进行集成统一的管理、调度和协调, 并实时地与仓库物资管理系统交换共享信息, 负责执行和实施仓库物资管理系统所发布的物资入库和物资分发任务, 并反馈任务执行结果。系统具体有以下功能:

(1) 物资仓储业务的自动化处理。物资存储可视化系统可以完成对物资仓储业务的一体化管理, 可以对仓储物资进行全过程、系统化的监控和管理, 从而为物资的仓储作业决策提供快速、精确、高效、及时的信息服务, 降低库存费用和提高仓库管理水平。

(2) 物资仓储信息的网络共享与交换。物资存储可视化系统基于计算机网络平台和物资仓储管理系统进行信息交换、共享、传输和联机分析处理, 可以提供联机、脱机、直接三种形式的物资入库出库作业方式, 并可以使得相应的物资保障部门可以快速准确及时的了解仓储物资的消耗、资源、供给、需求等状况, 从而制定科学的决策。系统物流作业可视化的过程如图2所示。

(3) 良好的安全性和可追溯性。物资仓储可视化系统在数据管理上具有备份和恢复的功能, 其权限管理系统对于重要的操作诸如联机出入库、库存账目修改、任务调度执行过程等都会自动生成作业日志, 从而可以对相关责任进行追溯。

(4) 仓储物资的可视化管理。物资仓储可视化系统可以保障企业的其他职能部门对于仓储物资的分布、储备、消耗、流转等动态性信息进行实时了解和掌握, 可以增强对物资需求的预测能力, 及时准确地制定相关物资的保障方案。

图2 系统物流作业可视化的过程 

4 系统的工作机制

4.1 立体仓库管理系统与仓库作业管理系统的数据交换

物资仓储可视化系统凭借业务系统的通讯手段以报文的形式与立体仓库管理系统进行信息数据的交换和互动, 两者共同组成了完整的仓储物流信息管理系统, 在仓库作业管理系统收到立体仓库物资库存管理系统的请求时会根据预先设置的指令对不同业务请求做出不同的处理, 并自动生成作业种类和物资信息相对应的文档进行备案, 然后仓库作业管理系统将信息传输给相关接口软件, 该软件根据作业类型对传送来的文档进行数据处理, 并将抽取的数据信息导入到立体仓库物资仓储管理系统的业务数据库中, 立体仓库物资仓储管理系统收到导入的数据后将数据解析选取并分解为物资出入库作业任务进行分发给任务调度软件, 任务调度软件根据预先设置的优先级判别规则对下发任务进行排序, 此处也可以采取人工干预的方法重新定义优先级, 然后监控软件根据定义好的优先级顺序和仓储设备的状态信息对下发的任务进行实际操作, 两个系统进行数据信息交换的流程如图3所示。

4.2 仓储物资物流作业过程的实时监控

仓库设施设备监控系统负责对整个立体仓库的运行情况进行监控, 货物堆垛机、出入库作业传输设备、货物位置等信息可以动态地显示出来, 同时相关的警报出错信息以及其他任务的运行状态等也都可以实时显示, 并且该系统可以直接地控制仓库中所有设备设施的运行, 从而完成对仓储物资物流作业过程的实时监控。另外还可以自动统计当前接收到的任务以及正在执行中的任务, 对于各任务信息的显示可以以动态的参数编辑方式进行修改, 动态地显示当前运行的设备状态、位置、货位占用情况等。

图3 两系统进行数据信息交换的流程   

4.3 仓储物资库存状态的可视化

仓库物资查询和显示不管是在库存管理还是出入库作业管理中都是提高管理作业效率的关键。物资仓储可视化系统为立体仓库管理者提供了高效直观的物资信息可视化查询显示手段, 可以让操作人员快速地获取仓储物资信息以快速地完成相应的仓储作业, 该系统不仅可以提供对仓储物资的传统查询, 而且还可以在货位货区平面布局图中找出所要查询物资的所在位置, 这种直观形象查询不仅适用于每种类别规格的物资, 而且还适用于每卷物资的查询, 不仅可以显示所要查询物资的长度、批号、重量、数量等信息, 而且还可以在平面布局图中以特定的颜色加以标注, 这样在平面布局图中只要点击该货区或某个物资就可以获得其详细的信息并以可视化的方式显示出来。

5 总结

企业在自动化立体仓库建设中要提高物资仓储的作业效率和准确程度, 就应该着手物资存储的可视化系统的设计与规划, 这样才能有效地提高自动化立体仓库的作业效能和管理水平, 目前的计算机网络技术、各种无线移动终端设备和物流装备技术水平的提高等都为可视化系统的建设提供了较好的支持保障。