實(shí)訓(xùn)用ATS數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

（遼寧省基礎(chǔ)教育教研培訓(xùn)中心，遼寧 沈陽 110034）

[摘 要] 對(duì)ATS數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在明確功能要求的前提下，對(duì)相關(guān)設(shè)備型號(hào)和參數(shù)進(jìn)行了確定。堆垛機(jī)的認(rèn)址方式采用激光測(cè)距或者光電認(rèn)址等單一認(rèn)址方式，限制了堆垛機(jī)的運(yùn)行效率。給出實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用激光和光電相結(jié)合的認(rèn)址方式，對(duì)堆垛機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)主要是在傳統(tǒng)控制方式的基礎(chǔ)上，采用激光測(cè)距和變頻器相結(jié)合的閉環(huán)控制方式。

[關(guān) 鍵 詞] ATS；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；規(guī)劃設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）12-0170-02

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（Automatization Tridimensional Storehouse，簡(jiǎn)稱ATS）是物料搬運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)科學(xué)的一門綜合技術(shù)工程。它以高層立體貨架為主要標(biāo)志，以成套先進(jìn)的搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主要手段，實(shí)現(xiàn)存取機(jī)械化、自動(dòng)化，管理現(xiàn)代化的新型倉(cāng)庫(kù)。ATS最能體現(xiàn)物流技術(shù)發(fā)展的核心環(huán)節(jié)，其在物流職業(yè)教育中也是最具操作性、實(shí)用性和先進(jìn)性的實(shí)訓(xùn)設(shè)施，能夠讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)環(huán)境的ATS作業(yè)環(huán)境，有利于實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

ATS的管理本質(zhì)上是對(duì)其庫(kù)存數(shù)據(jù)和信息的管理，由于ATS中信息量巨大，需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和處理。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法有很多種，其中比較適合ATS實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法為新奧爾良方法，新奧爾良方法在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)時(shí)將設(shè)計(jì)流程分解為四個(gè)階段，然后逐一進(jìn)行設(shè)計(jì)。

一、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

（一）需求分析

需求分析是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的第一階段，在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)之前，先要明確數(shù)據(jù)信息的類型和要實(shí)現(xiàn)的功能與操作。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中需要進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理包括：出入庫(kù)記錄、庫(kù)存記錄和出入庫(kù)命令記錄等方面的內(nèi)容。需要的操作形式包括添加、刪除、查詢、統(tǒng)計(jì)等功能。

（二）概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)涉及兩方面內(nèi)容，一是明確系統(tǒng)的實(shí)體類型，二是明確各實(shí)體的屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系。本系統(tǒng)中，實(shí)體類型包括供應(yīng)商、客戶和設(shè)備。這些實(shí)體之間互相聯(lián)系，構(gòu)成多對(duì)多的關(guān)系。例如，供應(yīng)商和貨品之間形成的是“入庫(kù)”聯(lián)系，客戶和貨品之間形成的是“出庫(kù)”聯(lián)系，而每一次出庫(kù)或入庫(kù)作業(yè)都涉及堆垛機(jī)、輸送機(jī)、AGV等設(shè)備之間的調(diào)度和運(yùn)轉(zhuǎn)，最終形成多對(duì)多的聯(lián)系。

供應(yīng)商屬性包括：電話、地址等信息；貨品的屬性包括：貨品、包裝類型、編號(hào)等信息；客戶的屬性包括：電話、地址、單位名稱等信息。各實(shí)體之間通過出庫(kù)和入庫(kù)流程而互相聯(lián)系，其E-R圖如所示：

（三）邏輯設(shè)計(jì)

本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中的邏輯設(shè)計(jì)就是把概念結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型。簡(jiǎn)而言之就是把E-R圖中每對(duì)實(shí)體之間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系表并進(jìn)行規(guī)范化表述。因此，為了進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，首先需要進(jìn)行需求分析，在確定相關(guān)表格（用戶表、貨位信息表、供應(yīng)商表、出入庫(kù)單表、設(shè)備信息表等）后，根據(jù)實(shí)際要求，對(duì)表格進(jìn)行擴(kuò)展，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)。

（四）物理設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)主要包括以下幾方面的任務(wù)：確定文件名稱，確定各字段名稱和類型，確定數(shù)據(jù)庫(kù)文件索引等。本系統(tǒng)中采用SQL Server2008數(shù)據(jù)庫(kù)。

二、數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)

根據(jù)新奧爾良法確定各表字段和數(shù)據(jù)類型以及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等信息，然后通過SQL Serve建立表格，主要表格為以下幾種：

（一）基本編碼表

（1）貨位編碼表；（2）貨品編號(hào)表。

（二）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

（1）貨品入出庫(kù)情況統(tǒng)計(jì)報(bào)表；（2）貨位占用率分類統(tǒng)計(jì)表。

（三）明細(xì)數(shù)據(jù)表

（1）貨位狀態(tài)表；（2）設(shè)備狀態(tài)表；（3）貨品入/出庫(kù)記錄表。

三、監(jiān)控系統(tǒng)功能規(guī)劃

（一）監(jiān)控系統(tǒng)功能分析

監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是從管理計(jì)算機(jī)處接受命令，將指令處理后逐條發(fā)送給執(zhí)行層設(shè)備，并且接受執(zhí)行層設(shè)備的反饋信息，上傳給管理計(jì)算機(jī)，為操作人員提供決策支持。對(duì)設(shè)備進(jìn)行的監(jiān)控包括：運(yùn)行位置、作業(yè)狀態(tài)、故障狀態(tài)等，最終結(jié)果以畫面的形式顯示在控制面板中。綜上所述，監(jiān)控層主要有以下功能：（1）接受管理計(jì)算機(jī)指令，然后分解為設(shè)備動(dòng)作指令。（2）優(yōu)化指令列隊(duì)和設(shè)備作業(yè)組織。（3）向執(zhí)行層下達(dá)命令并監(jiān)控執(zhí)行。（4）手機(jī)設(shè)備反饋信息并上傳至管理層。（5）作業(yè)流程結(jié)束后及時(shí)反饋更新庫(kù)存信息。（6）以圖像形式呈現(xiàn)設(shè)備和貨品位置、狀態(tài)等信息，方便工作人員對(duì)倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。（7）緊急情況下，可以代替管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的獨(dú)立管理與控制。

（二）監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)主界面

本項(xiàng)目監(jiān)控系統(tǒng)的主界面主要包括：調(diào)度設(shè)置、顯示任務(wù)、系統(tǒng)管理、幫助等四部分。

2.系統(tǒng)初始化

監(jiān)控系統(tǒng)的初始化工作主要是讓系統(tǒng)能夠與上位管理系統(tǒng)和下層控制設(shè)備建立通訊，尤其是采集執(zhí)行層設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備所處位置、貨位狀態(tài)、任務(wù)信息等，待一切就緒后再開始運(yùn)行。

監(jiān)控系統(tǒng)初始化流程為“系統(tǒng)初始化→設(shè)備初始化→打開命令開關(guān)→開始獲取任務(wù)→執(zhí)行自動(dòng)命令”。這樣，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從管理系統(tǒng)中獲取已經(jīng)下達(dá)的管理任務(wù)，在監(jiān)控系統(tǒng)將任務(wù)執(zhí)行完畢后，將自動(dòng)向管理系統(tǒng)報(bào)告本次任務(wù)執(zhí)行完畢。

3.顯示設(shè)備狀態(tài)

設(shè)備不同運(yùn)行狀態(tài)通過不同顏色的指示燈顯示，其中，本色為設(shè)備空閑狀態(tài)，綠色表示設(shè)備正常運(yùn)行裝填，紅色表示設(shè)備處于故障狀態(tài)。

4.顯示設(shè)備動(dòng)畫

顯示設(shè)備動(dòng)畫主要用來反應(yīng)堆垛機(jī)的運(yùn)行情況，在堆垛機(jī)運(yùn)行期間，顯示動(dòng)畫可以放映載物臺(tái)的坐標(biāo)變化。

5.顯示設(shè)備命令

設(shè)備命令開關(guān)可以顯示設(shè)備命令的對(duì)話框，通過打開設(shè)備命令開關(guān)，可以對(duì)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)（完成、等待、執(zhí)行）進(jìn)行檢查，還可以對(duì)設(shè)備下達(dá)新命令，如有需要，可以對(duì)任務(wù)指令進(jìn)行逐條顯示，從中了解指令隊(duì)列情況。

當(dāng)設(shè)備采取聯(lián)機(jī)自動(dòng)模式進(jìn)行作業(yè)時(shí)，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，可以通過更改工作模式為手動(dòng)控制的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的手動(dòng)控制，進(jìn)入手動(dòng)任務(wù)界面，可以手動(dòng)增加和刪除新命令。

四、管理層與監(jiān)控層通訊技術(shù)

本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中，通訊協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議，首先對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備進(jìn)行了規(guī)范，包括主機(jī)之間通訊的數(shù)據(jù)傳輸格式以及傳輸方式。TCP則負(fù)責(zé)將這些小包收集，并且按照標(biāo)記號(hào)的順序排放，并在接受客戶端上進(jìn)行數(shù)據(jù)還原。二者的協(xié)同作用保證了信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確無誤。

一方面，管理系統(tǒng)生成命令文件存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中等到監(jiān)控系統(tǒng)提取；另一方面，監(jiān)控層見執(zhí)行層設(shè)備的反饋信息和設(shè)備監(jiān)控信息上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中等待管理計(jì)算機(jī)提出。兩者之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換的過程也就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的過程，通過對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息的提取、修改和更新，最終實(shí)現(xiàn)監(jiān)控層和管理層之間的信息交換活動(dòng)。因此，對(duì)于出入庫(kù)操作，在發(fā)出操作任務(wù)單后，管理系統(tǒng)就會(huì)向監(jiān)控層發(fā)出任務(wù)指令，并且通過執(zhí)行層開始作業(yè)和作業(yè)情況反饋。

本文主要對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，在明確功能要求的前提下，對(duì)相關(guān)設(shè)備型號(hào)和參數(shù)進(jìn)行了確定。其中，庫(kù)管理層主要是完成貨品的出庫(kù)和入庫(kù)操作，并且對(duì)庫(kù)存信息進(jìn)行及時(shí)更新整理，也為操作人員提供了操作平臺(tái)。監(jiān)控層主要是介于管理層和執(zhí)行層之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)指令的分條處理和反饋信息的上傳。最后通過新奧爾良法分四步進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)管理層和監(jiān)控層之間的信息交互。在詳細(xì)分析各功能模塊設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行把握，并且給出了數(shù)據(jù)庫(kù)表格的建立范本。

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