• 基于物聯網的倉儲自動化探究

    2022-01-12 10:46| 發布者: www.artist-contribution.com| 查看:

    摘要: 隨著現代化電子商務的發展, 物流倉儲技術越發重要, 而傳統的半自動化倉儲系統已經無法滿足新的要求, 基于物聯網技術的倉儲自動化技術是新的發展方向, 它將物聯網技術應用于倉儲之中, 在信息編碼、產品檢索、倉儲網絡等方面極大地改進了倉儲技術, 實現了更高程度的自動化倉儲, 且更為智能化, 其與人的交互也 ...

    1 物聯網與倉儲自動化概述

    物聯網技術是指現實物體之間通過網絡連接, 從而可以進行信息交互的技術, 它是互聯網的高級階段, 其基本的技術基礎是計算機技術以及自動控制技術。雖然其思想很早就已經有了, 但直到21世紀初, 物聯網的概念才被麻省理工學院提出, 隨著近些年信息化的發展, 物聯網技術有了質的飛躍。就其實現方式來說, 基本上從三個層面模仿人類智能化交互, 一是感知層, 二是網絡層, 三是應用層。
    倉儲技術歷史悠久, 從最早的簡單儲存到現今的智能化倉儲, 經過了多個階段的發展, 自工業革命以來, 簡單的機械設備被用于倉儲技術之中, 這個階段主要是解決搬運以及轉移的問題, 后來隨著自動控制技術的發展, 倉儲中出現了電氣化的自動控制, 實現了簡單的標記式控制, 使整個系統較為整齊, 較之前有很大的進步。進入21世紀, 隨著計算機技術的發展, 整個科技行業邁向信息化, 倉儲系統也獲得了較大發展, 尤其是近些年基于物聯網技術的智能化倉儲系統, 可以說顛覆了以前的倉儲技術, 這得益于現代化電子商務及物流的發展?,F代化智能倉儲系統可以對產品進行自動識別編碼、儲存、監控、調取等一站式操作, 極大地簡化了倉儲流程, 使其更為智能簡潔?;谖锫摼W技術, 智能倉儲中產品及設備之間可以通過網絡聯系起來, 這在技術上主要依賴于傳感器技術和網絡構建技術, 當需要對產品進行操作時, 指令可以通過網絡傳輸至操作層, 從而快速地做出反應, 以實現高程度的自動化過程[1]。

    2 基于物聯網的倉儲技術

    2.1 信息編碼分類技術

    信息編碼技術是指對貨物進行一定的標記識別以有效對其管理的技術, 較早的有條形碼標記技術, 現今流行的有二維碼技術以及RFID技術。
    二維碼技術是通過幾何圖形來識別標記的技術, 它一般是讓一些圖形分布在黑白相間的平面上儲存信息, 現代電子商務及物流中二維碼技術使用非常廣泛, 已經成為生活中不可獲取的東西。在智能倉儲中, 二維碼技術也被廣泛用于貨物的標記以及排列。二維碼技術的特點是編碼范圍寬且保密性非常強, 同時其讀寫速度很快, 優勢比較明顯。
    RFID技術是通過射頻技術來實現信息識別的一種技術, 它是非接觸式的, 它的優勢在于體積小、壽命長、可靠性強, 同時其容量比較大, 可以長時間重復使用。RFID技術使用非常靈活, 可以快速讀寫并且不受到目標移動的影響, 而且可以同時對多個目標進行識別。這些優勢使得RFID技術大范圍應用于現代化物流及制造領域, 在智能倉儲中非常普遍, 從效率上講, 它可以有效地提高編碼標記速度, 從商業成本上講, 它可以很大程度上降低貨物管理的成本, 另外它還可以關聯物流和制造業的關系, 使得二者的匹配更為順暢[2]。
    在物流系統的具體操作中, 可以通過二維碼技術實現以下功能, 首先是掃描物流的客戶訂單, 獲取物流信息, 然后將訂單信息傳輸至控制端, 控制端下達指令, 開始掃描訂單配貨碼以及驗收碼等, 快速地將這一物流信息儲存, 等待貨物調撥的通知。在倉儲碼應用方面, 鑒于所錄信息較為簡單, 一般都是文字數字等, 而且容錯率要求較高, 所以可以采用簡單的一維碼來實現有關信息的查詢。倉儲標記碼一般包括存儲、倉儲位置等, 倉儲位置編碼是編碼的重點, 倉位編碼一般標記在倉庫較為明顯的位置, 工作人員可以通過對其掃描獲取當前倉庫中貨物的陳放信息, 從而提高整個工作效率。具體來說, 可以通過倉儲位置編碼掃描實現對貨物位置信息的快速掃描, 通過對存儲單元編碼掃面以獲取貨物的身份編碼信息。

    2.2 立體智能倉庫

    立體化智能倉庫是倉儲系統的重要組成部分, 是利用存儲設備構建存儲倉庫的技術。它利用計算機技術, 在物聯網的基礎之上構建集存取、管理、監控為一體的自動化倉庫, 其硬件設施主要包括貨架、通道、貨物起重機及叉車, 另外還包括一定的控制和管理系統。系統利用相關軟件來對貨物進行調配, 可以實現訂單到出貨的高自動化運行。就目前來看, 立體化倉儲系統有以下幾個關鍵因素應該重視。
    首先是重力式的貨架系統, 此系統需要考慮到托盤的位置以及托盤運動的方式, 需要考慮到托盤運動時整個設施的重量。
    其次是安全分離器, 對于重力式倉庫來說, 安全分離器非常重要, 它可以避免后入的貨物對前面的貨物產生累計的壓力, 由此不至于影響到貨物的調取。
    最后在自動化倉儲中, 相關硬件設備的角度選取也是值得注意的問題, 角度不合適將會影響到倉庫的正常運行, 角度過大時整個倉庫的空間差會增大, 當角度太小時可能會造成貨物中途停止, 從而影響整個系統的正常運行。

    3 控制及信息系統

    網絡平臺的構建是智能倉儲系統的重中之重, 基于物聯網的網絡平臺可以實現倉儲系統各部件之間的信息交互, 從而使得整個系統中的貨物無時無刻不在掌握之中, 各個部件之間也可以根據具體的情況進行配合, 共同完成對貨物的整體性控制。
    要構建倉儲的控制系統, 首先要明確倉庫中貨物以及相關設備的形狀、位置等信息, 必須從空間上對其進行規劃, 以形成井然有序的排列。
    譬如貨物的分類及排序, 需要同運輸帶以及移載設備進行綜合考慮?;谏鲜鰡栴}, 智能倉儲的控制系統一般采用一對多的控制模式, 硬件上采取主控制板+多個終端的配置, 主控制板總攬整個系統的數據信息, 經過一定的數據分析處理之后, 以指令的方式將命令傳輸至終端, 從而帶動整個控制系統的工作。
    控制主板一般采用無線通信的方式來工作, 在硬件上可以搭載一個無線通信模塊以及一個WiFi模塊, 然后通過無線網絡與各個終端進行通信, 而主控制器可以直接連接到服務器端, 并且可以直接通過PC機訪問云端, 此時主服務器端也可以隨時查看各個終端部件的工作狀況, 并予以動態的調控, 至此就形成了主服務器—主控制端—終端的控制架構, 可以有效地對整個倉儲系統進行控制。
    在相關設備的具體選擇方面, 一般小型的倉庫在無線通信模塊上可以選擇RF模塊, 對于比較大的倉儲系統, 則可以選擇433M等通信模塊;控制板選擇方面應該主要考慮穩定性和成本兩個方面, 一般情況下選擇常規的STM32單片機系統即可。
    對于貨物堆放位置的控制, 一般可以采用RFID標簽結合讀寫器來實現, 如此可以測試相關位置點的距離, 對于多位置點來說, 可以設置三角式的RFID讀寫器來對其進行可視化監管。當貨物正在被傳輸時, 需要注意排序的問題, 要避免出現多個貨物混亂的情況, 此時應該通過相關傳感器對其進行檢測, 并將信息傳輸至控制端, 以實現有序的調配[3]。

    4 倉儲自動化發展前景

    倉儲技術總體上來說向著智能化、模塊化、可靠化發展。
    首先倉儲是建立在現代物流技術之上的, 這決定了它的實踐來源于現代化電子商務, 其本身就與現代信息智能有很大的聯系, 隨著現代貿易信息化不斷加強, 倉儲首先會向著智能化發展, 它是保證其他行業得以順利進行的關鍵基礎之一, 從商業的角度來看, 物流是主要成本之一, 智能化意味著成本的減少以及人力物力的解放。
    其次智能化倉儲將會走向模塊化, 物聯網及人工智能其底部技術比較復雜, 而對于物流來說, 人們并不關系其原理, 而在意其效果, 因此為了實現更為簡潔高效的人機交互, 有必要將其模塊化, 即將一批相似的技術聚集在一起, 形成一個個可以直接操作的模塊, 如此可以極大地提升工作效率。
    就物聯網的具體技術而言, 現今狀況下傳感器技術的缺陷在于不能很好地實現實時動態監控, 而網絡端不夠順暢, 現今5G技術將投入商用, 預計會為整個網絡平臺帶來大的變革, 在物聯網的應用端, 智能運輸機及立體倉儲的發展將會帶動整個倉儲系統的發展[4]。