本文對離散制造企業(yè)適用的數(shù)字化物流揀選系統(tǒng)進行了介紹，指出了其關(guān)鍵技術(shù)，并具體分析了該系統(tǒng)的技術(shù)線路、業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)平臺和系統(tǒng)軟件組成及功能。

　　數(shù)字化、倉儲管理、物流、WMS、WCS、DPS

　　離散制造業(yè)最典型的特點是“多品種、小批量、多研發(fā)、少批產(chǎn)”，以及生產(chǎn)管理與生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)量龐大、多變等，導(dǎo)致工藝復(fù)雜，過程離散。對于離散制造業(yè)來說，不同企業(yè)間的差別很大，因此很難形成產(chǎn)品化的數(shù)字化解決方案。離散制造企業(yè)數(shù)字化建設(shè)，應(yīng)以數(shù)字化的設(shè)計、試驗和仿真為基礎(chǔ)，解決生產(chǎn)數(shù)據(jù)源建設(shè)的問題，以最終獲得數(shù)字化制造的成果。因此其數(shù)字化建設(shè)工作需要從生產(chǎn)線基層做起。

　　但是從我國傳統(tǒng)制造業(yè)狀況來看，大多數(shù)企業(yè)仍還處于計劃經(jīng)濟時代的傳統(tǒng)管理模式，如生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集受到人為因素的影響大，加上工藝過程的調(diào)整、計劃經(jīng)常變更，使得物流不連續(xù)，時常發(fā)生物流“瓶頸”。制造過程中物流、倉儲等資源管理由于缺乏數(shù)字化技術(shù)與系統(tǒng)的支持而過于依賴人工，使物流無法真正做到與計劃和工藝層面的信息流統(tǒng)一，造成企業(yè)制造信息系統(tǒng)在數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)控制層面上的缺陷，導(dǎo)致信息“孤島”，甚至成為企業(yè)數(shù)字化、信息化的瓶頸。

　　導(dǎo)致這種狀況的原因主要是基礎(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)源建設(shè)問題、管理信息系統(tǒng)與自動化實時數(shù)據(jù)的集成問題、自動化裝備與管理系統(tǒng)的集成問題和計劃、工藝等信息流與物流的一致性協(xié)作問題，歸根到底就是物料管理、物流控制與生產(chǎn)協(xié)作的問題。所以，促進工業(yè)化與信息化融合，提升企業(yè)信息化水平的內(nèi)外部需求，使得制造企業(yè)必須盡快提升物流管理水平，改進業(yè)務(wù)流程，將物料管理、物流管理和生產(chǎn)管理相結(jié)合，形成跨職能、跨業(yè)務(wù)、跨部門的制造大流程，從本質(zhì)上解決企業(yè)內(nèi)部制造過程供應(yīng)鏈管理存在的問題。本文介紹的數(shù)字化物流揀選配送系統(tǒng)

　　數(shù)字化物流揀選配送系統(tǒng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

　　數(shù)字化物流揀選配送系統(tǒng)包括數(shù)字化物流揀選配送系統(tǒng)平臺，數(shù)字化物流倉庫管理軟件，數(shù)字化物流倉庫控制軟件，數(shù)字化物流揀選設(shè)備控制軟件，生產(chǎn)制造、工藝、計劃、供應(yīng)等管理系統(tǒng)相關(guān)接口，倉儲物流存儲設(shè)備、倉儲物流揀選設(shè)備。其關(guān)鍵技術(shù)有：
　　
　　1.揀選策略建模技術(shù)

　　根據(jù)制造業(yè)行業(yè)特點，研究裝配零件數(shù)量、工序數(shù)量、每道工序零件數(shù)量分布特點及規(guī)律，建立數(shù)學模型，進行揀選策略優(yōu)化，以達到降低庫存、縮短生產(chǎn)準備周期的目的。模型假設(shè)：

　　（1）一個訂單至少包含一個物品；

　　（2）每條揀選路徑完成多個揀選訂單，為了避免二次分揀，每批訂單個數(shù)為定值；

　　（3）為了保持訂單的完整性，訂單不允許分割；

　　（4）每一揀選物品對應(yīng)唯一的揀選貨位，即物品與貨位一一對應(yīng)；

　　（5）揀選人員行走速度固定；

　　（6）訂單所購商品均不缺貨；

　　（7）所有的訂單超過規(guī)定的提前期開始揀選貨物，都需要付出相應(yīng)的提前期成本；

　　（8）訂單的分揀順序不影響送貨順序；

　　（9）行走成本系數(shù)、揀選成本系數(shù)、提前期成本系數(shù)分別為固定值；

　　（10）根據(jù)訂單的變化特性，每天可以進行多次分批計算；

　　（11）每個訂單貨品的容量不超過一個周轉(zhuǎn)箱的容量。

　　綜合考慮揀選路徑、揀選訂單相似性、訂單提前期3個方面的因素，運用運籌學中的圖論和動態(tài)規(guī)劃法對揀選路徑優(yōu)化，建立以降低揀選成本為目標的數(shù)學模型，使得到的結(jié)果和可操作性達到較好的平衡。

　　2.網(wǎng)絡(luò)節(jié)點熱插拔技術(shù)

　　系統(tǒng)中涉及到的硬件設(shè)備較多，所有設(shè)備都需要通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，另外一些電器元件需要穩(wěn)定的電壓來正常工作，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的插拔會直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定。在深刻分析了網(wǎng)絡(luò)通訊特點、剖析了系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)后，通過采用多線程技術(shù)和自動識別技術(shù)，增加通斷監(jiān)視線程，同時采用數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理機制，從而可以解決數(shù)據(jù)線在不同端口插拔時候數(shù)據(jù)可能丟失的問題。具體應(yīng)用在如揀選配送車上，如果通過有線連接，因為車是隨時移動的，采用拖纜會造成線路纏繞，而通過航空插頭，隨時可以拔下插上，保證了通訊數(shù)據(jù)不會丟失。

　　3.軟硬件接口標準化技術(shù)

　　包括揀選配送系統(tǒng)標準功能和模塊界面劃分、界面數(shù)據(jù)交換接口標準化、界面硬件接口標準化、制定相應(yīng)標準和規(guī)范。定義揀選配送系統(tǒng)標準功能，在選配完使用本企業(yè)的相關(guān)硬件和軟件部分后，系統(tǒng)立即生成相關(guān)規(guī)范化的接口。存儲設(shè)備與揀選設(shè)備、揀選設(shè)備與配送設(shè)備、硬件設(shè)備與軟件、揀選配送軟件與企業(yè)目前存在的軟件間都會生成標準格式的接口。此接口結(jié)構(gòu)簡單明了，使對接雙方在最短的時間內(nèi)能夠連接在一起，減少各自的二次開發(fā)成本。

　　方案示例

　　1.技術(shù)路線

　　2.系統(tǒng)拓撲圖

　　在物流揀選配送系統(tǒng)平臺下，根據(jù)生產(chǎn)工位上實際需要的計劃，下發(fā)給不同的存儲設(shè)備，存儲設(shè)備中缺料的，系統(tǒng)自動將缺料信息發(fā)送給物資供給單位。物料通過不同的輸送設(shè)備按照不同的需要進行供給，在存儲設(shè)備中根據(jù)物料的大小、類型，通過不同的揀選方式揀選出來，然后再統(tǒng)一配送到生產(chǎn)工位上。

　　3.系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

　　廠級計劃部門按照公司年生產(chǎn)任務(wù)制定生產(chǎn)計劃，工藝部門針對公司的工藝文件擬制配套卡片，車間將工藝數(shù)據(jù)與生產(chǎn)任務(wù)結(jié)合后下發(fā)車間生產(chǎn)計劃。中央倉庫按照車間生產(chǎn)計劃來準備相應(yīng)的物料，按照不同的車間分發(fā)到不同的零件庫房，零件庫房通過電子標簽輔助系統(tǒng)進行配套揀選，揀選完畢后，統(tǒng)一配送到生產(chǎn)工位。

　　4.系統(tǒng)平臺

　　物流揀選配送系統(tǒng)平臺對于不同軟件、硬件按標準化和模塊化進行開發(fā)，最終形成可搭配的公共平臺。針對不同的客戶需求，可以進行搭配組合。對于系統(tǒng)的功能服務(wù)可以選擇搭配，對于系統(tǒng)中涉及到的硬件系統(tǒng)也可進行選擇性搭配。這也可以減少軟件開發(fā)成本，同時也更適用于不同性質(zhì)的企業(yè)。

　　5.系統(tǒng)軟件

　　（1）數(shù)字化物流倉庫管理系統(tǒng)

　　數(shù)字化物流倉庫管理系統(tǒng)（Warehouse Management System，簡稱WMS）是面向庫存管理的數(shù)據(jù)管理軟件，功能包括實際庫存處理，如收貨、退貨和庫存調(diào)整。通過數(shù)據(jù)的實時錄入，能保證數(shù)據(jù)即時更新和準確性，能夠定義并管理復(fù)雜的倉庫機構(gòu)，可以將倉庫分為不同的物理或邏輯單元，例如貨架區(qū)和存儲區(qū)。還可以隨機地組織和管理，系統(tǒng)可利用已定義的策略提示用戶貨物應(yīng)存放的區(qū)域，貨物應(yīng)從哪些區(qū)域取出。并能夠提供物料的過期、檢修以及庫存限量自動提示報警。還能完成存儲所有相關(guān)的貨物、用戶、人員等信息的功能。

　　（2）數(shù)字化物流倉庫控制系統(tǒng)

　　數(shù)字化物流倉庫控制系統(tǒng)（Warehouse Control System，簡稱WCS）是監(jiān)督控制自動化庫房設(shè)備的軟件，包含作業(yè)和通信管理，監(jiān)控操作負責接收出入庫的任務(wù)信息，并進行分解處理，再通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到相應(yīng)的自動化倉儲設(shè)備上，同時通過網(wǎng)絡(luò)采集設(shè)備信息對設(shè)備進行實時監(jiān)控。WCS系統(tǒng)包括對自動化立體庫、智能回轉(zhuǎn)庫、電子標簽庫的控制，具體功能模塊包括作業(yè)調(diào)度、作業(yè)監(jiān)視、故障管理、設(shè)備狀態(tài)管理、單步調(diào)試、動畫模擬和通訊管理模塊等。

　　WCS系統(tǒng)是倉庫自動化作業(yè)的組織調(diào)度核心，能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控。根據(jù)管理軟件自動分配好的作業(yè)地址信息，按運行時間最短、作業(yè)間的合理分配等原則，對作業(yè)順序進行優(yōu)化排定，數(shù)據(jù)處理后向輸送機等主要機電設(shè)備的控制器分發(fā)作業(yè)命令。系統(tǒng)實時接收控制級的信息反饋，并對主要設(shè)備的運行位置、作業(yè)狀態(tài)、貨位占位情況、運行故障等狀態(tài)信息進行動態(tài)顯示。具體描述如下：

　　1）任務(wù)分解與處理：負責將任務(wù)分解到網(wǎng)絡(luò)上并等待自動化設(shè)備處理任務(wù)。

　　2）可以手動調(diào)整聯(lián)機隊列，在形成聯(lián)機隊列后可以通過調(diào)整來實現(xiàn)某種貨物的預(yù)先出/入庫。

　　3）顯示系統(tǒng)的工作方式：聯(lián)機、自動、手動。

　　4）顯示設(shè)備的當前位置。

　　5）顯示設(shè)備的作業(yè)狀態(tài)：空閑，運行。

　　6）顯示設(shè)備的通訊狀態(tài)。

　　7）對于故障報警，提供詳細的報警信息，來說明和建議解決措施。

　　8）通訊設(shè)置：對網(wǎng)絡(luò)通訊進行設(shè)置。

　　（3）數(shù)字化物流揀選設(shè)備控制系統(tǒng)

　　數(shù)字化物流揀選設(shè)備控制系統(tǒng)（Digital Picking System，簡稱DPS）是對自動化立體倉庫及智能回轉(zhuǎn)庫貨柜的揀選設(shè)備、車載終端設(shè)備、智能助力式小車、傳輸線等輸送設(shè)備進行控制管理的軟件。DPS系統(tǒng)是整合不同形式的倉庫，選擇不同形式的揀選設(shè)備，通過條碼技術(shù)、RFID技術(shù)、電子標簽技術(shù)按照生產(chǎn)訂單進行揀選出庫工作。其功能包括自動化立體倉庫及智能回轉(zhuǎn)庫貨柜的揀選控制、對車載終端搭配指示燈進行控制、對智能助力式小車進行控制、對數(shù)字化傳輸線進行控制等。

　　（4）生產(chǎn)制造、工藝、計劃、供應(yīng)等管理系統(tǒng)相關(guān)接口

　　數(shù)字化物流揀選配送系統(tǒng)必然涉及到和企業(yè)的其他軟件系統(tǒng)的對接，需要與其他系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)往來，因此需要開發(fā)不同的接口。車間級計劃與控制信息以共享平臺C/S、B/S方式，實現(xiàn)車間生產(chǎn)作業(yè)計劃的下達、控制執(zhí)行、工藝更新，因此在信息流的環(huán)節(jié)需要與生產(chǎn)制造、工藝、計劃、供應(yīng)等多個軟件系統(tǒng)進行接口開發(fā)。

　　數(shù)字化物流揀選配送系統(tǒng)涉及到和企業(yè)的其他軟件系統(tǒng)進行無縫對接，包括企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、供應(yīng)鏈管理（SCM）、計算機輔助工藝過程設(shè)計（CAPP）。生產(chǎn)制造、工藝、計劃、供應(yīng)等管理系統(tǒng)相關(guān)接口（Warehouse Equipment Interface簡稱WEI）主要有：研制計劃與倉庫管理系統(tǒng)接口、研制工藝與倉庫管理系統(tǒng)接口、研制供應(yīng)管理系統(tǒng)與倉庫管理系統(tǒng)接口、研制生產(chǎn)計劃與倉庫管理系統(tǒng)接口。數(shù)字化物流揀選配送系統(tǒng)立志于開發(fā)出標準版本接口，針對不同形式的軟件采用統(tǒng)一的接口形式，使后期二次開發(fā)周期縮短，保證系統(tǒng)間無縫對接。