庫(kù)管機(jī)器人推動(dòng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)管理的發(fā)展

1、庫(kù)管機(jī)器人推動(dòng)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)管理的發(fā)展在鋼鐵企業(yè)物流管理中，倉(cāng)儲(chǔ)管理占據(jù)著核心的地位，倉(cāng)儲(chǔ) 作業(yè)成本是企業(yè)內(nèi)部的成本中心， 而手持終端是倉(cāng)儲(chǔ)管理的重要組成 部分。 通過(guò)手持終端來(lái)采集、處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)手持終端與整個(gè)物料 管理系統(tǒng)相連， 完成人機(jī)交互， 對(duì)于提高整個(gè)物流系統(tǒng)的自動(dòng)化水平 具有重要作用。 本系統(tǒng)中采用手持終端管理庫(kù)區(qū)貨物，提出一種基 于 Web 服務(wù)鋼鐵物流管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。1、物流倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 1 系統(tǒng)架構(gòu) 為了滿足生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和集成化的要求， 達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控 的目的， 采用基于 PDA 與 Web Service 的鋼鐵倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，主 要包括三個(gè)部分：PDA、無(wú)線AP、

2、Web Service 系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所 示。鋼鐵物流倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)一般是由入庫(kù)、出庫(kù)、搬運(yùn)、分揀、盤點(diǎn) 等多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成， 用戶通過(guò) PDA 掃描鋼卷上的條形碼， PDA 利用 其無(wú)線收發(fā)功能，通過(guò) WLAN 將鋼卷信息實(shí)時(shí)上傳到 Web Ser-vice 端，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，并將操作結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在 PDA 上。PDA 操作人員具有不同的操作權(quán)限，通過(guò)登錄不同的操作庫(kù) 區(qū)來(lái)管理對(duì)應(yīng)庫(kù)區(qū)的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)。1 2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中通過(guò)手持終端完成出庫(kù)、入庫(kù)、倒垛等作業(yè)。 用戶 根據(jù)自己的權(quán)限可以通過(guò)手持終端對(duì)庫(kù)區(qū)材料實(shí)現(xiàn)入庫(kù)、 出庫(kù)、倒垛、翻運(yùn)、 理貨等操作。 手持終端從 WMS 數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取由 M

3、ES 系統(tǒng) 提供的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)數(shù)據(jù) ，通過(guò)掃描鋼卷?xiàng)l碼 ，經(jīng) 終端程序處理后， 通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?Web Service 端，與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互， 并 將結(jié)果反饋給用戶。 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物從接貨、驗(yàn)收入庫(kù)、存放、配 送、發(fā)放、運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。手持系統(tǒng)服務(wù)端的主要功能有： 調(diào)度任務(wù)管理、 數(shù)據(jù)庫(kù)操 作、日志管理、權(quán)限管理等。手持終端軟件的主要功能有：1）庫(kù)存管理。 通過(guò)手持終端直接查詢或修改物料垛位信息， 在庫(kù)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的庫(kù)位跟蹤。 同時(shí)操作員還可直接在現(xiàn)場(chǎng)查 詢物料其他相關(guān)信息， 如規(guī)格、重量等，對(duì)物料的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽。2）入庫(kù)管理。 WMS 系統(tǒng)接收、處理 MES 系統(tǒng)已經(jīng)編

4、制好 的入庫(kù)計(jì)劃信息， 移動(dòng)終端系統(tǒng)負(fù)責(zé)物料入庫(kù)處理， 包含查詢?nèi)霂?kù)單、 掃描核對(duì)、生成行車命令以及入庫(kù)確認(rèn)功能。3）出庫(kù)管理。 WMS 系統(tǒng)接收、處理 MES 系統(tǒng)已經(jīng)編制好 的出廠計(jì)劃信息， 并可在系統(tǒng)上顯示。 移動(dòng)終端系統(tǒng)負(fù)責(zé)物料出庫(kù)處 理，包含查詢出庫(kù)單、生成行車命令、掃描核對(duì)以及出庫(kù)確認(rèn)功能。4）翻運(yùn)管理。翻運(yùn)包括翻運(yùn)出庫(kù)與翻運(yùn)入庫(kù)。翻運(yùn)指物料轉(zhuǎn) 運(yùn)到另外的庫(kù)區(qū)中。 通過(guò)手持終端可以完成翻運(yùn)任務(wù)查詢、行車作 業(yè)命令發(fā)送、翻運(yùn)確認(rèn)等工作。5）理貨管理。 理貨指庫(kù)區(qū)物料在出庫(kù)后不通過(guò)陸運(yùn)，需要運(yùn)載到碼頭通過(guò)船舶運(yùn)出。 手持終端需要理貨任務(wù)查詢、物流核對(duì) 和理貨信息錄入及確認(rèn)等功能。6）人

5、員管理。 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了用戶權(quán)限管理安全機(jī)制，用 戶對(duì)系統(tǒng)的操作只能在事先規(guī)定的權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行， 根據(jù)用戶名、 基 于 PDA 與 Web Service 的鋼鐵物流倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)密碼、庫(kù)區(qū) 以及權(quán)限登錄手持管理系統(tǒng)。7）日志管理。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了用戶登錄、退出的日志管理機(jī) 制， PDA 將用戶、操作庫(kù)區(qū)及操作類別等信息記錄下來(lái)，供管理人 員的后期維護(hù)。2、手持終端數(shù)據(jù)采集與處理2 1 手持終端數(shù)據(jù)采集手持移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)采集是本系統(tǒng)的重要組成部分。 為實(shí)現(xiàn) 庫(kù)區(qū)的信息化管理， 需對(duì)物料及各類單據(jù)統(tǒng)一編碼， 在倉(cāng)庫(kù)管理中引 入條形碼對(duì)物料進(jìn)行標(biāo)識(shí)， 免去人工操作可能帶來(lái)的錯(cuò)誤。 手持終 端采用

6、移動(dòng)采集模式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與處理， 通過(guò)使用無(wú)線數(shù)據(jù)采集 器（PDA）和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)組成無(wú)線局域網(wǎng)來(lái)完成。這種方式實(shí)時(shí)性好；數(shù)據(jù)采集器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接后臺(tái)程序服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù) 器，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程。 本文就條碼選型、條碼識(shí)讀原理、 物料及單據(jù)編碼規(guī)則進(jìn)行介紹。本系統(tǒng)中庫(kù)區(qū)物料只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的標(biāo)識(shí)， 不需要攜帶大量的 信息。 一維條碼不管是可靠性、 穩(wěn)定性，還是技術(shù)的可移植性方面， 都符合企業(yè)內(nèi)部庫(kù)存物資管理的基本要求。所以本文選擇技術(shù)穩(wěn)定、可靠性高、價(jià)廉物美的一維條碼本文采用手持移動(dòng)終端掃描一維條形碼來(lái)采集庫(kù)區(qū)鋼鐵物料 信息。 通過(guò)手持終端將圖形化的編碼符號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的 數(shù)據(jù)

7、以及計(jì)算機(jī)之間的通訊數(shù)據(jù)。 當(dāng)今流行的光學(xué)掃描器是利用光 學(xué)裝置掃讀條碼符號(hào)，并將光信號(hào)裝換成電信號(hào)。 最后再由專門的 譯碼器將電信號(hào)按一定的規(guī)則翻譯成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。本系統(tǒng)中一維的條碼掃描引擎是激光引擎， 正常 1m 以內(nèi)沒(méi) 有問(wèn)題， PDA 具有自帶的條碼掃描后臺(tái)程序， 開(kāi)機(jī)自運(yùn)行， PDA 通 過(guò) Scan 端口將掃描到的條碼經(jīng)過(guò)判斷處理后顯示出來(lái)。為了對(duì)物料進(jìn)行規(guī)范化管理，根據(jù)企業(yè)內(nèi)部的需要，采用合 適的條碼類型并按照一定規(guī)則對(duì)物料進(jìn)行編碼， 由條碼生成軟件制 作后打印在標(biāo)簽上。 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中，只需要在企業(yè)內(nèi)部范圍內(nèi)對(duì)物 料進(jìn)行標(biāo)識(shí)，所以選用一維條碼中的 39 碼，它是目 前國(guó)內(nèi)企業(yè)內(nèi)

8、 部自定義碼制， 在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需要確定條碼的長(zhǎng)度和信息。 本文以沙鋼集團(tuán)鋼卷的標(biāo)簽編碼方式為例， 論述一維碼標(biāo)簽的一般編 碼方法。 鋼卷的標(biāo)簽由三部分組成： 鋼卷號(hào)，集團(tuán)代號(hào)和重量信息。 其中鋼卷號(hào)由廠別（如 C 為一車間， D 為二車間），年份和流水碼組 成。 如 D384006900SG15440 中 D 代表 廠別 ， 3 為 年份 ， 84006900 為流 水 碼 ，SG 為 集 團(tuán) 代 號(hào) ，15440 為重量信息。企業(yè)信息平臺(tái)有大量的數(shù)據(jù)信息， 在對(duì)其管理時(shí)有大量的單 據(jù)文件。 所以為了方便單據(jù)的分類管理，需先制定單據(jù)號(hào)的編碼規(guī) 則，從而對(duì)各種單據(jù)進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)，方便日后追蹤

9、查詢。 本系統(tǒng)中 單據(jù)編碼由廠別，庫(kù)區(qū)，流水碼按照一定的規(guī)則相互組合而成如 CW02E45540 中 C 為廠別 （一 車間 ），W02 為庫(kù)區(qū)（2 廠外庫(kù)）， E45540 為流水碼。22 手持終端數(shù)據(jù)處理庫(kù)存管理系統(tǒng)（WMS）是自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)， 它能對(duì)庫(kù)區(qū)中的設(shè)備運(yùn)行、 物料出入庫(kù)作業(yè)、 庫(kù)存管理進(jìn)行監(jiān)控。 制 造管理系統(tǒng)（MES）有庫(kù)區(qū)物料最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。本系統(tǒng)中 WMS與 MES 實(shí)現(xiàn)對(duì)接。庫(kù)區(qū)作業(yè)任務(wù)有 MES 數(shù)據(jù)庫(kù)生成，下放至手持 終端。 如圖 3 所示為企業(yè)各系統(tǒng)連接圖。由于手持終端不能直接與數(shù)據(jù)庫(kù)通信，所以在本移動(dòng)終端系統(tǒng)中設(shè)置了手持服務(wù)器端。 服務(wù)端采用 W

10、eb Service 技術(shù)作為技術(shù)基礎(chǔ)。 它能對(duì)諸多其他業(yè)務(wù) 單位的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)有效地調(diào)用。 手持終端可以通過(guò)綁定遠(yuǎn)程 服務(wù)、本地服務(wù)和定制的代碼很方便地將 Web Service嵌入到應(yīng)用 程序中。在本系統(tǒng)中， Web Service 端提供服務(wù)，客戶端（即 PDA） 消費(fèi)服務(wù)。 PDA 的基本行為包括數(shù)據(jù)采集、服務(wù)請(qǐng)求等。 在具體 實(shí)現(xiàn)時(shí)，客戶端的功能主要是初始化窗體，接收 MES 系統(tǒng)下發(fā)的作 業(yè)任務(wù)，采集物料信息，信息核對(duì)，在確定數(shù)據(jù)的類型符合數(shù)據(jù)庫(kù)的 要求后，將數(shù)據(jù)傳送到 Web Service 端，由 Web 服務(wù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理。3、手持終端的無(wú)線通訊方式31 無(wú)線局域網(wǎng)規(guī)劃

11、要求 無(wú)線局域網(wǎng)可以提供可靠的無(wú)線信號(hào)傳輸，在庫(kù)區(qū)作業(yè)時(shí)， 移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)范圍非常大，因此必須采用無(wú)線傳輸方式。 庫(kù)區(qū)空 間廣闊，單個(gè)無(wú)線 AP 基站無(wú)法滿足長(zhǎng)距離的無(wú)線傳輸，需要多個(gè) AP 基站共同組建無(wú)線局域網(wǎng)。 現(xiàn)場(chǎng) PDA 需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、 核 對(duì)等工作， 所以要求整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有良好的通信質(zhì)量，減少丟包 率。 在研究庫(kù)區(qū)無(wú)線局域網(wǎng)的規(guī)劃要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理選取無(wú) 線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 規(guī)劃設(shè)置無(wú)線接入點(diǎn)的位置與信道等方式保證無(wú)線信 號(hào)在庫(kù)區(qū)中的全面覆蓋。3 2 無(wú)線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目 前 ， 大 部 分 WLAN 采 用 Infrastructure 模 式 組 網(wǎng) 。 Infras-t

12、ructure 組網(wǎng)模式易實(shí)現(xiàn)集中管理且能提供用戶身份驗(yàn)證，布 局受環(huán)境限制較小，另外 Infrastructure 模式數(shù)據(jù)傳輸速率也明顯高 于 Ad Hoc 模式，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量增大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的吞吐性能及時(shí)延性 能等也不會(huì)有劇烈的惡化。 因此， 本系統(tǒng)采用 Infras-tructure 模式 組網(wǎng)。 庫(kù)區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。一個(gè)移動(dòng)接入點(diǎn)離開(kāi)一個(gè)基站的覆蓋范圍移動(dòng)到另一基站的 覆蓋范圍時(shí)， 移動(dòng)接入點(diǎn)斷開(kāi)與原基站的連接而建立與新基站的連 接。在斷開(kāi)與連接的過(guò)程中， 數(shù)據(jù)的可靠性成為必須考慮的問(wèn)題。 基 于 IEEE802 11 的 AP 切換可大致分為兩種：硬切換和平滑切換。硬切換是

13、指移動(dòng)設(shè)備在移動(dòng)過(guò)程中如果檢測(cè)到比當(dāng)前連接的AP 基站信號(hào)更強(qiáng)的 AP 基站時(shí)，立即斷開(kāi)與當(dāng)前 AP 基站的相連， 建立與新的 AP 基站的連接。 這種方式切換速度快，但由于不采取 任何措施，丟包率相對(duì)較大。 平滑切換是指當(dāng)移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)到新的 AP 基站并與其進(jìn)行通信前， 先由新的 AP 通知舊的 AP 將舊的 AP 上與移動(dòng)設(shè)備相關(guān)的信息及數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給新的 AP 后再進(jìn)行進(jìn)一步 的通信。 這種切換方式的特點(diǎn)是丟包率低， 但是需要先由原 AP 基 站將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)完成后才能進(jìn)行繼續(xù)通信，增加了切換的時(shí)延。 本系 統(tǒng)中選用的無(wú)線 AP 基于平滑切換模式，保證了 AP 點(diǎn)之間的平滑 切換。4、系統(tǒng)的運(yùn)

14、行與測(cè)試本系統(tǒng)中用戶通過(guò) PDA 掃描鋼卷上的條形碼， PDA 利用其 無(wú)線收發(fā)功能， 通過(guò) WLAN 將鋼卷信息實(shí)時(shí)上傳到 WebService 端， 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。 Web 服務(wù)以通用架構(gòu)打包起來(lái)，客戶端通過(guò)引 用 Web 服務(wù)，設(shè)置代理類對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)接口調(diào)用，體現(xiàn)了一種黑箱操 作，減輕了開(kāi)發(fā)者的負(fù)擔(dān)?；?Web Service 的 PDA 系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于沙鋼集團(tuán)廠 外 2，8 庫(kù)及冷軋?jiān)蠋?kù)中，運(yùn)行該系統(tǒng)軟件時(shí)， 登陸用戶根據(jù) 不同的用戶權(quán)限對(duì)不同的庫(kù)區(qū)進(jìn)行操作， 所有用戶均可對(duì)鋼卷進(jìn)行 出庫(kù)、入庫(kù)倒垛操作，由于不同庫(kù)區(qū)具有不同功能需求，冷軋?jiān)蠋?kù) 還具有上料等功能。 用戶權(quán)限設(shè)

15、計(jì)體現(xiàn)了良好的人機(jī)交互。 此系統(tǒng) 還具有日志管理功能，記錄每個(gè)用戶登錄與退出不同 PDA 的時(shí)間與登錄庫(kù)區(qū)。 便于日后對(duì)系統(tǒng)及人員的管理。5、結(jié)束語(yǔ)本文提出了基于 Web 服務(wù)的手持終端在鋼鐵物流管理系統(tǒng) 中的應(yīng)用，并在某鋼鐵企業(yè)運(yùn)行，使用效果良好，本方案是可行的。 在手持終端中運(yùn)用 Web Service 技術(shù)使得倉(cāng)庫(kù)管理人員可以方便的 進(jìn)行業(yè)務(wù)操作、 減少了作業(yè)錯(cuò)誤和貨物尋找的時(shí)間， 提高了錄入數(shù)據(jù) 的可靠性及效率性， 確保了倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。 為企業(yè)管 理層的決策處理提供了方便?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】：1鄧桂英基于 Web Services 的第三方物流信息系統(tǒng)解 決方案 J.上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006 (3)。2劉華麗，王滔，許文，等便攜式數(shù)據(jù)采集器結(jié)合條碼 技術(shù)在人造板庫(kù)存管理中的應(yīng)用J.人造板通訊，2005, 12 (2): 2326。3