【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展、工業(yè)4.0概念的普及以及中國(guó)制造2025等政策的發(fā)布實(shí)施,工業(yè)制造與倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的企業(yè)希望采用新的科技手段,以實(shí)現(xiàn)更高效、穩(wěn)定的工作生產(chǎn)環(huán)境�，F(xiàn)有的倉(cāng)儲(chǔ)物流與生產(chǎn)制造企業(yè)缺少軟硬件平臺(tái)支持,在實(shí)際運(yùn)作中大多使用人力執(zhí)行配送任務(wù),既導(dǎo)致人力資源的浪費(fèi),也限制了工作效率。針對(duì)上述問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了智能裝備WCS(warehouse control system)總控管理系統(tǒng),即WCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度AGV、提升機(jī)等物流自動(dòng)化設(shè)備,保障了倉(cāng)儲(chǔ)和生產(chǎn)的高效性與準(zhǔn)確性。本文首先通過(guò)對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)的背景與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的闡述,對(duì)市場(chǎng)前景進(jìn)行了分析。并對(duì)部分相關(guān)技術(shù)進(jìn)行概述,以作為軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。其次,基于WCS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn),開(kāi)展了需求分析,明確了系統(tǒng)的功能需求以及非功能性需求。然后針對(duì)需求從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)三個(gè)方面開(kāi)展了WCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)在傳統(tǒng)WCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一層總控服務(wù),在路徑計(jì)算、任務(wù)下發(fā)以及反饋結(jié)果等功能的基礎(chǔ)上,新增任務(wù)分解、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)整、倉(cāng)庫(kù)管理、地圖管理等功能。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段,采用基于Spring+SpringMVC+Mybatis的技術(shù)搭建系統(tǒng)基礎(chǔ)框架,集成Socket技術(shù)提供通訊服務(wù)。為了實(shí)現(xiàn)通訊模塊的高性能和可擴(kuò)展性,采用開(kāi)源的Mina框架構(gòu)建統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境。同時(shí),對(duì)WCS系統(tǒng)中各個(gè)智能硬件設(shè)備的通訊消息格式進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范以方便解析傳輸數(shù)據(jù)。并通過(guò)包含位置信息的二維碼作為空間點(diǎn)位的方式建立柵格式地圖模型,為路徑規(guī)劃提供地圖信息。除此之外,為了確保規(guī)劃出的路徑的正確性及穩(wěn)定性,采用啟發(fā)式A*算法計(jì)算路徑。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景和工作流程將任務(wù)調(diào)度分為充電任務(wù)調(diào)度、AGV任務(wù)調(diào)度跟提升機(jī)任務(wù)調(diào)度。為與此同時(shí),采用基于時(shí)間窗的策略預(yù)防和解決多AGV任務(wù)調(diào)度過(guò)程中出現(xiàn)的路徑?jīng)_突。最后,本文對(duì)WCS系統(tǒng)功能和性能展開(kāi)了測(cè)試與分析。其中,功能測(cè)試通過(guò)不同場(chǎng)景下測(cè)試用例的設(shè)計(jì)與執(zhí)行而展開(kāi),性能測(cè)試的依據(jù)則是模擬報(bào)文大小。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的WCS系統(tǒng)在正式上線運(yùn)行后,根據(jù)實(shí)際工作流程中的問(wèn)題反饋及性能監(jiān)控表明,系統(tǒng)已滿足功能與非功能需求。該系統(tǒng)充分發(fā)揮了自動(dòng)化物流設(shè)備的運(yùn)輸能力,優(yōu)化了傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)與生產(chǎn)的過(guò)程,從而降低了人力成本,提高了工作效率。
【圖文】：

無(wú)數(shù)個(gè)且有限的二維碼根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)的地圖，按照統(tǒng)一的坐標(biāo)系鋪設(shè)二維碼，模擬地圖，其示例圖如圖 4.7 所示。圖4.7 模擬地圖示意圖由圖 4.7 可知，碼值為 1 的二維碼地標(biāo)，鋪設(shè)在（x：1000mm，y：1000mm）的位置。無(wú)數(shù)且有限這樣的地標(biāo)構(gòu)成了整個(gè)地圖的模型。下面是地圖管理的總類(lèi)圖，如圖 4.8 所示。由 4.8 圖可知，地圖管理的類(lèi)圖均是遵守 MVC 的方式構(gòu)建的，AreaPO 為區(qū)域?qū)嶓w類(lèi)，WCSPointPO 是二維碼地標(biāo)的實(shí)體類(lèi)

路徑轉(zhuǎn)換策略就是將路徑轉(zhuǎn)換為 AGV 的動(dòng)作指令，通過(guò)模擬一段 AGV 行走的示意圖詳細(xì)描述，如圖 4.20 所示。圖4.20 路徑轉(zhuǎn)換示意圖根據(jù)地圖建立的坐標(biāo)系，AGV 起點(diǎn)在二維碼編號(hào)為 000333 的位置，其坐標(biāo)為x=1000，y=1000，，小車(chē)初始朝向?yàn)?90 度。它的路徑是經(jīng)過(guò)碼值 000027，然后到達(dá)碼值為 000330 的地方頂起貨架，最后回到 000333 的位置放下貨架。結(jié)合前文通訊模塊
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：F426.4;TP311.52

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本文編號(hào)：2694164