升降横移式仓库智能调度系统

2013-10-24余姚市供电局何祥云

物流技术 2013年14期

余姚市供电局张苗何祥云

1 引言

电力柜具有单件体积较大、价格贵重、形状规则的特点，因此升降横移式仓库（Lift-sliding Warehouse）特别适合于电力柜存储，其突出特点是节省占地、配置灵活、成本较低。升降横移式仓库可充分利用土地资源，发挥空间优势，最大限度地存放货物。

如何调度自动化立体仓库的各个子系统，使其性能达到最优，是提高现代物流系统效益的一个重要目标和关键技术。在升降横移式电力柜存储系统中，智能调度是提高立体库利用率和自动化水平的关键环节。

目前升降横移式仓库系统中的设备仍是各厂家各自为政，还没有形成统一的标准，导致设备调度技术仍停留在较低的自动化水平；而通常采用的调度方法也较为简单，对于库位较多的设备，厂商提供的一般都是固定路径调度，一旦库的规模改变，原先的调度方法就不再适用；即缺乏灵活性，又制约了物流入出库的效率。

本文介绍了一种升降横移式仓库的智能调度管理系统。该仓库的调度功能主要集成在设备监控调度系统（ECS）中，根据立体仓库的资源和任务特性，合理安排出入库任务，合理选择并控制各种设备的运行，以提高立体仓库的效率及设备利用率。

2 升降横移式仓库控制系统

该仓库系统采用一套多层升降横移式立体存储结构，共计M（行）×N（列） ×L（层）个货位，每个托盘位可存放一个2000×1500的大容量托盘。升降横移式仓库采用卷筒、滑轮和钢丝绳进行升降，在整个机构中有交流减速横移电机和升降电机、钢丝绳、停车位框架、搬运器和横移导轨等。它的主要优点在于同一层的货位独立移动，并且动作时间短，缩短了存取货物的时间。地面控制系统包括地面主站与监控上位机，两者采用以太网OPC协议通信。地面输送系统采用两台叉式穿梭车（RGV）分别在库两侧的直线轨道上运行，每条轨道上配置了两台传输机分别进行出入库作业。横移式立体库与两台RGV并行工作，当立库货位未准备好时，RGV运行到位进行等待。两台RGV因在不同轨道运行可并行工作，互不影响。仓库控制系统的组成结构如图1所示。

图1 升降横移式仓库控制系统结构

升降横移式仓库控制系统包括仓库管理系统（WM S）、设备监控调度系统（ECS）和智能数据采集终端系统（RFS）共三个部分。仓库管理系统WMS负责各种业务逻辑及数据的管理，设备监控系统ECS负责与下层PLC的通讯、调度工作及自动化立体库区内设备的可视化，智能数据采集终端系统RFS实现对现场数据的采集。

3 仓库调度管理

调度管理机制遵循最高可靠性和安全性原则，通过合理配置出入库流程、选择相应设备，力求设备最大利用率和合理的物流。

升降横移式仓库控制系统的基本调度管理原理是：监控上位机管理软件WMS系统首先下发入出库任务，然后ECS调度软件按照入出库规则，下发指令到地面站；地面站根据上位机下发的指令，向地面传输设备发出控制指令，地面传输设备在接受指令后即开始执行命令：一方面，地面站通过红外激光通讯器与穿梭车通信，统一调度两台RGV单独工作，使得两台RGV可以同时进行入出库操作；另一方面，地面站通过PROFIBUS-DP现场总线与出入库传输机控制器通信，协调传输机工作。例如，当某出货口有接盘任务时，穿梭车接受指令自动运行到接盘出口输送机处并对准，托盘输送到穿梭车并完成接盘动作。最后，指令执行结束后ECS接受到信息，系统过账。总体流程如图2所示。

图2 仓库控制系统的基本调度管理流程

设备监控调度系统ECS是实现智能调度的核心，其具体功能如下：

（1）监视现场设备运行情况。显示整个仓库的货位状态情况，包括有货货位、空货货位、货位异常、设备状态以及运动情况。监视当前所有设备上的指令状态，当设备上的指令成功完成时，ECS根据指令进行过帐；当设备上的指令未成功完成并被人工取消时，自动从数据库中取消当前指令。同时监视当前所有设备的状态，并以图形动画的形式显示。

（2）下发入库指令。本系统货位的编号采用联合货位编号法，即货位编号的顺序和其与出入库台的距离相关，而货位编号顺序同时也是货位信息表中货位索引号的顺序，这样方便了距离出入库台最近的货位优先出入库。

一般情况下的顺序调度入库作业流程是，首先由信息员将货物的品名、数量、打印日期等信息录入仓储管理系统（WMS）并生成一个任务号，同时系统根据一定的货位分配算法分配货位。然后作业执行时根据数据库里排好的队列，依次调用RGV、传输机等设备的执行。此时RGV运行的目标位置是根据入库规则自动分配的。ECS在满足下发入出库指令条件的情况下，将生成的入出库指令发送到设备上。

通常的入库规则包括：①距离巷道口近的货位优先被入库；②权值高的货位优先被入库；③底层货位优先被入库；④前列货位优先被入库；⑤属性值高的货位优先被入库。

通常的出库规则包括：①按照指定的次序优先出库；②先进先出（FIFO）原则等。另外，在本系统中，采用RF手持终端的方式进行出库的数据采集和货物转移确认。

货物存放的原则为：同品种分巷道存储，降低故障风险。货位必须满足以下基本条件才能被分配：①巷道未被封锁；②巷道所在的库区的存储类型允许存储该物资；③当前托盘所在的输送机能够将货物移载到RGV上并且RGV能到达对应巷道。

（3）下发非入库指令。根据当前设备的状态，选择合适的时机，将通过WMS生成的非入库指令下发到设备上。非入库操作调度的优先级如下：①整出和拣选拥有同样的优先级，其次是盘点，最后是移动；②在前述条件相同的任务中再按指令本身的优先级从大到小排序；③如果指令本身的优先级别也相同则按照指令生成的时间由早到晚依次下发。

总之，集成化的管理和监控系统可以对物流进行动态的管理与调度，对物流线上的设备进行实时管理与监测，并对系统的运行状况进行评估，力求达到设备最大利用率和合理的物流。该立体仓库的平面运行监控软件界面如图3所示。