升降橫移式倉庫智能調(diào)度系統(tǒng)

余姚市供電局 張 苗 何祥云

1 引言

電力柜具有單件體積較大、價格貴重、形狀規(guī)則的特點(diǎn)，因此升降橫移式倉庫（Lift-sliding Warehouse）特別適合于電力柜存儲，其突出特點(diǎn)是節(jié)省占地、配置靈活、成本較低。升降橫移式倉庫可充分利用土地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度地存放貨物。

如何調(diào)度自動化立體倉庫的各個子系統(tǒng)，使其性能達(dá)到最優(yōu)，是提高現(xiàn)代物流系統(tǒng)效益的一個重要目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)。在升降橫移式電力柜存儲系統(tǒng)中，智能調(diào)度是提高立體庫利用率和自動化水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

目前升降橫移式倉庫系統(tǒng)中的設(shè)備仍是各廠家各自為政，還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)備調(diào)度技術(shù)仍停留在較低的自動化水平；而通常采用的調(diào)度方法也較為簡單，對于庫位較多的設(shè)備，廠商提供的一般都是固定路徑調(diào)度，一旦庫的規(guī)模改變，原先的調(diào)度方法就不再適用；即缺乏靈活性，又制約了物流入出庫的效率。

本文介紹了一種升降橫移式倉庫的智能調(diào)度管理系統(tǒng)。該倉庫的調(diào)度功能主要集成在設(shè)備監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)（ECS）中，根據(jù)立體倉庫的資源和任務(wù)特性，合理安排出入庫任務(wù)，合理選擇并控制各種設(shè)備的運(yùn)行，以提高立體倉庫的效率及設(shè)備利用率。

2 升降橫移式倉庫控制系統(tǒng)

該倉庫系統(tǒng)采用一套多層升降橫移式立體存儲結(jié)構(gòu)，共計M（行）×N（列） ×L（層）個貨位，每個托盤位可存放一個2000×1500的大容量托盤。升降橫移式倉庫采用卷筒、滑輪和鋼絲繩進(jìn)行升降，在整個機(jī)構(gòu)中有交流減速橫移電機(jī)和升降電機(jī)、鋼絲繩、停車位框架、搬運(yùn)器和橫移導(dǎo)軌等。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于同一層的貨位獨(dú)立移動，并且動作時間短，縮短了存取貨物的時間。地面控制系統(tǒng)包括地面主站與監(jiān)控上位機(jī)，兩者采用以太網(wǎng)OPC協(xié)議通信。地面輸送系統(tǒng)采用兩臺叉式穿梭車（RGV）分別在庫兩側(cè)的直線軌道上運(yùn)行，每條軌道上配置了兩臺傳輸機(jī)分別進(jìn)行出入庫作業(yè)。橫移式立體庫與兩臺RGV并行工作，當(dāng)立庫貨位未準(zhǔn)備好時，RGV運(yùn)行到位進(jìn)行等待。兩臺RGV因在不同軌道運(yùn)行可并行工作，互不影響。倉庫控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 升降橫移式倉庫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

升降橫移式倉庫控制系統(tǒng)包括倉庫管理系統(tǒng)（WM S）、設(shè)備監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)（ECS）和智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)（RFS）共三個部分。倉庫管理系統(tǒng)WMS負(fù)責(zé)各種業(yè)務(wù)邏輯及數(shù)據(jù)的管理，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)ECS負(fù)責(zé)與下層PLC的通訊、調(diào)度工作及自動化立體庫區(qū)內(nèi)設(shè)備的可視化，智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)RFS實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集。

3 倉庫調(diào)度管理

調(diào)度管理機(jī)制遵循最高可靠性和安全性原則，通過合理配置出入庫流程、選擇相應(yīng)設(shè)備，力求設(shè)備最大利用率和合理的物流。

升降橫移式倉庫控制系統(tǒng)的基本調(diào)度管理原理是：監(jiān)控上位機(jī)管理軟件WMS系統(tǒng)首先下發(fā)入出庫任務(wù)，然后ECS調(diào)度軟件按照入出庫規(guī)則，下發(fā)指令到地面站；地面站根據(jù)上位機(jī)下發(fā)的指令，向地面?zhèn)鬏斣O(shè)備發(fā)出控制指令，地面?zhèn)鬏斣O(shè)備在接受指令后即開始執(zhí)行命令：一方面，地面站通過紅外激光通訊器與穿梭車通信，統(tǒng)一調(diào)度兩臺RGV單獨(dú)工作，使得兩臺RGV可以同時進(jìn)行入出庫操作；另一方面，地面站通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與出入庫傳輸機(jī)控制器通信，協(xié)調(diào)傳輸機(jī)工作。例如，當(dāng)某出貨口有接盤任務(wù)時，穿梭車接受指令自動運(yùn)行到接盤出口輸送機(jī)處并對準(zhǔn)，托盤輸送到穿梭車并完成接盤動作。最后，指令執(zhí)行結(jié)束后ECS接受到信息，系統(tǒng)過賬。總體流程如圖2所示。

圖2 倉庫控制系統(tǒng)的基本調(diào)度管理流程

設(shè)備監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)ECS是實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度的核心，其具體功能如下：

（1）監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行情況。顯示整個倉庫的貨位狀態(tài)情況，包括有貨貨位、空貨貨位、貨位異常、設(shè)備狀態(tài)以及運(yùn)動情況。監(jiān)視當(dāng)前所有設(shè)備上的指令狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備上的指令成功完成時，ECS根據(jù)指令進(jìn)行過帳；當(dāng)設(shè)備上的指令未成功完成并被人工取消時，自動從數(shù)據(jù)庫中取消當(dāng)前指令。同時監(jiān)視當(dāng)前所有設(shè)備的狀態(tài)，并以圖形動畫的形式顯示。

（2）下發(fā)入庫指令。本系統(tǒng)貨位的編號采用聯(lián)合貨位編號法，即貨位編號的順序和其與出入庫臺的距離相關(guān)，而貨位編號順序同時也是貨位信息表中貨位索引號的順序，這樣方便了距離出入庫臺最近的貨位優(yōu)先出入庫。

一般情況下的順序調(diào)度入庫作業(yè)流程是，首先由信息員將貨物的品名、數(shù)量、打印日期等信息錄入倉儲管理系統(tǒng)（WMS）并生成一個任務(wù)號，同時系統(tǒng)根據(jù)一定的貨位分配算法分配貨位。然后作業(yè)執(zhí)行時根據(jù)數(shù)據(jù)庫里排好的隊列，依次調(diào)用RGV、傳輸機(jī)等設(shè)備的執(zhí)行。此時RGV運(yùn)行的目標(biāo)位置是根據(jù)入庫規(guī)則自動分配的。ECS在滿足下發(fā)入出庫指令條件的情況下，將生成的入出庫指令發(fā)送到設(shè)備上。

通常的入庫規(guī)則包括：①距離巷道口近的貨位優(yōu)先被入庫；②權(quán)值高的貨位優(yōu)先被入庫；③底層貨位優(yōu)先被入庫；④前列貨位優(yōu)先被入庫；⑤屬性值高的貨位優(yōu)先被入庫。

通常的出庫規(guī)則包括：①按照指定的次序優(yōu)先出庫；②先進(jìn)先出（FIFO）原則等。另外，在本系統(tǒng)中，采用RF手持終端的方式進(jìn)行出庫的數(shù)據(jù)采集和貨物轉(zhuǎn)移確認(rèn)。

貨物存放的原則為：同品種分巷道存儲，降低故障風(fēng)險。貨位必須滿足以下基本條件才能被分配：①巷道未被封鎖；②巷道所在的庫區(qū)的存儲類型允許存儲該物資；③當(dāng)前托盤所在的輸送機(jī)能夠?qū)⒇浳镆戚d到RGV上并且RGV能到達(dá)對應(yīng)巷道。

（3）下發(fā)非入庫指令。根據(jù)當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)，選擇合適的時機(jī)，將通過WMS生成的非入庫指令下發(fā)到設(shè)備上。非入庫操作調(diào)度的優(yōu)先級如下：①整出和揀選擁有同樣的優(yōu)先級，其次是盤點(diǎn)，最后是移動；②在前述條件相同的任務(wù)中再按指令本身的優(yōu)先級從大到小排序；③如果指令本身的優(yōu)先級別也相同則按照指令生成的時間由早到晚依次下發(fā)。

總之，集成化的管理和監(jiān)控系統(tǒng)可以對物流進(jìn)行動態(tài)的管理與調(diào)度，對物流線上的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時管理與監(jiān)測，并對系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行評估，力求達(dá)到設(shè)備最大利用率和合理的物流。該立體倉庫的平面運(yùn)行監(jiān)控軟件界面如圖3所示。

圖3 立體倉庫的平面運(yùn)行監(jiān)控界面

4 結(jié)語

本文介紹了一種升降橫移式倉庫的智能調(diào)度管理系統(tǒng)，著重介紹了ECS集成化的管理和監(jiān)控系統(tǒng)，能夠根據(jù)立體倉庫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和任務(wù)需求，合理安排出入庫作業(yè)并控制各種設(shè)備，從而提高立體倉庫的效率及設(shè)備利用率。