一种智能库房系统以及智能库房管理方法

摘要

本发明提供一种智能库房系统以及智能库房管理方法，涉及智能库房技术领域。方法包括：当接收到卡车到货的指令后，通过到货卸车模块将卡车上的货物卸载至检验区；当接收到检验区发送的货物扫描指令后，根据扫描到的货物的种类，通过手搬件入库转运模块或者叉车件入库转运模块，将货物存储至货物的种类对应的存储区；当接收到货物出库指令时，根据待出库的货物类别，通过出库模块将待出库的货物转运至拣选站；当接收到空箱存储指令时，通过空器具管理模块将空箱运输至暂存区，当接收到返空需求指令时，通过空器具管理模块将暂存区的空箱出库装车。采用本发明，可以不改变老旧库房的基建结构，控制成本，且应用自动化设备，提升自动化程度。

说明书

技术领域

本发明涉及智能库房技术领域，特别是指一种智能库房系统以及智能库房管理方法。

背景技术

近年来，汽车物流行业存在着作业流程复杂、传统作业模式占比较大、自动化程度较低等主要问题。现有汽车零部件库房存储及拣选环节有大量的自动化设备可以选择，但库内转运环节相对仍保留大量的传统作业模式，由其老旧库房受客观库房条件影响，大量使用人工叉车进行装卸车及倒运作业。同时，受制于汽车零部件的标准化程度、零件种类过多等因素，入库环节未能进行有效的优化及技术升级。传统叉车作业工人，需要经过培训才能上岗作业。存在培养周期较长、离职率较高、补充较困难等问题。整体流程复杂，动线多。中间环节穿插部分人工进行扫描，存在大量人车混流情况。

发明内容

本发明实施例提供了一种智能库房系统以及智能库房管理方法，所述技术方案如下：

一方面，提供了一种智能库房系统，该智能库房系统包括：

入库接驳位、检验区、扫描装置、AGV运转车、中控系统、KTL分托拆垛区、六轴机械臂、输送线、立体库、KLT地面存储区、GLT地面存储区、GLT高架存储区、叉车、立库拣选站、KLT地面拣选站、GLT排序区、空箱存储区；

其中，中控系统用于实现任务的下发、设备的管控以及AGV运转车的调度；

所述智慧库房系统实现的模块包括到货卸车模块、手搬件入库转运模块、叉车件入库转运模块、出库模块以及、空器具管理模块。

可选地，中控系统对AGV运转车进行调度包括：

所述中控系统将任务分配给AGV运转车，确定各AGV运转车的作业顺序，选择任务的各作业位置作为空间节点，对时间进行离散化，构建位置-时间时空网络模型；

基于双层时空网络模型和拓扑模型，描述多AGV运转车的干扰问题，从时间以及空间两个角度解决多AGV运转车的路径优化问题。

一方面，提供了一种智慧库房管理方法，所述智慧库房管理方法由上述智慧库房系统实现，所述方法包括：

当接收到卡车到货的指令后，通过到货卸车模块将卡车上的货物卸载至检验区；

当接收到检验区发送的货物扫描指令后，根据扫描到的货物的种类，通过手搬件入库转运模块或者叉车件入库转运模块，将货物存储至货物的种类对应的存储区；

当接收到货物出库指令时，根据待出库的货物类别，通过出库模块将待出库的货物转运至对应的拣选站；

当接收到空箱存储指令时，通过空器具管理模块将空箱运输至对应的暂存区，当接收到返空需求指令时，通过空器具管理模块将暂存区的空箱出库装车。

可选地，所述当接收到卡车到货的指令后，通过到货卸车模块将卡车上的货物卸载至检验区，包括：

通过叉车将卡车上的货物卸载送至AGV接驳位；

当接收到AGV搬运指令时，通过AGV运转车将货物从AGV接驳位转运至检验区。

可选地，所述根据扫描到的货物的种类，通过手搬件入库转运模块或者叉车件入库转运模块，将货物存储至货物的种类对应的存储区，包括：

当接收到检验区发送的货物的种类是立库件时，触发搬运指令整托搬运至立库入口，通过扫描装置扫描后确定立库件的尺寸，如果立库件的尺寸为标准尺寸，通过六轴机械臂拆托放在输送线上，如果立库件的尺寸为非标准尺寸，与母器具扫描绑定后，放在输送线上，存储至对应的立体库，完成入库作业；

当接收到检验区发送的货物的种类是地面KLT件，触发搬运任务送至地面零件工作站，调度AGV运转车携带托盘至工作站，将KLT件放在托盘上，扫描确认，存储至对应的KLT地面存储区，完成入库作业；

当接收到检验区发送的货物的种类是地面GLT件时，触发搬运任务通过AGV运转车将地面GLT件运至对应的GLT地面存储区，完成入库作业；

当接收到检验区发送的货物的种类是高架GLT件时，触发搬运任务通过AGV运转车将高架GLT件运至高架前接驳位，通过叉车从高架前接驳位叉运放置到对应的GLT高架存储区。

可选地，所述根据待出库的货物类别，通过出库模块将待出库的货物转运至对应的拣选站，包括：

当待出库的货物类别为立库件时，通过六轴机械臂将立库件放在输送线上，运输至对应的立库拣选站，拣选放到指定位置，并扫描确认，完成出库操作；

当待出库的货物类别为地面KLT件时，通过AGV转运车搬运至对应的KLT地面拣选站，拣选放到指定位置，并扫描确认，完成出库操作；

当待出库的货物类别为地面GLT件时，通过AGV转运车搬运至对应的GLT排序区，拣选放到指定位置，并扫描确认，完成出库操作；

当待出库的货物类别为高架GLT件时，通过叉车将高架GLT件从高架叉下，放置在AGV接驳位，通过AGV转运车搬运至对应的拣选站，拣选放到指定位置，并扫描确认，完成出库操作。

可选地，所述通过AGV转运车搬运至对应的拣选站，拣选放到指定位置，包括：

对待出库的货物进行排序；

接收车序信息后，AGV转运车将排序后的货物转运至排序工作站，根据出库指示拣选对应数量零件放在对应位置上，扫描确认后完成拣选作业。

可选地，所述通过空器具管理模块将空箱运输至对应的暂存区，包括：

当空箱为KLT类型的空器具时，通过输送线将空器具返回至库房，根据空器具的不同型号放置在对应的托盘上，并将空器具转运至对应的暂存区；

当空箱为GLT类型的空器具时，将空器具运输至出库接驳区，通过叉车将出库接驳区的空器具按照对应的型号转运至对应的暂存区；

可选地，所述当接收到返空需求指令时，通过空器具管理模块将暂存区的空箱出库装车，包括：

当接收到KLT类型的返空需求指令时，通过AGV转运车将需求型号对应的空器具搬运至备货区，根据需求数量拣选后出库装车；

当接收到GLT类型的返空需求指令时，通过叉车将需求型号对应的空器具搬运至备货区，根据需求数量拣选后出库装车。

可选地，AGV运转车由中控系统调度，包括：

所述中控系统将任务分配给AGV运转车，确定各AGV运转车的作业顺序，选择任务的各作业位置作为空间节点，对时间进行离散化，构建位置-时间时空网络模型；

基于双层时空网络模型和拓扑模型，描述多AGV运转车的干扰问题，从时间以及空间两个角度解决多AGV运转车的路径优化问题。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

上述方案中，在现有库房不进行大规模翻修的条件下，考虑到传统库房的高度、地面、电容等现状条件，布置该智能库房系统，在信息化的基础下，将可柔性布置、可高效运转、无环境改造的自动化设备引入到库房全流程环节，从而构建起可实现迅速迁移并快速应对柔性生产的智能物流，且成本较低，可以满足大部分库房应用借鉴。利用AGV转运替代传统工艺车辆作业模式，减少了工艺车辆行驶路径、降低了人车混流安全问题发生概率。实现AGV随机存储、货到人拣选模式。同时，实现AGV与立体库作业联动，提高整体作业效率。立体库前端、拣选出库端的作业AGV有效衔接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种智能库房系统流程图；

图2是本发明实施例提供的一种智能库房管理方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种空器具管理方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种AGV调度与AGV路径之间的框架示意图；

图5是本发明实施例提供的一种双层耦合模型的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种拓扑网络的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供了一种智慧库房系统，如图1所示，该智慧库房系统包括入库接驳位、检验区、扫描装置、AGV运转车、中控系统、KTL分托拆垛区、六轴机械臂、输送线、立体库、KLT地面存储区、GLT地面存储区、GLT高架存储区、叉车、立库拣选站、KLT地面拣选站、GLT排序区、空箱存储区。

该智慧库房系统实现的模块包括到货卸车模块、手搬件入库转运模块、叉车件入库转运模块、出库模块以及、空器具管理模块。

中控系统用于实现任务的下发、设备的管控以及AGV运转车的调度。

可选地，中控系统对AGV运转车进行调度可以包括：

中控系统将任务分配给AGV运转车，确定各AGV运转车的作业顺序，选择任务的各作业位置作为空间节点，对时间进行离散化，构建位置-时间时空网络模型；

基于双层时空网络模型和拓扑模型，描述多AGV运转车的干扰问题，从时间以及空间两个角度解决多AGV运转车的路径优化问题。

优选地，本发明中的AGV运转车为潜伏顶升式，导航方式为二维码导航，顶升高度60mm，电动举升形式。负载1000KG，具有前后防撞条检测及激光避障功能。额定空载运行速度可达1.8m/s，额定满载速度1.5m/s，位置精度±10mm。完全充电工作时间8h，完全放电后充电时长≤1.5h。已经可以替代传统工艺车辆对转运模式进行升级。同时，柔性与适配性较强，可以适应不同场景需求。并且在项目实施后仍可以通过算法开发对整体作业进行再升级优化。

本发明实施例中，在现有库房不进行大规模翻修的条件下，考虑到传统库房的高度、地面、电容等现状条件，布置该智能库房系统，在信息化的基础下，将可柔性布置、可高效运转、无环境改造的自动化设备引入到库房全流程环节，从而构建起可实现迅速迁移并快速应对柔性生产的智能物流，且成本较低，可以满足大部分库房应用借鉴。利用AGV转运替代传统工艺车辆作业模式，减少了工艺车辆行驶路径、降低了人车混流安全问题发生概率。实现AGV随机存储、货到人拣选模式。同时，实现AGV与立体库作业联动，提高整体作业效率。立体库前端、拣选出库端的作业AGV有效衔接。

本发明实施例提供了一种智慧库房管理方法，该方法可以由上述智慧库房系统实现。如图2所示的智慧库房管理的方法流程图，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：

步骤201、当接收到卡车到货的指令后，通过到货卸车模块将卡车上的货物卸载至检验区。

一种可行的实施方式中，卡车到货后，可以通过叉车将卡车上的货物卸载送至AGV接驳位。当接收到AGV搬运指令时，通过AGV运转车将货物从AGV接驳位转运至检验区，检验人员检查包装，与配送单进行核对，并进行入库扫描。

步骤202、当接收到检验区发送的货物扫描指令后，根据扫描到的货物的种类，通过手搬件入库转运模块或者叉车件入库转运模块，将货物存储至货物的种类对应的存储区。

一种可行的实施方式中，货物的种类可以分为立库件、地面KLT件、地面GLT件以及高架GLT件，其中，KLT(Small load carriers，小料箱)以及GLT(Large load carriers，大料箱)，通常来说小于600x400x280这个尺寸的都称为KLT，可以用手搬运；而大于这个尺寸的可以是GLT，GLT是规则的符合某种模数要求的大包装箱。

当接收到检验区发送的货物的种类是立库件时，触发搬运指令整托搬运至立库入口，通过扫描装置扫描后确定立库件的尺寸，如果立库件的尺寸为标准尺寸，通过六轴机械臂拆托放在输送线上，如果立库件的尺寸为非标准尺寸，与母器具扫描绑定后，放在输送线上，存储至对应的立体库，完成入库作业。

当接收到检验区发送的货物的种类是地面KLT件，触发搬运任务送至地面零件工作站，可以通过人工逐箱扫描后，调度AGV运转车携带托盘至工作站，将KLT件放在托盘上，扫描确认，存储至对应的KLT地面存储区，完成入库作业。

当接收到检验区发送的货物的种类是地面GLT件时，检验区扫描零件标识，触发搬运任务通过AGV运转车将地面GLT件运至对应的GLT地面存储区，完成入库作业。

当接收到检验区发送的货物的种类是高架GLT件时，检验区扫描零件标识，触发搬运任务通过AGV运转车将高架GLT件运至高架前接驳位，通过叉车从高架前接驳位叉运放置到对应的GLT高架存储区。

步骤203、当接收到货物出库指令时，根据待出库的货物类别，通过出库模块将待出库的货物转运至对应的拣选站。

一种可行的实施方式中，当待出库的货物类别为立库件时，通过六轴机械臂将立库件放在输送线上，运输至对应的立库拣选站，拣选放到指定位置，并扫描确认，完成出库操作。

当待出库的货物类别为地面KLT件时，通过AGV转运车搬运至对应的KLT地面拣选站，拣选放到指定位置，并扫描确认，完成出库操作。

当待出库的货物类别为地面GLT件时，通过AGV转运车搬运至对应的GLT排序区，拣选放到指定位置，并扫描确认，完成出库操作。

当待出库的货物类别为高架GLT件时，通过叉车将高架GLT件从高架叉下，放置在AGV接驳位，通过AGV转运车搬运至对应的拣选站，拣选放到指定位置，并扫描确认，完成出库操作。

可选地，上述通过AGV转运车搬运至对应的拣选站，拣选放到指定位置步骤可以包括：先对待出库的货物进行排序，当接收车序信息后，AGV转运车将排序后的货物转运至排序工作站，根据出库指示拣选对应数量零件放在对应位置上，扫描确认后完成拣选作业。

步骤204、当接收到空箱存储指令时，通过空器具管理模块将空箱运输至对应的暂存区。

一种可行的实施方式中，如图3所示，当空箱为KLT类型的空器具时，通过输送线将空器具返回至库房，人工将空箱从输送线拿下，根据空器具的不同型号放置在对应的托盘上，扫描箱型代码，触发搬运任务，将空器具转运至对应的暂存区。

当空箱为GLT类型的空器具时，人工触发搬运任务，将空器具运输至出库接驳区，通过叉车将出库接驳区的空器具按照对应的型号转运至对应的暂存区。

步骤205、当接收到返空需求指令时，通过空器具管理模块将暂存区的空箱出库装车。

一种可行的实施方式中，当接收到KLT类型的返空需求指令时，通过AGV转运车将需求型号对应的空器具搬运至备货区，根据需求数量拣选后出库装车。

当接收到GLT类型的返空需求指令时，通过叉车将需求型号对应的空器具搬运至备货区，根据需求数量拣选后出库装车。

需要说明的是，本系统的核心设备是智能AGV运转车运输，因此如何对设备的效率进行进一步提升，也是考虑的一项问题。经过整体分析流程环节，将AGV运行优化决策问题拆分为AGV调度与AGV路径决策两个子问题。两者关系如图4所示。

主要的技术难点有两方面：

①路径冲突识别：本项目的关键在于需要在建模中从时、空两个维度对各AGV运行路径中可能出现的冲突进行描述，并在算法求解过程中对其进行动态识别，避免同一时段内，多个AGV对某路段同时占用情况。

②调度方案与路径方案关联调整：基于路径冲突识别结果，本问题需要对相互冲突的AGV走行路径进行重新规划，确定新路径方案下的AGV走行时间，并基于调整后的路径方案对AGV调度方案进行关联调整。

针对上述问题使用双层时空网结构建立双层耦合模型，用以进行算法计算，如图5所示。

本发明中的AGV调度是将任务分配给AGV车辆，并确定作业顺序，并不直接指定具体的走行路径，从而有效地对AGV调度方案进行决策，确保完成所有的作业任务。针对AGV调度问题，选择任务的各作业位置为空间节点，并对时间进行离散化，构建“位置-时间”时空网络。

AGV路径优化是确定AGV在执行时仓库内具体的走行路径方案，并对多AGV间的路径冲突进行疏解。需要考虑路段干扰、节点干扰以及作业干扰。确定AGV的走行路方案时，需要从时、空两个角度对AGV间的干扰关系进行识别与疏解。本文在对时、空进行离散化的基础上，使用“位置-时间”时空网络，对多AGV路径优化问题进行量化描述。这样，构建拓扑网络进行算法描述，网络模型如图6所示。

本发明中的智能AGV运转车，能够通过系统进行路径规划、任务优先级排布及避障等功能。同时，因为通过外置接驳器具与叉车实现接驳，AGV相关参数需要满足周转器具作业要求。并且能够适应基本的库房作业环境，具备激光避障功能。这样，中控系统能够充分还原实际作业场景，通过系统及算法语言进行描述。基于双层时空网络模型和拓扑模型，能够准确的展示作业流程的各项节点及困难点。通过算法，对AGV的调度和任务指派起到优化指导作用。

本发明实施例中，在现有库房不进行大规模翻修的条件下，考虑到传统库房的高度、地面、电容等现状条件，布置该智能库房系统，在信息化的基础下，将可柔性布置、可高效运转、无环境改造的自动化设备引入到库房全流程环节，从而构建起可实现迅速迁移并快速应对柔性生产的智能物流，且成本较低，可以满足大部分库房应用借鉴。利用AGV转运替代传统工艺车辆作业模式，减少了工艺车辆行驶路径、降低了人车混流安全问题发生概率。实现AGV随机存储、货到人拣选模式。同时，实现AGV与立体库作业联动，提高整体作业效率。立体库前端、拣选出库端的作业AGV有效衔接。

在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由智慧库房系统中的处理器执行以完成上述智慧库房管理的方法。例如，所述计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。