柔性制造车间立体仓库信息管理的研究

作者：崔万瑞 刘锐 江岩

欢迎访问e展厅 展厅 6 仓储/分拣设备展厅 货架, 悬臂式货架, 流利式货架, 横梁式货架, 轻型货架, ... 摘要：以CH-FMS为背景，详细介绍了自动化立体仓库控制管理系统，重点论述了自动化立体仓库的功能结构、出入库管理、联网及其接口技术等。对在制造业中推广和应用自动化立体仓库技术具有借鉴意义。 关键词：自动化立体仓库；网络接口；信息集成 柔性制造系统(FMS)以其完善的物流系统和信息集成实现柔性自动化加工，成为工业产品更新换代、加速开发和生产的强有力工具。柔性制造车间中的资源管理在信息集成和实现产品快速制造中具有举足轻重的作用。 自动化立体仓库在制造自动化中占有非常重要的地位，以它为中心组成了一个毛坯、半成品、成品、夹具等的自动存储和自动检索系统，是制造系统物流部分的核心。国内外的应用经验表明，以自动化仓库为中心的物流管理自动化在加速资金周转，保证生产均衡等诸方面所带来的效益也是巨大的。 立体仓库自动化管理系统的功能结构 立体仓库信息系统是自动化系统的重要组成部分，准确的库存信息是进行正确的物料需求计划的前提与基础，它保证了生产过程的连续性，影响着整个系统的生产计划与控制活动。在柔性化制造车间中的立体仓库系统一般由3级计算机控制，完成系统的自动化控制管理功能，中央计算机将物料需求计划发给立体仓库信息管理计算机，立体仓库管理系统具有对现有资源进行分类、存储、库存统计，对出/入库作业合理优化调度，控制通用数据库管理等功能，并进一步控制堆垛机PLC自动存取物料。因此，立体仓库信息管理系统是全立体仓库进行物资管理、帐目管理、货位管理、联网管理等信息管理的中心。立体仓库管理系统还具有完成动态地改帐及信息修正等功能。当系统出现故障时能及时显示故障信息，显示网络信息，并能定期或不定期地打印各种报表。 立体仓库信息系统具备以下主要功能： 1.入库 入库包括入库和入库历史记录2个功能，可以通过手工将物料的代码、名称、货位号、货台等信息输入计算机中。 2.出库 完成物料的出库管理，包括出库和出库历史记录2个功能，出库提供出库操作的人机界面，出库历史记录完成出库操作的历史记录的档案管理。 3.库存 包括货位占用一览、库存价值、清理库存等功能。提供按货位查询的物料情况，并能提供现有库存的价值等功能。 4.联网 当立体仓库信息系统与中央计算机系统联网运行时，立体仓库信息系统能够接受中央计算机下达的物料资源需求计划等信息，若现有库存可满足资源需求则向中央计算机系统报告满足资源信息；若现有库存没有资源需求计划中的某个资源，或资源数量不够时，则向中央计算机返回短缺资源信息，该功能项主要完成与上一级计算机的信息通讯功能。 5.设置 主要完成立体仓库的货位、货位状态等初始状态信息的设置；主要包括货位分区、货位号对照、货位分配控制、货台状态控制、资料代码字典、系统初始化等功能。 立体仓库的出、入库管理 出、入库管理是整个立体仓库控制管理的核心，其主要完成以下工作：1)完成毛坯、毛坯组件、成品、成品组件运储的自动管理和储存；2)根据上级计算机的指令和下级设备的反馈，自动将物料通过堆垛机准确地送到指定位置；3)堆垛机在取送完立体库中的物料后，立体库的数据库系统自动做出相应的修改；4)对物料进行统计并将所得信息按时地传输给数据库。 1.货位编号 立体仓库共有88个货位，分4层(0～3)，11列(2～C)，左右两排(L，R)。 入库时调度策略是：先低层后高层，先左排后右排，先近列后远列。出库时则根据货物的数量：先取数量相等的，其次选择数量充足的，如两者均不满足则按入库原则进行自动出库。系统在内部操作中采用的是一维的逻辑货位号，以使对货位的优化存取控制中与三维的物理货位号无关，这样便于调整优化策略。 2.出/入库流程 入库流程如图1所示，出库流程如图2所示。 3.软件设计 自动化立体仓储系统软件功能结构如图3所示。 1)录入若操作者对货位分配情况清楚，可以直接指定出/入库资源的目标货位号。若未指定货位号，系统则按就近原则自动优化出一个目标货位号。录入完毕后，出/入库命令只是驻留在出/入库命令缓冲区中。 2)删除删除当前出/入库命令缓冲记录。 3)出/入库录入完毕后，按“出/入库”键，堆垛机执行出/入库作业。 入库时将货物运到目的地址之后，系统做如下操作： 1)将入库命令缓冲区记录中的入库命令拷贝一份到入库历史记录中，以备查询用。 2)将入库命令缓冲区中指定的入库资源追加到库存库中。 3)在货位分配管理库中，标注本次操作的目标货位被占用。 4)在物料代码字典中查询，若无则向其追加此记录。 出库完成后，意味着指定资源已经从指定货位送到指定货台，系统做如下操作： 1)将出库命令缓冲区记录中出库命令拷贝一份到出库历史记录中，以备查询用。 2)在货位占用一览表中作出标注。若库存中此资源的数量与指定出库资源的数量相等或不足时，则从货位占用一览表中清除此记录。若库存中此资源的数量大于指定出库资源的数量时，则修改库存中此记录的数量，即减去出库数量。 3)在货位分配管理库中标注。若本次操作的目标货位还存有资源，则不改变当前状态，否则清除该货位的占用标记。 联网技术 自动化立体仓库计算机控制系统将采用联网技术，通过计算机网络使立体仓库与中央计算机实现联网通讯，可以提高库存管理的准确性、迅速性，使整个系统的生产、库存、销售等信息能及时地传递和处理；从而使中央计算机可以准确地检索立体仓库的管理控制信息，使系统的管理者能及时、迅速地掌握立体仓库的库存情况和运行情况，从而可以准确地掌握库存量，及时调度生产，调节工序间、单元间的生产节拍，保证生产的均衡，提高生产中诸多变化的灵活性，准确迅速地确定接受订货的交货期，以及对迟误的交货及时进行督促等，可以提高库存管理的准确性和迅速性，从而相对减少库存量，缩短零部件、成品的存储周期，减少库存积压，对系统的生产经营活动起到良好的促进作用。立体仓库计算机的网络结构为：中央计算机→通讯网络→立体仓库管理系统计算机→堆垛计算机。 在资源请求处理模块中，根据车间层下达的资源需求计划查询立体库的存库，形成资源需求报告和短缺资源报告，然后发往车间控制器。 在资源出/入库处理模块中，根据出/入库要求内容在库存中进行查找。待将车间层的出/入库命令转换成PLC可以识别的命令格式后，系统向PLC发出/入库命令，并监视执行，直到出/入库作业完成后，向车间控制器报告出/入库作业完成信息。 在托盘取/送模块中，通过控制堆垛机将托盘从收发站取出并送回到指定的货位，或从某货位取出并送到收发站，同时相应修改收发站占用标记。 接口技术 本系统在联网运行中涉及到3个接口： 1.工作站与车间控制器的网络接口，通过它工作站获得车间的命令及查询信息，并把工作站的信息返回给车间； 2.工作站与堆垛机PLC之间的串行接口，工作站通过向PLC发送命令字串控制堆垛机取送物料资源，并监测堆垛机的状态，及时发现故障； 3.工作站与故障监测计算机之间的网络接口，工作站通过它及时上报故障信息，以得到及时的处理。 在工作站一方，主要使用VB中的Winsock控件与车间的套接字建立连接。具体的工作方式是，工作站作为客户方，去连接车间的套接字，当车间的套接字侦听并接收到连接，双方的网络连接就建立起来。双方就可以互相通讯，传递信息。 工作站与堆垛机PLC之间的串行通讯是通过使用VB中的MSComm控件完成的。控制命令发出后，在MSComm控件的OnComm事件中监测堆垛机的状态，动作完成，上报给车间。如发生故障，将故障的具体情况上报给故障监测计算机。 工作站与故障监测计算机之间的网络接口也是通过VB中的Winsock控件实现的，工作站作为客户方，去连接故障监测计算机的套接字，当故障监测计算机的套接字侦听并接收到连接，双方的网络连接就建立起来。双方就可以互相通讯，传递信息。 结语 本管理系统中采用Sybase来产生和维护数据库，用VisualBasic面向对象的可视化编程语言开发而成，并通过ODBC与数据库相连。向数据库中写入数据时，系统采用了数据先存放在内存中，当其他事务处理完毕后，再把内存中数据存放到相应的数据库中，从而使系统有较快的处理速度。 系统功能全面，实现了物料的优化管理。整个立体库系统既可单机自动，又可与FMS联网运行。对故障能够实时监测，并上报给故障诊断计算机，以便于排除故障。 参考文献 1.李芳云.CIMS环境下集成化管理信息系统的分析、设计与实施.清华大学出版社，1996，9 2.薛华成.管理信息系统导论.复旦大学出版社，1991，4 3.长春工艺装备研究所.结构件物料仓库研制技术总结报告(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/19/2004)