智能装备WCS总控管理系统的设计与实现

发布时间：2020-06-03 02:41

【摘要】：随着互联网的快速发展、工业4.0概念的普及以及中国制造2025等政策的发布实施,工业制造与仓储领域的企业希望采用新的科技手段,以实现更高效、稳定的工作生产环境。现有的仓储物流与生产制造企业缺少软硬件平台支持,在实际运作中大多使用人力执行配送任务,既导致人力资源的浪费,也限制了工作效率。针对上述问题,本文设计与实现了智能装备WCS(warehouse control system)总控管理系统,即WCS系统。该系统通过实时监控调度AGV、提升机等物流自动化设备,保障了仓储和生产的高效性与准确性。本文首先通过对智能仓储的背景与国内外现状的阐述,对市场前景进行了分析。并对部分相关技术进行概述,以作为软件设计的基础。其次,基于WCS系统的业务特点,开展了需求分析,明确了系统的功能需求以及非功能性需求。然后针对需求从系统架构设计、功能模块设计与数据库设计三个方面开展了WCS系统的设计与实现。本系统在传统WCS系统的基础上增加一层总控服务,在路径计算、任务下发以及反馈结果等功能的基础上,新增任务分解、任务调度、任务优先级调整、仓库管理、地图管理等功能。在系统设计与实现阶段,采用基于Spring+SpringMVC+Mybatis的技术搭建系统基础框架,集成Socket技术提供通讯服务。为了实现通讯模块的高性能和可扩展性,采用开源的Mina框架构建统一的网络传输环境。同时,对WCS系统中各个智能硬件设备的通讯消息格式进行统一规范以方便解析传输数据。并通过包含位置信息的二维码作为空间点位的方式建立栅格式地图模型,为路径规划提供地图信息。除此之外,为了确保规划出的路径的正确性及稳定性,采用启发式A*算法计算路径。根据不同应用场景和工作流程将任务调度分为充电任务调度、AGV任务调度跟提升机任务调度。为与此同时,采用基于时间窗的策略预防和解决多AGV任务调度过程中出现的路径冲突。最后,本文对WCS系统功能和性能展开了测试与分析。其中,功能测试通过不同场景下测试用例的设计与执行而展开,性能测试的依据则是模拟报文大小。本文设计实现的WCS系统在正式上线运行后,根据实际工作流程中的问题反馈及性能监控表明,系统已满足功能与非功能需求。该系统充分发挥了自动化物流设备的运输能力,优化了传统仓储与生产的过程,从而降低了人力成本,提高了工作效率。
【图文】：

无数个且有限的二维码根据已经设计的地图，按照统一的坐标系铺设二维码，模拟地图，其示例图如图 4.7 所示。图4.7 模拟地图示意图由图 4.7 可知，码值为 1 的二维码地标，铺设在（x：1000mm，y：1000mm）的位置。无数且有限这样的地标构成了整个地图的模型。下面是地图管理的总类图，如图 4.8 所示。由 4.8 图可知，地图管理的类图均是遵守 MVC 的方式构建的，AreaPO 为区域实体类，WCSPointPO 是二维码地标的实体类

路径转换策略就是将路径转换为 AGV 的动作指令，通过模拟一段 AGV 行走的示意图详细描述，如图 4.20 所示。图4.20 路径转换示意图根据地图建立的坐标系，AGV 起点在二维码编号为 000333 的位置，其坐标为x=1000，y=1000，，小车初始朝向为 90 度。它的路径是经过码值 000027，然后到达码值为 000330 的地方顶起货架，最后回到 000333 的位置放下货架。结合前文通讯模块
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：F426.4;TP311.52

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本文编号：2694164