唐安杰，張仰森，柴 菁，張 濤

（北京信息科技大學(xué) 智能信息處理研究所，北京 100192）

0 引言

近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，自動化立體倉庫的應(yīng)用越來越廣泛。隨著市場的不斷擴(kuò)大，各個行業(yè)對倉儲便捷性、統(tǒng)一性的要求也越來越高。與此同時，在生產(chǎn)物料、包材配送以及成品發(fā)貨的全自動化已然成為整個物流行業(yè)的大趨勢下，使得各類自動化設(shè)備得到了大量的應(yīng)用與集成。因此，在多設(shè)備集成的情況下如何進(jìn)行高效地調(diào)度管理是整個倉庫管理系統(tǒng)（WMS，Warehouse Management System）的核心問題[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)與計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，瀏覽器/服務(wù)器（B/S，Browser/Server）結(jié)構(gòu)以成本低、維護(hù)便捷、瀏覽方便的優(yōu)點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。越來越多的倉庫管理系統(tǒng)選擇B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，大大降低了開發(fā)難度與成本[2]。

1 倉庫結(jié)構(gòu)及設(shè)備布局

本文以深圳某醫(yī)藥企業(yè)研發(fā)基地的倉庫管理系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。本倉庫由堆垛機(jī)、箱式輸送線、托盤輸送線、升降機(jī)、拆碼垛機(jī)器人、AGV（Automated Guided Vehicle）[3]、箱式緩存線以及物流貼標(biāo)機(jī)綜合設(shè)計而成，而且在高架庫中包含7個堆垛機(jī)，其中3個屬于雙伸位式堆垛機(jī)，4個單伸位堆垛機(jī)，54列12層，擁有12960個貨位。因此，此自動化立體倉庫是現(xiàn)代化倉庫的一個典型代表性，具有較高的復(fù)雜度。整個研發(fā)基地包含生產(chǎn)車間以及倉庫兩棟樓，中間由一層連廊連接，并由箱式輸送線將車間生產(chǎn)的成品送至倉庫進(jìn)行存儲管理，整體布局如圖1所示。

圖1 建筑布局圖

生產(chǎn)車間共有三層，分別由箱式輸送線進(jìn)行上下層連接，并在二層進(jìn)行匯總后統(tǒng)一由二層的產(chǎn)品輸出流水線輸送至倉庫區(qū)。

倉庫區(qū)的整體結(jié)構(gòu)分為三個區(qū)域：第一個區(qū)域是高架庫區(qū)，占整個倉庫區(qū)的四層樓高度；第二個區(qū)域是成品發(fā)貨區(qū)，位于倉庫區(qū)的一層；第三個區(qū)域為倉庫庫存管理區(qū)，位于倉庫區(qū)的二層。整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 倉庫結(jié)構(gòu)簡易示意圖

從圖中可以看到托盤輸送線在箱式輸送線的下層，箱式輸送線是懸空而立的。其中，每個拆/碼垛機(jī)器人可同時對兩個托盤進(jìn)行拆垛或者碼垛，由于機(jī)器人狀態(tài)只有一個，所以不會出現(xiàn)一邊是拆垛一邊是碼垛的情況。

甲方的產(chǎn)品在包裝上，對不同的產(chǎn)品采用不同的箱型規(guī)格，按照醫(yī)藥行業(yè)領(lǐng)域存儲要求，為了防止藥品之間的相互污染，不同品種的產(chǎn)品應(yīng)放于不同的托盤之上。因此，為了這一存儲目標(biāo)，本項目在自動化入庫流程中，引入了箱式輸送線的緩存道技術(shù)，通過緩存道實現(xiàn)同品種、同批次的產(chǎn)品歸類存放，保證在一個托盤上僅有一個品種、一個批次的產(chǎn)品[4]。

2 系統(tǒng)分析

2.1 倉庫基本條件及存儲原則

不同行業(yè)在倉儲上都有不同的要求，比如溫度、濕度、重量分布等等。在醫(yī)藥食品行業(yè)中對倉儲的要求尤為嚴(yán)格，本系統(tǒng)倉庫包含高架庫、平面庫以及零星庫。如果按照物理空間上具有環(huán)境屬性或者是物料存放規(guī)定來劃分，則可包括常溫庫、冷庫、包材庫、麻藥庫等。

按照第2節(jié)中所述的倉庫存儲要求，同一品種、同一批次藥品只能放于同一個托盤之上。但在高架庫中，由于雙伸貨位的存在，可能會導(dǎo)致內(nèi)側(cè)貨位托盤和外側(cè)貨位托盤出入庫時的沖突（這里規(guī)定距堆垛機(jī)近的為外側(cè)貨位，遠(yuǎn)的為內(nèi)側(cè)貨位）。為了取貨方便，且避免雙伸位出入庫時發(fā)生沖突，我們提出雙伸貨位出入庫存儲原則：

1）令雙伸位的兩個貨位存放同一品種規(guī)格且為同一批號的物料產(chǎn)品；

2）入庫時，先入內(nèi)側(cè)貨位，后入外側(cè)貨位；

3）出庫時，先出外側(cè)貨位，后出內(nèi)側(cè)貨位。

采用以上規(guī)則，就是將雙伸貨位出入庫模擬成了單伸貨位的出入庫模式，容量為實際單伸貨位的兩倍，整體出入庫形式得到簡化，提高了出入庫效率[5]。

2.2 基本需求

WMS系統(tǒng)主要功能包括物料入庫管理、出庫管理、搬庫管理、移庫管理、盤點(diǎn)管理等庫存業(yè)務(wù)模式。倉庫的執(zhí)行命令全部由企業(yè)上位ERP發(fā)起，并且ERP中的庫存信息需要從WMS系統(tǒng)獲得反饋消息來更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)，因此形成一個有效的業(yè)務(wù)環(huán)路。WMS系統(tǒng)中需要對倉庫成品、半成品、原輔料及包材等所有信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時需要對ERP發(fā)起的訂單命令做及時的處理和跟蹤。并對倉庫出入庫數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和記錄，可以做到將每個貨物是何時入庫、何時出庫、何時又進(jìn)行轉(zhuǎn)移的各種信息記錄下來。同時，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的反饋，WMS系統(tǒng)可實時向倉庫管理員報告?zhèn)}庫設(shè)備故障，及時采取應(yīng)對措施，避免出入庫業(yè)務(wù)的停滯，降低公司損失。

同時，WMS系統(tǒng)需要包括一整套查詢功能，并具有報表系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的各種需求看到倉庫各個貨物的在各個時間段的出入庫情況，能及時、方便且又靈活地進(jìn)行查詢、打印、比對信息；倉庫管理系統(tǒng)需要具備對庫存信息的修正以及對數(shù)據(jù)庫的備份及恢復(fù)等基本功能，系統(tǒng)功能需求結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 功能結(jié)構(gòu)圖

整個系統(tǒng)的功能包括業(yè)務(wù)處理、信息維護(hù)、設(shè)備調(diào)度以及數(shù)據(jù)傳輸四個部分。本系統(tǒng)由于屬于醫(yī)藥行業(yè)，其上位系統(tǒng)不僅僅包括企業(yè)ERP，同時還具有一套生產(chǎn)藥監(jiān)碼系統(tǒng)，管理整個生產(chǎn)車間的運(yùn)作。因此，WMS管理系統(tǒng)需要同時和ERP系統(tǒng)以及藥監(jiān)碼系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

為了實現(xiàn)基于Web形式下的信息化管理，實現(xiàn)B/S結(jié)構(gòu)的管理模式，整個WMS系統(tǒng)以以太網(wǎng)通訊為基礎(chǔ)，作為一個節(jié)點(diǎn)連接到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之中，利用接口服務(wù)從企業(yè)上位ERP以及車間生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，大大降低了整個系統(tǒng)中子系統(tǒng)之間的耦合度，使得其可維護(hù)性得到提高。整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)的各個主要部分通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，倉庫管理系統(tǒng)（WMS）的調(diào)度子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對整個倉庫的設(shè)備進(jìn)行管理與控制，通過OPC服務(wù)器與設(shè)備PLC實現(xiàn)柔性連接，通訊示意圖如圖5所示，調(diào)度系統(tǒng)可直接向OPC服務(wù)器發(fā)送指令，PLC從中獲取指令后驅(qū)動設(shè)備做相應(yīng)的動作，同時，PLC也可將反饋消息通過OPC服務(wù)器反饋給調(diào)度系統(tǒng)做進(jìn)一步記錄和處理。

圖5 設(shè)備通訊示意圖

WMS系統(tǒng)軟件采用ASP.NET技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，網(wǎng)站部署的基本要求如下：

Web部署平臺：Windows Server 2012；

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：Oracle 11g；

部署環(huán)境：Microsoft.Net Framework SDK v4.0。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 業(yè)務(wù)邏輯分析及功能模塊設(shè)計

整個系統(tǒng)分為兩個子系統(tǒng)：業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)以及調(diào)度管理子系統(tǒng)。本節(jié)主要介紹業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)，主要包括以下八大模塊：登錄注銷、倉庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)管理、用戶信息管理、作業(yè)任務(wù)管理、數(shù)據(jù)維護(hù)、查詢報表管理以及信息報警模塊。在業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)中具有一個手持管理端的附屬系統(tǒng)，其業(yè)務(wù)功能與PC端Web功能基本一致，主要幫助叉車司機(jī)以及倉庫管理人員方便進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行業(yè)務(wù)操作。WMS業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)的功能流程圖如圖6所示。

圖6 WMS系統(tǒng)功能流程圖

整個系統(tǒng)的用戶權(quán)限分為超級管理員、倉庫管理人員、叉車司機(jī)用戶、查詢用戶四個權(quán)限。在這些模塊劃分中倉庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)維護(hù)以及用戶信息管理這三個模塊僅僅可由超級管理員權(quán)限的用戶進(jìn)行使用，倉庫管理人員則可使用其余的所有功能，叉車司機(jī)用戶僅僅可在手持管理端的附屬系統(tǒng)中進(jìn)行登錄進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作，查詢用戶僅僅可使用查詢報表模塊查詢相應(yīng)數(shù)據(jù)。

倉庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括倉庫貨位信息、物料信息、供應(yīng)商、計量單位、物料類別等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，一些基本信息比如物料信息、計量單位等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要和企業(yè)上位ERP系統(tǒng)進(jìn)行映射，保證數(shù)據(jù)的一致性，其他的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典表則直接進(jìn)行維護(hù)即可，涉及到倉庫本身的信息比如貨位信息等則可向超級管理權(quán)限人員開放修改權(quán)限進(jìn)行管理。

業(yè)務(wù)管理模塊中按物料種類分的話主要包括兩個方面，分別是成品和原輔料包材；如果按照業(yè)務(wù)類型來分，則包括入庫業(yè)務(wù)、出庫業(yè)務(wù)、移庫搬庫業(yè)務(wù)、盤庫業(yè)務(wù)。其中最主要的業(yè)務(wù)是入庫和出庫。由于成品具有藥監(jiān)碼對每件進(jìn)行唯一標(biāo)識，為了與成品進(jìn)行統(tǒng)一，而且原輔料包材的采購是從不同的供應(yīng)商進(jìn)行采購，其批號可能產(chǎn)生重復(fù)，從而在進(jìn)庫時候會由倉庫管理人員根據(jù)采購的貨物通過一個條碼生成系統(tǒng)為同一品種批號的原輔料及包材生成唯一的進(jìn)庫標(biāo)簽碼，并按日期的先后設(shè)定進(jìn)庫批號，進(jìn)行登記入庫。

用戶信息管理模塊則是由超級管理員進(jìn)行所有用戶信息的注冊及修改的，如有密碼遺忘，可由超級管理員對相應(yīng)用戶進(jìn)行密碼重置。

倉庫管理人員對業(yè)務(wù)單據(jù)進(jìn)行操作下發(fā)作業(yè)任務(wù)后，可通過系統(tǒng)的作業(yè)任務(wù)管理管理當(dāng)前的作業(yè)池，可對未執(zhí)行及正在執(zhí)行的作業(yè)進(jìn)行調(diào)度管理，主要包括對未執(zhí)行作業(yè)的撤銷、故障作業(yè)的強(qiáng)制完成記賬以及出庫作業(yè)任務(wù)的優(yōu)先級調(diào)整。這一部分功能在系統(tǒng)中保證了作業(yè)任務(wù)的可控性，避免了設(shè)備故障導(dǎo)致的系統(tǒng)數(shù)據(jù)錯亂。

信息報警模塊在WMS系統(tǒng)中是必不可少的，因為WMS系統(tǒng)不僅僅是一個業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，同時它還關(guān)聯(lián)著大量的倉庫自動化設(shè)備，設(shè)備故障以及庫存錯誤的提醒都需要進(jìn)行采集和反饋，讓倉庫管理人員及時進(jìn)行處理，盡量減小損失。

3.2 軟件實現(xiàn)

軟件的兩大子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫為中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，如圖7所示，由此，系統(tǒng)管理與調(diào)度從根本上進(jìn)行分離實現(xiàn)，降低系統(tǒng)耦合度，提高可維護(hù)性。

圖7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2.1 調(diào)度子系統(tǒng)

調(diào)度子系統(tǒng)的實現(xiàn)形式是Windows應(yīng)用程序，啟動后即可進(jìn)行設(shè)備調(diào)度工作，主要采用多線程技術(shù)，根據(jù)設(shè)備分布以及業(yè)務(wù)需要進(jìn)行分線程管理，并設(shè)定一定的時間片進(jìn)行不斷的輪詢監(jiān)控。

調(diào)度子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備集成形式分為堆垛機(jī)調(diào)度、輸送機(jī)調(diào)度以及升降機(jī)AGV調(diào)度三大模塊。其中，堆垛機(jī)以及升降機(jī)AGV調(diào)度的即時性要求較低、采用默認(rèn)的輪詢監(jiān)控任務(wù)即可，而在輸送機(jī)的箱線調(diào)度響應(yīng)中的即時性要求非常高，響應(yīng)時間不得超過0.5秒，因此在箱線的即時響應(yīng)中采用Socket監(jiān)聽形式，在得到請求后可以無延時的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)。具體調(diào)度邏輯在4.3節(jié)介紹。

3.2.2 管理子系統(tǒng)

WMS管理系統(tǒng)應(yīng)用Asp.Net技術(shù)，采用DAL+BLL+UI的三層MVC架構(gòu)進(jìn)行實現(xiàn)，主要體系包括表示層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）以及數(shù)據(jù)訪問層（DAL），如圖8所示。

圖8 WMS軟件結(jié)構(gòu)

表示層（UI）：本項目主要以Web形式作為表示層向用戶進(jìn)行展示，并且接收用戶請求并返回響應(yīng)數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）：主要根據(jù)業(yè)務(wù)需求對數(shù)據(jù)層獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新整理和組合，獲得業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)形式。

數(shù)據(jù)訪問層（DAL）：直接對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，包括數(shù)據(jù)庫實體（Model），直接獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，主要完成對數(shù)據(jù)庫的增刪改查任務(wù)，但并不包括任何業(yè)務(wù)邏輯成分。

3.3 設(shè)備調(diào)度邏輯設(shè)計

根據(jù)上節(jié)描述，調(diào)度管理子系統(tǒng)則包括以下三大模塊：堆垛機(jī)調(diào)度、輸送機(jī)調(diào)度、升降機(jī)AGV調(diào)度，本節(jié)主要根據(jù)倉庫的業(yè)務(wù)需求對設(shè)備調(diào)度的邏輯進(jìn)行整體性設(shè)計，將三個部分的調(diào)度邏輯有機(jī)結(jié)合起來。并且結(jié)合了智能化策略，根據(jù)需求定義，實現(xiàn)了高效率的倉庫自動化運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.1 原輔料包材領(lǐng)料退料

原輔料包材的領(lǐng)料退料是倉庫為企業(yè)生產(chǎn)提供的基本業(yè)務(wù)，本項目為了減少人工對藥品生產(chǎn)原料的接觸以及倉庫與車間人員的隔離，我們采用了智能化的升降機(jī)及AGV設(shè)備進(jìn)行領(lǐng)料和退料。

整個業(yè)務(wù)由企業(yè)生產(chǎn)部工作人員在ERP發(fā)起生產(chǎn)領(lǐng)料，WMS接收之后，倉庫管理人員需要根據(jù)領(lǐng)料單據(jù)的相應(yīng)指令進(jìn)行任務(wù)分配核對，下發(fā)倉庫領(lǐng)料指令后，倉庫的叉車司機(jī)或者庫管人員進(jìn)行取貨，最后將領(lǐng)取的物料進(jìn)行匯總，綁定送貨托盤后放到提升機(jī)上。之后由調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度提升機(jī)和AGV實現(xiàn)貨物發(fā)送，調(diào)度算法如下：

算法1. 提升機(jī)與AGV聯(lián)合調(diào)度算法

Step1.AGV初始狀態(tài)為空閑，工作時為忙碌；

Step2.提升機(jī)讀托盤條碼向調(diào)度系統(tǒng)請求送貨樓層，轉(zhuǎn)至Step3；

Step3.調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并將查詢的托盤送貨樓層信息進(jìn)行反饋，轉(zhuǎn)至Step4；否則，反饋錯誤信息，提升機(jī)進(jìn)行報警提示，轉(zhuǎn)至Step7；

Step4.提升機(jī)根據(jù)樓層信息將托盤貨物送到指定樓層，到位后將請求AGV取貨指令以及當(dāng)前托盤號反饋給調(diào)度系統(tǒng)，轉(zhuǎn)至Step5；

Step5.調(diào)度系統(tǒng)得到請求AGV取貨請求后，檢測當(dāng)前樓層AGV中是否有空閑AGV，若有則呼叫AGV進(jìn)行取貨，并將貨物的送貨地址同時發(fā)送給AGV，此時AGV狀態(tài)切換為忙碌狀態(tài)，進(jìn)行送貨操作，轉(zhuǎn)至Step6；否則，等待輪詢時間，轉(zhuǎn)至Step5；

Step6.AGV送貨完成后回到原位，狀態(tài)切換至空閑，轉(zhuǎn)至Step7；

Step7.結(jié)束。

在車間生產(chǎn)結(jié)束后，工作人員在ERP中發(fā)起生產(chǎn)退料業(yè)務(wù)，WMS通過接口進(jìn)行接收.然后,車間通過生產(chǎn)工位的控制按鈕呼叫AGV取貨，AGV取貨后放到提升機(jī)送到一樓倉庫，這一部分與調(diào)度系統(tǒng)沒有交互內(nèi)容，僅僅將托盤送到倉庫即可。

3.3.2 成品自動化入庫

車間對原輔料包材進(jìn)行加工生產(chǎn)，最后得到的成品為了不積放在車間，利用箱式輸送線，待所有車間流水線作業(yè)完成后，成品就可以直接輸送到倉庫區(qū)，由于貨物入庫要將同一品種同一批號的成品綁定在一個托盤一個貨位之中，所以在倉庫區(qū)首先需要將從車間過來的貨物在緩存區(qū)進(jìn)行分揀整理，整個緩存區(qū)分兩層，每層九條緩存道，每條道存入一托盤箱數(shù)的貨物后不再緩存，此緩存道變?yōu)榭舍尫啪彺娴?，若此時有空閑的碼垛機(jī)器人，則下發(fā)釋放緩存道指令進(jìn)行碼垛。碼垛完成后反饋完成信息，調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)入庫任務(wù)進(jìn)行入庫。具體的調(diào)度算法如下：

算法2. 成品入庫調(diào)度算法

Step2.箱子通過箱線進(jìn)入緩存道之前有一個換層區(qū)域，這里通過條碼掃描器驗證條碼，根據(jù)條碼提供的產(chǎn)品批號信息查詢緩存道的產(chǎn)品批號綁定信息，若存在ai緩存道綁定了此產(chǎn)品批號信息且未滿則分配到此層，若與箱子當(dāng)前層不符則下發(fā)換層指令，轉(zhuǎn)到Step5；若沒有緩存道綁定此產(chǎn)品批號信息，轉(zhuǎn)到Step3；

Step4.下發(fā)剔除指令將此箱送至剔除位由人工進(jìn)行后續(xù)處理，轉(zhuǎn)至Step10；

Step5.箱子進(jìn)入緩存道前也需要進(jìn)行掃碼，調(diào)度系統(tǒng)獲得條碼信息后查詢當(dāng)前層的產(chǎn)品批號綁定信息進(jìn)行分道，并將分道號發(fā)送迅速發(fā)送給箱線PLC控制器，PLC控制器根據(jù)分道號將箱子進(jìn)行分道緩存，轉(zhuǎn)至Step6；

Step6.調(diào)度系統(tǒng)實時監(jiān)測緩存道與機(jī)器人狀態(tài)，若存在機(jī)器人空閑且緩存區(qū)存在可釋放緩存道，則下發(fā)釋放指令，釋放緩存道箱子進(jìn)入碼垛箱線，同時將產(chǎn)品批號信息以及釋放數(shù)量和箱型信息與碼垛機(jī)器人信息進(jìn)行綁定，轉(zhuǎn)至Step7；

Step7.由于存在多緩存道同時釋放，則在進(jìn)入碼垛箱線時也要進(jìn)行分道，這里也是在進(jìn)入碼垛區(qū)之前有一個條碼掃描器，掃描后由調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)品批號信息與碼垛機(jī)器人綁定的信息進(jìn)行比對分配分道號并記錄掃描條碼，發(fā)送至箱線PLC控制器，PLC控制箱線進(jìn)行分道，轉(zhuǎn)至Step8；

Step8.機(jī)器人碼垛完成后，反饋碼垛完成消息給調(diào)度系統(tǒng)，系統(tǒng)獲得反饋消息后根據(jù)記錄條碼以及托盤信息下發(fā)入庫作業(yè)，將入庫堆垛機(jī)站臺號發(fā)送給托盤線的PLC控制器，轉(zhuǎn)至Step9；

Step9.托盤線根據(jù)入庫站臺號將托盤送至相應(yīng)入庫堆垛機(jī)進(jìn)行入庫，轉(zhuǎn)至Step10；

Step10.結(jié)束。

同時，在托盤線上還設(shè)置了一個空托盤拆碼垛機(jī)器，在托盤線和箱線機(jī)器人的協(xié)調(diào)運(yùn)作中，托盤線還會根據(jù)線上的空托盤數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，如果少的話則會向調(diào)度系統(tǒng)請求空托盤出庫，調(diào)度系統(tǒng)則根據(jù)指令查詢庫內(nèi)空托盤庫存，下發(fā)空托盤出庫任務(wù)，若無空托盤則反饋錯誤信息進(jìn)行報警；若托盤線空托盤過多，則自動將空托盤送至拆碼垛機(jī)進(jìn)行碼垛，當(dāng)夠一整托盤時，會向調(diào)度系統(tǒng)請求空托盤入庫任務(wù)。這種托盤線的空托盤的自我調(diào)節(jié)也是極大的節(jié)省了人力和物力，對企業(yè)生產(chǎn)力的提升有極大的幫助。

3.3.3 銷售自動化分揀發(fā)貨

在企業(yè)倉庫管理中，如何提高發(fā)貨速度是一個關(guān)鍵性問題。傳統(tǒng)發(fā)貨環(huán)節(jié)的一般步驟是通過訂單合成大的出庫波次后進(jìn)行統(tǒng)一出庫，然后由人工進(jìn)行貨物揀選分單。由于大量的采用人工分揀，效率不高，且由于人為失誤，經(jīng)常會出現(xiàn)分揀錯誤導(dǎo)致發(fā)錯貨的現(xiàn)象。在本系統(tǒng)中，利用計算機(jī)的集成性管理以及大量的自動化設(shè)備，實現(xiàn)了一種自動化發(fā)貨流程用以替代人工分揀環(huán)節(jié)。庫管人員首先通過WMS對多個銷售訂單進(jìn)行波次合成，再對合成后的出庫波次下發(fā)釋放命令，WMS會根據(jù)銷售單的產(chǎn)品數(shù)進(jìn)行初步的數(shù)量分揀，但是未綁定具體的藥監(jiān)碼信息，在波次單出庫的調(diào)度過程中，通過發(fā)貨區(qū)箱式輸送線的條碼掃描器獲取的貨物藥監(jiān)碼信息，調(diào)度系統(tǒng)可迅速查詢并綁定分揀信息，從而實現(xiàn)完全自動化發(fā)貨。具體調(diào)度算法如下：

算法3. 銷售自動化分揀發(fā)貨調(diào)度算法

Step1.倉庫管理人員根據(jù)銷售單基本信息進(jìn)行波次合成，建立單獨(dú)的出庫波次單，系統(tǒng)根據(jù)銷售單的品種規(guī)格明細(xì)進(jìn)行合成以便統(tǒng)一出庫，轉(zhuǎn)至Step2；

Step2.根據(jù)出庫波次信息分配出庫貨位貨物以及相應(yīng)數(shù)量，系統(tǒng)在貨位分配是按照貨物自動按照先進(jìn)先出原則進(jìn)行選擇分配，并且在釋放波次時，根據(jù)貨位分布，調(diào)整出庫順序，提高出庫效率。WMS系統(tǒng)根據(jù)所有出庫貨物的產(chǎn)品信息進(jìn)行銷售單的初步分揀，僅僅根據(jù)數(shù)量進(jìn)行分配，轉(zhuǎn)至Step3；

Step3.在波次釋放后，調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)拆垛機(jī)器人列表中查詢是否存在可用的拆垛位或者緩存位（設(shè)定有n個拆垛機(jī)器人，每個機(jī)器人分管左右兩側(cè)的托盤拆垛，每測又可有一個緩存的托盤隊列也就是說存在2n個拆垛位以及2n個緩存位），若有，則根據(jù)作業(yè)池中的出庫任務(wù)信息給堆垛機(jī)下發(fā)出庫任務(wù)，堆垛機(jī)進(jìn)行出庫，轉(zhuǎn)至Step4；

Step4.托盤出庫后，調(diào)度系統(tǒng)獲得堆垛機(jī)反饋的完成消息后，調(diào)度系統(tǒng)將分配的拆垛機(jī)器人位置信息發(fā)送給托盤線PLC控制器，轉(zhuǎn)至Step5；

Step5.待托盤到位后，機(jī)器人位置的條碼掃描器反饋條碼信息，調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢，將托盤現(xiàn)有數(shù)量、產(chǎn)品箱型以及需要出庫（拆垛）的數(shù)量發(fā)送給拆垛機(jī)器人，機(jī)器人得到指令后進(jìn)行拆垛，轉(zhuǎn)至Step6；

Step6.拆垛完成，若托盤存在貨物需要回庫則請求調(diào)度系統(tǒng)回庫任務(wù)，轉(zhuǎn)至Step7；

Step7.調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)托盤號等信息下發(fā)回庫任務(wù)并將入庫站臺發(fā)送給托盤線PLC控制器進(jìn)行入庫；

Step8.箱子進(jìn)入發(fā)貨區(qū)后通過箱線條碼掃描器掃描，若掃描出錯（未掃描到條碼），則進(jìn)行剔除，由人工進(jìn)行后續(xù)處理，否則調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)掃描得到的藥監(jiān)碼信息與WMS初始分配信息進(jìn)行綁定獲取出貨口信息，并迅速將出貨口信息發(fā)送給箱線PLC控制器進(jìn)行分道完成發(fā)貨并更新庫存，轉(zhuǎn)至Step9；

Step9.結(jié)束。

使用WMS進(jìn)行初步分揀的主要原因是考慮到發(fā)貨區(qū)的箱式輸送線傳輸速度較快，從分揀用的條碼掃描器位置到第一個發(fā)貨分道口之間只有0.5秒左右的處理時間。因此，為了避免大量的分揀處理產(chǎn)生大量的延時，采用WMS初步分揀可事先將基本的品種數(shù)量信息分揀完成，調(diào)度系統(tǒng)只需要根據(jù)掃描的藥監(jiān)碼品種規(guī)格信息進(jìn)行比對即可進(jìn)行綁定，并獲取相應(yīng)的出貨口信息。根據(jù)實際的應(yīng)用證明，這是一種可行的方案。

4 結(jié)束語

由于經(jīng)濟(jì)的快速增長以及互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，尤其是以阿里為首的電商在近年來發(fā)展的猛烈勢頭，使得全世界各個行業(yè)對生產(chǎn)倉儲物流速度以及效益的需求日益提升。因此，為了降低人力物力，提高運(yùn)轉(zhuǎn)和周轉(zhuǎn)速度，半自動化甚至是全自動化的模式成為今后物流發(fā)展的必然趨勢。而由于大量自動化設(shè)備的集成使用，如何降低設(shè)備故障率、提高設(shè)備運(yùn)行效率、保證相互之間的協(xié)同性、增強(qiáng)設(shè)備的智能化成為了整個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的核心問題。因此，對于多設(shè)備集成下的智能化立體倉庫管理系統(tǒng)的軟件開發(fā)設(shè)計的研究與探討，具有非常重大的意義。

本文介紹一個典型的多設(shè)備集成智能化立體庫管理系統(tǒng)的設(shè)計案例，針對實際需求，以提高設(shè)備協(xié)同性以及軟件實用性為核心進(jìn)行軟件設(shè)計與開發(fā)，并根據(jù)設(shè)備的具體應(yīng)用以及集成關(guān)系設(shè)計具有針對性的調(diào)度算法，不僅可以提高軟件與設(shè)備之間的兼容性、同時也為整個企業(yè)降低了成本，提高了貨物的周轉(zhuǎn)速度，帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益。同時，也為多設(shè)備集成的智能化立體倉庫提供了詳細(xì)的、可行的設(shè)計思路。

[1] 尹新富,武鳳翔,李晉,等.B/S模式下物流倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].物流技術(shù),2014,(17)：451-452.

[2] 蔡靖,王海丹.自動化倉儲信息系統(tǒng)及應(yīng)用[J].制造業(yè)自動化, 2015,12：043.

[3] 李錚.電子商務(wù)背景下配送中心貨到人揀選系統(tǒng)中AGV的應(yīng)用[J].物流技術(shù)：裝備版,2014(9)：78-80.

[4] 趙劍道,劉向東,任楠,等.醫(yī)藥物流分揀系統(tǒng)WMS設(shè)計[J].制造業(yè)自動化,2014,(21)：149-153.

[5] 于彩敏,朱典想.雙伸位堆垛機(jī)貨叉結(jié)構(gòu)設(shè)計及應(yīng)用[J].林產(chǎn)工業(yè),2014,41(2).