倉儲作為現代物流的重要環節, 不僅承擔著儲存貨物的任務, 還需要與供應鏈上、下游更好地銜接, 提高倉儲作業的效率和服務的品質。因此, 信息化、自動化和智能化的智能倉儲成為未來的發展目標[1]。隨著設備和技術的發展, 采用AGV技術和RFID技術可以很好地解決這些問題, 提高倉儲的智能化。該文主要介紹了一套基于AGV與RFID的智能倉儲管理系統的設計與實現。

AGV是Automated Guided Vehicle的縮寫, 意即“自動導引運輸車”, 是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置, 它能夠沿規定的導引路徑行駛, 具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。AGV以輪式移動為特征, 較之步行、爬行或其他非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫, 即射頻識別。它可以方便地對物品進行非接觸式識別。RFID具有標簽體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點, 可支持快速讀寫、多目標識讀、非可視識別、移動識別、定位及長期跟蹤管理。一套RFID系統由閱讀器與轉發器組成, 由閱讀器發射一特定頻率的無線電波能量給轉發器, 用以驅動轉發器電路將其內部IDCode送出, 此時閱讀器便接收此ID-Code, 從而對物品批量地進行快速有效識別[2]。

該智能倉儲管理系統主要由系統界面展示程序、數據接口層和倉儲硬件、AGV運輸車、RFID讀取器的設置幾部分組成。數據采集和處理的程序運行在2臺服務器上, 系統界面展示程序可以運行在多個PC機上, 并采用C/S (Client/Server) 軟件系統體系結構。系統整體結構如圖1所示。

圖1 系統整體結構圖  下載原圖

界面程序包括主監控界面、操作界面。主監控界面是指當前庫存監控界面, 展示當前的倉儲狀況。操作界面由出入庫物料信息管理界面、室內物流管理界面、產線位置管理界面和AGV調度界面這4部分組成。界面呈現的數據來源于服務器中的數據庫, 數據呈現過程是根據智能倉儲管理系統各個界面的邏輯對數據進行查詢、處理、集中、分析, 并將結果實時呈現在各個管理界面上。AGV調度界面, 指管理員可以通過數據接口層中的AGV接口進行通信, 發布指令操控AGV小車運送原料或成品到達指定車床, 節省人力, 性能更穩定。

數據接口層包括:RFID接口、AGV接口、倉儲接口以及數據庫接口。RFID接口作用是RFID讀取物料基本信息, 并結合時間、倉儲位置、機床位置等信息, 通過串口通信模塊存儲在服務器的數據庫中。AGV接口實現管理系統與AGV之間的無線通信, 用于操控AGV運行狀態。倉儲接口作用是將倉庫物資的總體信息存儲在服務器的數據庫中。數據庫接口連接了數據庫與數據, 同時也連接了數據庫與系統界面。數據庫存儲著智能倉儲管理系統的各種信息數據, 它是系統的核心。

在系統運行前, 需要對每個入庫物料通過電子標簽對其唯一標識, 并將商品詳細信息與電子標簽對應的數據導入后臺數據庫。其次, 定義倉儲, 是指對各個庫位、托盤進行編號, 確認物料類型以及存放種類。底層硬件設備上都配備RFID射頻讀寫器, 讀寫器能夠及時地檢測并識別商品信息, 并對物料進出倉儲、上下機床的時間、動向進行記錄。最后, 多個機床之間通過機械臂、AGV對物料進行運輸。其中, AGV采用磁帶導航的方式進行操作, 即在AGV的行駛路徑的地面上埋設磁帶, 通過磁感應信號實現導航[3]。該方式只能沿固定軌道行駛, 適用于路徑固定、站點數少、布局相對簡單的環境。

倉儲管理系統功能結構如圖2所示, 詳細展示物料的出入庫記錄, 包括成品及半成品的名稱、規格、數量、操作人員、日期等信息[4]。

圖2 系統功能結構圖  下載原圖

主要業務功能如下:

1) 物料信息管理。包括庫存成品及原材料狀態管理和類別管理。對庫存和產線上的原材料及成品進行RFID定義后, 記錄其時間、位置、種類、大小、規格等信息。

2) 出、入庫管理。對原材料及成品出、入庫進行操作和記錄。它的主要內容包括出、入庫物料的品名種類、規格、數量、出入庫時間、所需倉庫容量、倉儲保管條件等。

3) 庫存管理。包括倉儲定義管理、庫位定義管理和托盤定義管理, 對其規范化運行。管理主要是在對倉庫進行物料分區分類、貨位編號、托盤編號的基礎上, 針對入庫上架的物品進行盤點、維護保養等方面管理。

4) 產線位置管理。對原材料上、下每個機床的時間進行管理, 從而實時定位某原材料的位置, 方便管理員隨時隨地進行調度、分配, 以及對加工效率進行實時監控管理。

5) 車輛位置管理。對運輸中的車輛位置, 以及其上搭載的物料信息進行管理。

6) 綜合查詢。主要分為采購單查詢, 銷售單查詢, 單個產品查詢, 庫存查詢等。針對客戶實際工作習慣和要求, 定制開發各類查詢、統計和報表。查詢條件:條形碼序列號、出入庫日期、出入庫客戶等。

以入庫管理為例, 介紹流程設計, 如圖3所示。物料入庫時, 首先對物料進行掃碼, 將物料信息錄入WMS倉儲管理系統, 系統識別物料信息后, 通過管理人員手動選擇庫位, 調取托盤, 將物料信息碼與托盤編碼、庫位信息進行綁定, 在系統中生成唯一的碼, 通過該碼可以快速定位倉位、托盤、物料信息。之后通過WMS系統給WCS系統下達入庫指令, 堆垛機接收到指令后, 對存放物料的托盤進行入庫。入庫時, 通過安裝在入庫位置的RFID對托盤寫入信息, 綁定后唯一碼的信息寫入倉儲托盤RFID。確定托盤入庫后, 系統對當前庫位號、托盤號、物料編號與入庫時分配號碼進行比對, 確認無誤后, 系統確認入庫動作完成, 更新庫存, 并且錄入庫時間、入庫批次等信息。

圖3 入庫流程圖  下載原圖

該系統采用Microsoft Visual Studio 2015作為開發工具, 以My Sql 2012作為數據庫管理系統實現, 以下介紹其主要功能的實現效果。

管理員直接面對的就是管理界面中的數據, 通過對管理界面中物料信息的瀏覽進而有效管理倉庫物料。系統管理主界面如圖4所示。

圖4 系統管理主界面圖  下載原圖

主界面上方有圖標的一欄是主要操作選項, 包括當前庫存、成品出庫、產線位置、車輛位置、室內物流、入庫記錄和出庫記錄。管理員點擊每個選項都會出現相應的數據信息, 可以進行瀏覽, 監管工作。其中的數據信息包括原料或產品的RFID編號、物料名稱、物料編號、物料類型、操作時間等, 使管理員可以掌握整體產線與倉儲數據。在“成品出庫”界面中, 進行選取AGV運輸車以及確定運送物料數量的工作。

界面與數據庫的連接是通過數據接口層完成, 在程序開始運行時, 已經連接成功。每隔1 s的時間間隔, 系統程序會調用函數來查詢My Sql數據庫中相應的數據表, 將表中的特定字段綁定在界面Data Grid View控件的對應列中, 則程序只要查詢成功后, 數據會根據綁定情況實時顯示在界面上。

操作界面如圖5所示, 點擊主界面上方菜單欄中的“當前庫存”, 即可進入庫存界面查看當前的倉儲狀況并進行管理。該界面可以實時動態地展示原材料、半成品以及成品庫存情況, 并且更直觀具體地展示貨物RFID、原材料及成品庫存位置 (位于第幾行, 第幾列) 、庫存數量、物料名稱、物料種類等信息。

圖5 當前庫存管理界面圖  下載原圖

點擊主界面上方菜單欄中的“入庫記錄”, 即可進入入庫管理界面查看入庫記錄并進行管理。入庫管理包括:提供入庫類型管理、入庫單錄入、入庫單查詢、入庫單修改、入庫物料、入庫單打印統計。

同時, 實時動態展示原材料及成品庫存情況, 可根據多種分類方法查詢庫存, 展示內容主要包括庫存數量、庫存批次、批次數量、占用數量等信息。操作界面如圖6所示。

圖6 入庫記錄管理界面圖  下載原圖

該倉儲管理系統主要完成界面呈現, 而界面呈現出的數據更是重中之重。由底層采集到的數據通過數據接口層統一存儲到服務器中的My Sql數據庫, 按照相應歸類整理在t_bom, t_storeflow, t_goodsroomloc, t_goodslocation等幾個表中。

表 (table) 是數據存儲的最常見和最簡單的形式, 是構成關系型數據庫的基本元素。表的最簡單形式是由行和列組成, 分別都包含著數據。表在數據庫占據實際的物理空間, 可以是永久的或是臨時的。在創建表的時候, 需要定義表的名稱、字段名稱、數據類型、表的主鍵等信息[5]。例如:在該系統的My Sql數據庫中, 創建了名為t_goodsroomloc的表, 存儲原料加工過程中上下每個車床的時刻。主要有以下字段:

GLGoodsRFID為主鍵, 存儲原料的RFID編碼。

GLYLin表示原料進入倉庫的時刻。

GLYLout表示原料掉出倉庫的時刻。

GLXCin表示原料上銑床加工的時刻。

GLXCout表示原料下銑床的時刻。

以下是創建該數據庫表的Sql語句:

實現過程是在系統軟件的后臺程序中, 加入線程WMSThread, 不間斷地將采集到的錯綜復雜的數據歸類整理到My Sql數據庫表格中, 供界面展示程序隨時查詢, 修改。

該文主要介紹了一套RFID與AGV相結合的智能倉儲管理系統, 實現了物料智能化的入庫出庫, 完整的物料信息瀏覽、產線信息、運輸定位信息, 對商品動態盤點, 提高倉儲任務分配和執行的效率, 優化倉儲作業的流程, 節約人力和物力, 為管理者提供輔助決策依據。智能倉儲設備的應用使人與倉儲設備之間的交互更加便捷, 減少人為操作錯誤, 提高工作人員的操作準確率, 有效提高倉儲效率, 具有一定的應用價值。