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智能仓储物流系统中的数字化信息管理系统

  在工业4.0催生的人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术加持下,传统物流行业的操作、运营及管理模式正逐渐向轻盈化、智能化的物流模式转型升级,智慧物流应运而生,各种智能装备如无人机、AGV (无人搬运车)、AMR (自主移动机器人)、无人配送车、智能快递箱等涌入物流行业。

  智能仓储物流系统在国际上也称作物料搬运系统,主要包括存储系统、输送系统、分拣系统及软件控制系统,各个系统分别由具体的设备或软件构成,彼此之间相互联系、紧密配合,最终完成物料搬运的准确投递工作。

  在智能运输系统和相关信息技术的基础上,智能仓储物流系统可实现物流运营信息的实时收集,并在集成环境中对其进行分析和处理。

  一个大的智能仓储物流系统中,可能有几十万个设备、电机、子系统、传感器同时在线,同时可能还要掌控几百万库存量的移动和当前状态,要使得海量的单元和机构能互相协调配合,背后同样需要一套强大的神经网络和中枢来运筹帷幄,这就是智能仓储物流系统中的数字化信息管理系统——WMS。WMS主要包括库存管理、作业策略、流程规划、报表分析、产品追溯、基础信息,任务管理,策略管理等功能,达到提升物流和工作效率、节省人工成本,建立每个标准作业流程(SOP)的目标。

  物流数据经过收集和输入阶段后,在其得到处理之前,必须在系统中存储下来。即使在处理之后,若信息还有利用价值,也要将其保存下来,以供以后使用。物流信息系统的存储功能就是要保证已得到的物流信息能够不丢失、不走样、不外泄、整理得当,随时可用。

  无论哪一种物流信息系统,在涉及信息的存储问题时,都要考虑到存储量、信息格式、存储方式、使用方式、存储时间、安全保密等问题。

  而以上功能的实现都基于以下硬件的支持:

  ■ 服务器

  ■ LED管理看板

  ■ 电子标签- 条码打印机

  ■ 手持设备:扫码枪、数据采集PDA

  WMS系统需要通过数据库进行信息传输和实时监控,服务器即是WMS系统的数据中心,所有生产数据都储存在服务器里。

  WMS系统通过与服务器、条码打印机、条码采集器PDA、LED管理看板等硬件配合使用,可以更大程度发挥WMS系统的价值,对智能仓库管理系统操作人员和设备的工作量进行统计分析,全面了解系统的运行状态,完善仓库运营过程及各个环节的控制和优化。

  现在自动化立体仓库中的智能设备技术先进,那么智能AGV小车核心技术有哪些?

  AGV导引及定位技术:

  作为AGV技术研究的核心部分,导引及定位技术的优劣将直接关系着AGV的性能稳定性、自动化程度及应用实用性,表1为AGV的常见导引及定位技术。

  AGV路径规划和任务调度技术:

  1.行驶路径规划。行驶路径规划是指解决AGV从出发点到目标点的路径问题,即“如何去”的问题。现阶段国内外已经有大量的人工智能算法被应用于AGV行驶路径规划中,如蚁群算法、遗传算法、图论法、虚拟力法、神经网络和A*算法等。

  2.作业任务调度。作业任务调度是指根据当前作业的请求对任务进行处理,包括对基于一定规则的任务进行排序并安排合适的AGV处理任务等。需要综合考虑各个AGV的任务执行次数、电能供应时间、工作与空闲时间等多个因素,以达到资源的合理应用和最优分配。

  3.多机协调工作。多机协调工作是指如何有效利用多个AGV共同完成某一复杂任务,并解决过程中可能出现的系统冲突、资源竞争和死锁等一系列问题。现在常用的多机协调方法包括分布式协调控制法、道路交通规则控制法、基于多智能体理论控制法和基于Petri网理论的多机器人控制法。

  AGV运动控制技术:

  不同的车轮机构和布局有着不同的转向和控制方式,现阶段AGV的转向驱动方式包括如下两种:两轮差速驱动转向方式,即将两独立驱动轮同轴平行地固定于车体中部,其它的自由万向轮其支撑作用,控制器通过调节两驱动轮的转速和转向,可以实现任意转弯半径的转向;操舵轮控制转向方式,即通过控制操舵轮的偏航角实现转弯,其存在最小转弯半径的限制。

  控制系统通过安装在驱动轴上的编码器反馈来组成一个闭环系统,目前基于两轮差速驱动的AGV路径跟踪方法主要有:PID控制法、最优预测控制法、专家系统控制法、神经网络控制法和模糊控制法。

  AGV信息融合技术:

  信息融合是指利用多源信息的关联组合,充分识别、分析、估计和调度数据,完成下达决策和精确处理信息的任务,并对周围环境、战况等进行适度的估计。目前,在导引领域研究和应用的信息融合技术主要有Kalman滤波、贝叶斯估计法与D-S证据推理等,其中以Kalman滤波最广。

  Kalman滤波具有良好的实时性,但它是建立在严格的数学模型的基础上,当导引模型存在较大建模误差或者系统特性发生变化时往往会导致滤波发散。为提高滤波算法的鲁棒性和自适应能力,可针对AGV的导引要求与特点,研究适当的自适应Kalman滤波算法、鲁棒滤波算法或智能滤波(如模糊推理、神经网络、专家系统)方法等。
  

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