立体库技术方案设计讨论稿.docx

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立体库技术方案设计讨论稿

北京首都机场食品库自动化

立体仓库监控系统

技术案

（讨论稿）

2007-09-16

一、系统概况

北京首都国际机场配餐楼自动化立体仓库系统是用多层式高层立体货架储存物资、通过自动控制堆垛机进行货物出入库作业、依靠计算机监控系统进行控制和管理的大型自动化立体仓库,是北京机场物流系统的重要组成部分。

计算机监控系统是北京首都国际机场配餐楼自动化立体仓库系统的重要组成部分，是以计算机为中心，采用软件系统对下位的设备进行数据的读取和写入，从而对该仓库货物的入库、出库、库搬移、库存管理等业务进行监视和控制的自动化系统。

计算机监控系统实现了仓库的自动化、信息化管理，提高了仓库的装备水平和管理水平。

该配餐楼自动化立体仓库的计算机监控系统与上级ERP系统共同组成了北京首都国际机场配餐楼自动化立体仓库的信息系统，是北京首都国际机场物流系统信息化的重要组成部分。

（一）系统结构

1、按照结构划分，该自动化立体仓库的计算机监控系统由硬件系统和软件系统两大部分组成，这两个部分的详细组成情况如下：

（1）硬件系统，该系统包括以下主要八个部分：

A.服务器

B.工作站

C.网络设备

D.条码扫描仪

E.外形和安全检测装置

F.堆垛机控制系统

G.输送机控制系统

H.LED大屏幕显示屏

（2）软件系统，包括两大部分，即：

A.仓库管理系统软件

B.设备控制系统软件

系统结构划分图如下：

图1系统结构划分图

2、按照层次划分，该自动化立体仓库的计算机监控系统及其相关的系统由以下三个层次组成：

第一层：

上位管理系统（ERP），是位于立体仓库管理系统之上的系统，是计算机监控系统的上级关联系统，为计算机监控系统发出相关的工作指令。

其具体作用主要体现在以下几点：

（1）向计算机监控信息系统发送生产计划、采购计划、入出库计划

（2）提供占用资金分析所需的物料单价、总价等数据

（3）提供生产计划、入库计划、出库计划的产品配套结构定义数据等

（4）同时也可以从立体仓库信息管理系统获得各种必要的信息，如库存情况、入出库情况以及配套物品实际入库情况等

第二层：

监控管理层（计算机监控系统）：

是本仓库监控系统的上位机系统，其主要的作用有以下几点：

（1）负责接收、转发和协调管理系统的出入库指令

（2）接收和处理控制系统的请求信号、设备信号及动态图形显示跟踪等

（3）具体负责立体仓库系统的货位管理、出入库管理、查询报表、库存分析、系统维护、故障分析等工作

（4）与ERP系统及监控系统联网进行信息交换

（5）是联系ERP系统和控制执行系统的纽带

第三层：

控制执行层是自动化立体仓库系统的执行层，其主要的作用有以下几点：

（1）负责监测、搬运等设备的运行

（2）实时接受监控级的操作命令

（3）执行监控系统的任务命令

（4）向监控管理层发出请求和发送设备状态信息

层次关系图如下：

图2立体仓库监控系统层次关系图

（二）系统网络设计及网络拓扑图

1、系统网络设计

（1）系统网络采用二层交换架构的交换式以太网，是一个独立的且能够连接到业主的集团网络，由一台中心交换机和二级交换机构成主干线。

中心交换机与主服务器使用千兆以太网，二级交换级层采用百兆以太网。

车间二级交换机把整个网络分成相对独立的区域，实现对网络上的数据通讯实行分区管理。

（2）管理层网络以及监控层网络系统传输采用Ethernet100Mbps模式且符合IEEE802.3标准，支持TCP/IP协议。

所有网络通讯都采用的是标准的网络通讯协议和兼容协议。

此外，所有网络设备均应按照以上带宽配置。

设备控制层网络按照现场总线类型选择，采用符合工业标准的网络配置。

（3）网络设备具有自动识别网络设备及其端口、传输速率和自动配置能力。

支持用户分配设备和静态地址和动态地址等功能，支持远程网络管理。

2、网络拓扑图

图3北京首都机场食品库监控系统网络拓扑图

（三）设备分布情况

1、监控设备布置图

货物

图4监控系统电气总体布置图

2、监控设备具体分布说明

（1）系统服务器（位于机房监控室）

（2）远程监控工作站（位于机房监控室）

（3）现场监控共作站（位于仓库监控室）

（4）操作员（触摸屏）工作站（位于仓库码垛区）

（5）手持条码扫描仪（位于操作员工作站）

（6）固定条码扫描仪（位于堆垛机上）

（7）堆垛机控制PLC（位于巷道的移动机载控制器）

（8）称重机构（位于巷道入口处）

（9）LED大屏幕显示屏（位于每个巷道口）

3、设备安装及相关软硬件的安装

（1）服务器一台，安装在机房监控室，146G*2块10Krpm硬盘，RAID1冗余备份，千兆网卡一块。

（2）工作站的操作系统安装WindowsXP。

（3）工作站的监控程序采用MicrosoftVisualC++和MicrosoftVisualBasic企业版编程。

（4）服务器的数据库安装开放式关系数据库SQLSERVER2000。

（5）现场工作站安转激光打印机一台，条码打印机一台。

（6）操作员工作站配置一块以太网卡。

（7）条码扫描仪安装在操作员工作站上。

4、控制系统配置图

图5控制系统配置图

二、立体仓库监控系统需求分析及功能

（一）立体仓库监控系统需求分析（需要沟通）

（二）立体仓库信息系统各部分功能及现场设备连接

1、现场系统功能

（1）服务器采用DellPowerEdge1900Server的标准计算机服务器，采用机架式安装以节省安装空间及便于维护和管理。

服务器的功能包括数据库管理、系统维护、数据备份等。

（2）监控工作站可以实现仓库货物信息的管理、对立体仓库设备的工作控制和状态监控、作业信息的管理、货位的管理、用户的管理，并且完成有关交易、货物数据的检索、打印等仓库信息的管理。

此外，监控机可以实时显示控制系统当前的工作状态，例如堆垛机和输送机的运行、待机、故障等情况以及指令的执行情况。

（3）操作员工作站可以实现仓库货物的组盘、送货单的查询、在线控制指令生成、无线终端的通讯和指令确认，指令的执行等日常出入库作业的操作。

（4）固定条码扫描仪的功能：

当货物入库或出库时，读取托盘的并将结果送到监控管理系统。

该条码扫描仪还有盘库作用，自动盘库时，堆垛机对每一个货位进行扫描，自动读取货位上的托盘或料箱的条码信息。

（5）LED大屏幕显示屏的功能：

显示出入库状态、货位信息及故障信息。

2、现场设备连接及甲乙双之间的协调

三、系统作业说明及界面简介

（一）出入库工作流程

库作业主要有入库作业、库搬移、空盘作业、出库作业等组成。

下面，详细给出各种作业的定义及详细工作流程。

（需要说明的是界面中绿色的边框表示每种作业的界面区域，红色的标注表示作业过程中的步骤提示）

1、组盘规则和货位分配原则的设计

（1）组盘规则

A.自动组盘和批量注册

系统自动分解货单完成组盘和批量注册。

本法适用于一个托盘只放相同规格的同一种货物，大批相同货物默认简化登记过程。

实现要点：

a.自动组盘是指：

同种、同规格的货物在本系统注册、形成任务单之后，由系统自动分解为若干个整盘，或分解成若干个整盘和一个未满托盘的任务分解过程。

整盘数量（安全限额）指的是在保证安全的情况下，单个托盘能够存放的同规格同种货物的最大数量或质量（实际上是由托盘和货架设计的额定载货重量和体积决定的）。

某种货物的整盘数量由贵根据实际情况进行定义。

b.系统根据入库货物的总数量自动分解任务，仓库操作员根据系统分解任务的情况完成组盘；

c.根据组盘情况录入每条任务的托盘号，建立货物和托盘之间的一一对应的关联关系。

B.人工手动组盘和注册

人工手动组盘和注册，本法适用于数种物料同时组盘及采用条码扫描仪逐项清点或没有条码的货物人工录入数据的情况。

实现要点：

a.人工手动组盘注册：

由仓库操作员将拟定入库的货物逐个装盘，人工录入数据完成组盘和注册的任务分解过程。

b.实现步骤是，用条码扫描仪扫描货物条码，录入货物基本信息，计算机给出默认的装盘数量，如实际装盘数量不同，可以修改，确认基本信息后，扫面托盘条码，分配托盘号，最后再扫描货物条码，进行确认，如此托盘上还需放其它货物，再执行以上过程，组盘完成后，最后确认，建立货物和托盘之间的一一对应的关联关系。

对于没有条码的货物，也可手动录入信息，手动确认。

（2）货位分配原则

对于同一仓储区的货物，货位分配原则为由近及远，由下及上。

2、入库

入库包括：

空盘入库、普通货物入库、特殊货物入库、暂存货物入库等作业过程。

本系统的入库界面如下图所示：

（1）空盘入库

空盘入库是指没有放任货物的空托盘直接入库的过程。

对于空盘入库直接选择存储区、巷道、工作台、源地址和目的地址，可直接生成指令。

（2）普通货物入库

货物采购部门将采购的货物送到仓库，仓库操作员根据采购的货物生成入库单。

根据采购货物的规格及数量和默认的组盘规则及货位分配原则，确定如组盘，并自动生成指令。

A．选择存储区、工作台及存货单位

指定这批货物放在那个仓储区（虚拟），将从哪个工作台进入，为哪个公司的货物；

B．生成入库单

输入货物品名编号，数量等信息，并选择供应商（货物种类及供应商必须是已经进行过登记的），添加到入库单。

C．生成任务

货物添加到入库单完成后，系统根据默认的组盘规则，确定组盘的数量，即指令的数量；组盘规则为一个托盘只能放一种货物，实现定义每种货物的满盘数量。

生成任务前可以设定生成入库任务的规则，有任务优先和指定巷道。

D．发送任务

确定托盘条码，完成组盘，系统根据规定的货位分配原则分配货位，并生成指令；

默认的货位分配原则是在同一仓储区按由近及远，由下到上，优先级组建降低的原则。

任务发送完毕后，保存入库单。

E．入库作业完成

生成的指令进入指令队列，系统根据定义的指令执行顺序执行指令；规则为出库优先和顺序执行托盘放入指定货位以后，数据库都有相应数据更新，确认该托盘已经入库。

（3）特殊货物入库（与甲沟通）

（4）暂存货物入库（需要与甲进一步沟通）

（5）整盘入库和添加入库

根据具体情况的不同，生成的指令有可能为整盘入库或添加入库。

下面给出整盘入库和添加入库的详细定义。

整盘入库：

托盘上要放的货物达到规定的整盘要求，再将货物入库为整盘入库。

添加入库：

原来托盘上的货物没有满盘，补充部分货物后再入库。

3、库搬移

（1）库搬移：

将货架上某一托盘及其上的货物从一个位置搬移到另一个位置，实际上是货物物理位置的变更。

（2）库搬移的意义：

可以人为的调整仓库货物的存储状况，使仓库的货物分配更加合理，从而使货物的出入库比较便。

（3）库搬移直接选择存储区、巷道、工作台、源地址或目的地址，可直接生成指令。

巷道选择、作业类型及地址选择

4、出库

出库包括：

空盘出库、普通货物出库、特殊货物出库、暂存货物出库等。

本系统的出库界面如下图所示：

下面给出各种出库作业的工作流程：

（1）空盘出库

空盘出库是指没有放任货物的空托盘直接出库的过程。

对于空盘出库直接选择存储区、巷道、工作台、源地址或目的地址，可直接生成指令。

（2）货物出库

仓库操作员根据取货单位提供的需出货的种类和数量，生成货物出库单，系统根据生成出库单的货物种类和数量，自动选择出货货位并生成指令。

A.选择存储区、工作台及存货单位

指定这批货物放在那个仓储区（虚拟），将从哪个工作台进入，为哪个公司的货物。

B.生成出库单

输入货物品名编号，数量等信息，并选择领货单位（货物种类及领货单位必须是已经进行过登记的），系统自动生成出库单号，将出库货物添加到出库单。

C.生成任务

货物添加到出库单完成后，系统根据定义的出货规则，自动寻找货位，并生成出库指令。

出货规则为按距保质期的先后出货，距保质期近的先出，对于无保质的货物按先进先出的原则（为不按由近及远的原则）。

生成任务前可以设定生成入库任务的规则，有任务优先和指定巷道。

D.发送任务

确定生成的出库指令无误后，将指令发送到指令列表，等待执行。

任务发送完毕后，保存出库单。

E．出库作业完成

生成的指令进入指令队列，系统根据定义的指令执行顺序执行指令；（规则为出库优先和顺序执行）货物托盘送到指定工作台后，数据库都有相应数据更新，确认该托盘已经出库。

（3）特殊货物出库（和甲沟通）

（4）暂存货物出库（需要与甲进一步沟通）

（5）整盘出库和拣选出库

根据具体情况的不同，生成的指令有可能为整盘出库或拣选出库。

下面给出整盘出库和拣选出库的详细定义。

整盘出库：

托盘上要放的货物达到规定的整盘要求，再将货物出库为整盘出库。

拣选出库：

从托盘拣出部分货物后再入库，实际上包括一个出库过程和一个入库过程。

（二）系统的主要作业流程图

1、入库作业流程

图6入库作业流程图

2、出库作业流程

图7出库作业流程图

3、空盘入库作业流程

图8空盘入库作业流程图

4、空盘出库作业流程

图9空盘出库作业流程图

5、库搬移作业流程

图10库搬移作业流程图

四、系统软件功能模块

（一）立体仓库监控系统的软件功能模块

图9软件功能模块

（二）监控系统的软件模块及详细功能

子系统

模块名称

提供功能

备注

系统查询

货位直观图

系统以图形的式显示仓库货位的分布情况，货位的使用情况并可浏览指定货位的信息。

库存查询

根据用户选择的查询条件（按所有数据项分别查询）对库货物信息进行查询浏览。

货位查询

用户可以对库货位的信息进行浏览查询。

仓库使用情况统计查询

系统对货位的使用量进行统计，显示仓库货位的使用情况。

出入库单查询

提供对数据库中所有已保存的货单的查询功能

盘点表查询

提供对数据库中所有已保存的盘点明细表和盘点总表的查询功能。

指令查询

用户对出入库作业指令的执行情况进行查询。

出入库管理

货物入库管理

完成货物入库的一系列管理流程，并生成入库指令。

（详细请见入库工作流程）

货物出库管理

完成货物出库的一系列管理流程，并生成出库指令。

（详细请见出库工作流程）

手动录入数据

用来处理在系统脱机情况下，仓库操作员

货物信息管理

根据用户选择的条件，对库货物进行盘点，生成库存产品的盘点表。

空盘出入库及库搬移管理

完成空盘出入库及库搬移指令的生成。

作业指令执行调度管理

按定义的执行规则以一定的优先级在未执行指令列表中取指令执行，并监控指令的执行情况。

统计报表

库存盘点

实现指定月份库存情况盘点，可根据不同仓库，不同代管公司进行盘点并生成盘点报表。

出入库统计

实现对当日和一段时间货物的出入库统计和报表的生成。

系统管理

操作员密码修改

系统登录用户对自己帐户的密码进行编辑和修改。

客户资料维护

提供对“货物供应商”，“货物提取单位”及“货物代管公司”的查询、添加、修改、删除功能。

货单标志符/预警

用于设置出入库单的类别码。

设置食品保质期预警时间间隔。

仓库主管首手册

该模块只有仓库主管可以使用并进行相关设置，可进行操作员信息管理和存储区域设置

校正系统时间

用于校正系统时间。

系统设置

用于设置系统连接的条码仪。

操作员离站登陆

在不退出系统的情况下，允操作员退出登录，退出后相应的操作权限被取消，此时，可再次登陆或切换操作员。

系统帮助

日志管理

系统事件日志

操作员可从系统事件日志窗口查询一段时间系统异常事件的发生情况。

系统通讯日志

操作员可以在该窗口查询一段时间所有监控机与下位设备的通讯情况。

系统故障日志

操作员可以使用该模块查询一段时间所有堆垛机和输送机发生的故障，并可显示详细信息。

操作员日志管理

系统对用户执行的所有作业进行记录，跟踪。

数据备份

数据备份

用户设置系统备份的日期和时间，系统定时对系统数据进行备份。

数据导出

用户可以将数据导出到指定的位置。

数据导入

系统出现故障，系统可以将备份的数据导入，进行系统恢复。

设备监控

堆垛机运行状态监控

对堆垛机运行的状态进行显示。

输送机运行状态监控

对输送机运行的状态进行显示。

条码仪监控

用于连接条码仪，并监控工作状态

LED条屏控制

用于给LED条屏发送操作引导信息。