（机械电子工程专业论文）可视化立体仓库管理信息系统的研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 自动化立体仓库是现代物流技术的核心，其空间利用率高，仓储能力强， 能够通过计算机进行控制管理，实现货物搬运、存取的机械化和自动化。它符 合企业现代化管理的要求，已成为现代企业物流管理不可缺少的仓储技术。 自动化立体仓库的管理信息系统是用来管理仓库员工、库存、工作时间、 订单和设备的应用软件系统。使用该系统，能有效地管理立体仓库内的各项仓 储资源，合理安排仓储任务，并对仓库中的各种设备的状态进行实时监视。通 过网络技术，不同立体仓库之间的管理系统能够互相通信，实现共享仓储资源 和优化库存结构。仓库管理系统还可以与仓储设备进行通信，对物流实施过程 中的各种设备进行控制。仓库管理信息系统对立体仓库的效率具有决定性的作 用，其最终目标是降低产品的库存成本，提升企业的市场竞争力。 本论文研究的对象为武汉理工大学物流工程学院自动化立体仓库模型。根 据其仓储设备，存储任务和物流管理的要求，进行三维可视化、物流仓储技术 和信息化管理等方面的研究，并开发出具有实际应用价值的立体仓库管理信息 系统。研究的主要内容是利用三维可视化和数据库技术，在虚拟环境下实现自 动化立体仓库存储货物实际流程的三维动画演示，使仓库管理人员能够直观地 获取仓库设备的运行情况，丽不是仅仅面对枯燥的库存数据；分析和管理各种 仓储物流信息，探讨仓库的管理策略，包括仓库数据库的设计，货位的安排和 进出货的策略等，方便管理人员更好的了解仓库的运行情况并对仓库管理做出 科学决策：通过网络技术，将不同的仓库联系起来，实现仓库间的资源共享和 信息交换。 本论文根据研究的对象设计出立体仓库的工作流程，数据库和系统框架， 使用v c + + 和o p e n g l 作为主要开发工具，利用s q ls e r v e r 构建数据库。论文详 细地介绍了立体仓库管理系统的“可视化”，“仓库管理”和“信息化”三个部 分。论文的研究符合软件工程的原理，研究方法具有一定的普遍性，可应用于 其它三维可视化系统的开发。 关键字：自动化立体仓库，三维可视化，管理信息系统 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t a st h ei m p o r t a n tp a r to fm o d e r nl o g i s t i c st e c h n o l o g y , a u t o m a t i cw a r e h o u s e s h a v et h ea d v a n t a g eo fk g 挝yu t i l i z a t i o no fs p a c ea n dp o w e r f u lp r o d u c t i v i t yo f s t o r a g e r e t r i e v a la n dc o u l db ec o n t r o l l e db yc o m p u t e r sf o ra u t o m a t i cc o n t r o lo f c o n v e y i n gc a r g o e s ，w h i c hc o n t r i b u t e t ot h a ti t s a t i s f yd e m a n d so fm o d e m m a n a g e m e n to fe n t e r p r i s e s a s ar e s u l t , a u t o m a t i cw a r e h o u s e sh a v e p l a y e d i n d i s p e n s a b l er o t ei nl o g i s t i e sm a n a g e m e n to f m o d e me n t e r p r i s e s t h ea u t o m a t i cw a r e h o u s em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mi sak i n d o f a p p l i c a t i o ns o f t w a r et h a tc a nm a n a g es t a 噩s t o c lw o r k i n gh o u r s ，o r d e rf o r ma n d f a c i l i t yi nw a r e h o u s e s t h r o u g hi t , c o u l dr e s o u r c e sb ee f f i c i e n t l ym a n a g e d ，s t o r a g e t a s k sb er e a s o n a b l ea r r a n g e da n dt h es t a t u so ff a c i l i t i e sb er e a lt i m em o n i t o r e d m a n a g e m e n ts y s t e m si nv a r i e de n t e r p r i s e sc a nb el i n k e dt o g e t h e rb yn e t w o r kt o s h a r er e s o u r c e sa n do p t i m i z es t o c ks t r u c t u r e a n di tc a na l s oc o m m u n i c a t ew i t h s t o r a g ee q u i p m e n t st o c o n t r o lt h e me n f o r c es t o r a g et a s k i nc o n c l u s i o n , t h e m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mh a sad e c i s i v e e f f e c to nt h ep e r f o r m a n c eo f a u t o m a t i cw a r e h o u s e t h em a i np u r p o s eo fi ti st or e d u c ei n v e n t o r yc o s to fp r o d u c e s i no r d e rt or a i s ee n t e r p r i s e s m a r k e tc o m p e t e n c e t h eo b j e c to ft h i sp a p e ri st h ea u t o m a t i cw a r e h o u s e sm o d e li nc o l l e g eo f l o g i s t i ce n g i n e e r i n g ，w u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y i nt e r m so ft h em o d e l s d e m a n d sa b o u tf a c i l i t i e s ，s t o r a g es t r a t e g ya n d1 0 西s t i e sm a n a g e m e n t ，r e s e a r c h e sh a v e b e e ng i v e np r i o r i t yt of i e l d so f3 - d i m e n s i o nv i s u a l i z a t i o n , l o g i s t i c sw a r e h o u s i n g t e c h n o l o g ya n di n f o r m a t i o n - b a s e dm a n a g e m e n tf o rd e v e l o p i n g aw m sw i t h p r a c t i c a lv a l u e t h em a i nc o n t e n to fr e s e a r c h e si sa sf o l l o w s f i r s t ，a n i m a t i o no f s t o r a g ep r o c e s si na u t o m a t i cw a r e h o u s e sa r ea c c o m p l i s h e db yu s i n g3 dv i s u a l i z a t i o n a n dd a t a b a s et e c h n o l o g yt 0h e l pw a r e h o u s em a n a g c l sg e ti n t u i t i o n i s t i ci n f o r m a t i o n r a t h e rt h a nb a l dd a t a s e c o n d , m a n a g e m e ms t r a t e g i e sa r e s e a r c h e df o ra n a l y z i n g a n dd i s p o s i n gs t o c ki n f o r m a t i o n ，i n c l u d i n gd e s i g nd a t a b a s e ，a r r a n g es t o r a g el o c a t i o n , f o r m u l a t es t o c kp o l i c i e s ，e t c ，w h i c he n a b l em a n a g e r st os c i e n t i f i cm a n a g e m e n to f w a r e h o u s e s t h i r d ，d i f f e r e n ta u t o m a t i cw a r e h o u s e sa r ec o n n e c t e db yn e t w o r k st o i i 武汉理工大学硕士学位论文 s h a r el e s o u r c ea n de x c h a n g ei n f o m m t i o n n l ew o r k f l o w , d a t a b a s ea n ds y s t e mf r a m e w o r kh a v eb e e nd e s i g n e da c r d i n gt o t h eo b j e c ti nt h i ss t u d y i nt h ep r o c e s so ft h ed e v e l o p m e n t v c + + a n do p e n g la r e u s e da st h em a i nd e v e l o p i n gt o o la n dt h ed a t a b a s ei sc o n s t r u c t e db ys q ls e r v e r t h c t h e s i sh a si n t r o d u c e di nd e t a i ls t u d i e sa b o u t v i s u a l i z a t i o n , m a n a g e m e n ta n d i n f o r m a t i o n i z a t i o nf o ra u t o m a t i cw a r e h o u s e sm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m n e m e t h o do fr e s e a r c hi sb a s e d0 1 1s o f t w a r ee n g i n e e r i n gp r i n c i p l ea n dp o s s e s sa n e v i d e n tu n i v e r s a l i t y , w h i c hi sa p p l i e dt od e v e l o po t h e r s3 - d i m e n s i o nv i s u a l i z a t i o n s y s t e m k e yw o r d s ：a u t o m a t i cw a r e h o u s e s ，3 - d i m e n s i o nv i s u a l i z a t i o n , m a n a g e m e m i n f o r m a t i o ns y s t e m 1 i i 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 自动化立体仓库概述 自动化立体仓库是高层货架仓库的高级形式，又称为自动仓储系统 ( a u t o m a t i cs t o r a g e & r e t r i e v a ls y s t e m ，a s r s ) ，它是现代物流技术的核心。 它以高层立体货架为主要标志，使用成套先进的搬运设备，以先进的计算机控 制技术为主要手段，实现搬运、存取的机械化和自动储存管理，并可与上级计 算机联网组成内部局域网，从而实现管理、监控、执行的功能。是集信息、存 储、管理于一体的高技术密集型机电一体化产品。 高架仓库的出现和发展，使传统的仓储观念发生了根本性的变化。原来固 定货位，人工搬运和管理，以存储为主的仓储作业，转变成为货位可随机安排， 在储存的同时，还可以对货物进行拣选和配送。自动化高架立体仓库的出现使 原来的“静止”仓库变成了“动态”仓库“。 到目前为止，我国自动化立体仓库数量已超过2 0 0 座。由于立体仓库具有 很高的空间利用率和很强的出入库能力，并且能通过计算机进行控制管理，因 此它有利于企业实施现代化管理，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储 技术，越来越受到企业的重视。 1 1 1 自动化立体仓库的特点 自动化立体仓库的主要有特点有嘲： ( 1 ) 占地面积小，仓储容量大。因为仓库向高层发展，同时堆垛机的作业通 道减小，因此极大提高了仓库面积的利用率和空间利用率。 ( 2 ) 提高保管质量。采用立体货架储存方式，由于每件货物分别存在不同货 格内，互不堆压，取运手段又采用了机械化作业，从而提高了货物的完好性。 ( 3 ) 可方便、迅速地进行货物的出入库作业，提高工作效率。由于货物分别 在货架的独立格内，彼此互不堆压，所以在存取时互不干扰。特别适用于库存 品种繁多，且货物出入库次序无规律的仓库。 ( 4 ) 便于实现仓库作业的机械化、自动化，因而可以节省劳动力，减轻劳动 强度，提高出入库作业率和仓库周转能力。 武汉理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 提高储存的经济效益。立体仓库可以大大提高库存管理的准确性和迅速 性，相对减少库存量和库存资金，降低储存成本。 1 1 2 自动化立体仓库的组成 一般来说，自动化立体仓库包括入库暂存区、检验区、码垛区、储存区、 出库暂存区、托盘暂存区、不合格品暂存区及杂物区等。规划时，立体仓库可 根据用户的工艺特点及要求来合理划分各区域和增减区域：同时，还要合理考 虑物料的流程，使物料的流动能够畅通无阻，这将直接影响到自动化立体仓库 的能力和效率。 自动化立体仓库系统包括存储系统、搬运系统、输送系统、消防系统、电 控系统和计算机管理系统等。 自动化立体仓库设备主要包括以下几种： ( 1 ) 货架 货架是自动化立体仓库中最主要的组成部分。它提供托盘和周转箱中货物 自动存储的空间。常用的货架有悬臂货架、流动货架、货格式货架、水平或垂 直旋转货架等。作为一种承重结构，货架必须具备足够的强度与稳定性，同时 作为一种设备，高层货架还必须具有一定的精度和在最大工作载荷下的有限弹 性变形。 货架的结构及功能有利于实现仓库的机械化和自动化。由于货架是一种架 式结构物，所以它可以充分的利用仓库空间，提高库容利用率，扩大仓库存储 能力。存入货架中的货物，互不挤压，可完整保证物资本身的功能，减少货物 的损失。货架中的货物存取方便，便于清点及计算，可实现先进先出。另外货 架还可采用防潮，防尘，防盗等措施，提高货物存储的质量。 ( 2 ) 货箱与托盘 一个标准的货物或容器称为单元负载，货物的载体可以是托盘、托板、滑 板、专用集装箱等等。货箱或托盘其基本功能是装物料，同时还要便于叉车和 堆垛机的叉取和存放。托盘多为钢制、木制或塑料制成。 ( 3 ) 堆垛机 堆垛机是自动化仓库中的重要设备，它是实现托盘货物的自动出入库作业 的主要工具。堆垛机一般用电力来驱动，通过自动或手动控制，实现把货物从 一处搬到另一处。它的主要用途是在高层货架的巷道内来回穿梭运行，将位于 2 武汉理工大学硕士学位论文 巷道口的货物存入货格：或者相反，取出货格内的货物运送到巷道口。 ( 4 ) 货物输送系统 输送系统是伴随着生产物流和存储仓库产生的。它通过各种输送设备把工 厂中的各个部分和各个生产工位连接起来，从而形成整个工厂物流，实现货物 出入库的自动输送和分拣功能。货物输送设备包括辊道输送机，链条输送机， 平带式输送机及自动分拣系统等。 ( 5 ) 自动搬运车系统( a g v ) a g v 是一种自动导引小车。它装备有自动导引装置，能够沿一定的导引路 径行驶，因此可以在输送系统不易使用的情况下，代替输送线实现货物的自动 运输功能。a g v 小车具有小车编程与停车选择装置、安全保护装置以及各种移 载装置，它已经成为现代物流系统的关键设备之一。 ( 6 ) 堆垛机器入 托盘码垛机器人是能将不同外形尺寸的包装货物，整齐地、自动地码( 或 拆) 放在托盘上的机器人。为充分利用托盘的面积和码堆物料的稳定性，机器 人还具有物料码垛顺序、排列设定器。 ( 7 ) 自动控制系统 自动控制系统根据计算机发出的控制命令，驱动立体仓库中各设备运行完 成仓储作业，它与计算机组成立体仓库的“大脑”，实现仓库运行的自动化和智 能化。目前的控制系统以现场总线控制模式为主，采用可编程控制器p l c 进行 控制。 1 2 自动化立体仓库的作业管理 1 2 1 入库管理 当货物需要入库时，首先通过编码系统对货物进行编码处理。对已贴有条 码标签的标准件，则沿用原来的代码，否则，按编码系统进行统一编码，并在 货物上贴上条码标签。具体的入库步骤如下。 ( 1 ) 录入入库任务完毕后，将入库命令缓冲区中的记录写入入库历史记录 中，以备以后查询，更新库存中的资源信息，并对该货物做相应的描述。 ( 2 ) 更新货位占用标注情况，如有新的货位被占用，则将货物代码与货位代 码建立对应关系，并将信息写入数据库中。 3 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 由堆垛机等搬运设备将货物放到指定货位，立体仓库的数据库系统做出 相应的修改，然后将信息进行统计后传输到上一级管理系统。 1 2 2 出库管理 货物出库之前，首先将管理系统下发的出库调拨单传输到出库台的终端数 据系统中。具体出库步骤如下： ( 1 ) 扫描条码，并与终端中的出库调拨单进行校验。校验分两方面：该货物 是否在出库调拨单中；该货物的数量是否能满足出库需求。如果校验失败则提 示出错信息，由出库管理员做出相应校正。 ( 2 ) 出库任务录入完毕后，将出库缓冲区中的记录写入出库历史记录中，以 备以后查询。 ( 3 ) 更新库存数据库中的资源信息和货位占用情况。如果某一货位上的货物 被全部出库，则从货位占用表中清除此货物记录，并清除该货位占用标记。 1 2 3 盘点和报表查询 盘点的目的是为了保持帐存数量和实际库存数量的一致，准确掌握货物资 源状况。盘点分为循环盘点和总盘点。循环盘点针对某一部分货位或某几类货 物，可以随时进行。盘点时，由仓库员手持条码终端对货位进行扫描，扫入货 位号后，对其上的货物号进行扫描，并键入该物料的数量。然后对下一货位及 其上的货物进行扫描。最后系统将信息汇总后生成新的盘点帐存表。 报表查询是处理与仓存业务相关的业务信息的综合查询功能模块。系统通 过报表查询功能，针对用户己经实现的业务处理，将所获取的信息进行筛选， 处理，以综合反映企业仓储业务的信息。主要包括仓储业务日报表和汇总报表， 反映货物当日以及一段时间内出、入库情况。 1 2 4 即时库存智能管理 即时库存管理是用来查询当前货物的即时库存数量和其他相关信息。系统 能够根据库存控制来随时更新当前库存数量。其查看方式有：查询当前编码的 货物数量信息；查询当前某一规格货物在仓库的库存情况；查询当前仓库里物 料的库存状况及空货位数；查询所有货物的出、入库信息；查询当前货物发运 4 武汉理工大学硕士学位论文 状况和库存数量。 1 2 5 仓库实时监控管理 实时监视整个立体仓库中各部分的运行情况，动态显示堆垛机和出入库传 输设备以及各货物的运行位置，显示所有任务的当前运行状态，出错报警情况， 并能直接独立地控制仓库中所有设备的运行。基本功能有：当前接收到的任务 和正在执行任务的统计；各任务具体参数显示和动态编辑；当前通信状态显示； 运行设备动态位置、状态显示；货位占用情况的顶视、侧视图显示；底层单步 控制信息显示及动态修改；紧急停止、出错报警和堆垛机招回功能；任务执行 状态动态显示：货位中货箱箱号显示等。 1 3 自动化立体仓库的布置方式 自动化立体仓库的整体布置主要是考虑货架区、进出库运输系统、货物整 理区以及中央控制室的位置安排。不同的仓库其布置不一样，其优缺点也各不 相同，控制简繁程度也不一样。 1 3 1 仓库的整体布置方式 按出入库系统的布置方式可分为如下三种形式旧： ( 1 ) 同端式。仓库的出库、入库都在巷道的同一端。在仓库存货不满，而且 采用自由货位储存时，可以挑选距离出入库口较近的货位，来缩短搬运路线。 此外入库作业区和出库作业区可以合在一起，便于集中管理。缺点是出入库货 箱运行相互干扰，控制程序复杂。 ( 2 ) 贯通式。仓库总体布置简单，出库、入库在巷道的不同两端，便于管理 操作和维护保养，但对于每个货物单元来说，要完成它的出库或入库全过程， 堆垛机要穿过整个巷道，作业周期长。 ( 3 ) 旁流式，为了与加工区及工位相衔接，要求在货架侧面开设若干出入库 通道。可以减少搬运路线，提高搬运效率。但系统控制更加复杂。 1 3 2 进货和出货输送系统 自动化仓库的进货输送系统和出货输送系统的安排有两种可能，将进货输 5 武汉理工大学硕士学位论文 送系统和出货输送系统安排在两个不同平面或货架的两边；或将进货输送系统 和出货输送系统合成一个系统，安排在同一平面或货架的一边。进货输送系统 和出货输送系统分离后，可在其间安排分拣系统。将进货输送系统和出货输送 系统合一，可减少输送系统的建设费用，并提高输送系统的利用率。 1 3 3 自动化立体仓库堆垛机布置方式 在单元货格式立体仓库中，其主要作业设备是巷道堆垛机。立体仓库中堆 垛机的布置方式有三种方式嘲： ( 1 ) 直线式，即每条巷道配备一台堆垛机。直线式轨道的特点是堆垛机运行 在各自专用巷道，可以互不干扰的同时运行，容易控制，适用于出入库频率比 较高的立体仓库。 ( 2 ) u 型轨道式，每台堆垛机可以服务于多条巷道，通过u 型轨道实现堆垛 机的换巷道作业，u 型轨道式的特点是堆垛机可以运行在不同巷道，但是多台堆 垛机容易发生碰撞现象，控制比较复杂，适用于出入库频率不太高的立体仓库。 ( 3 ) 转轨车式，即巷道堆垛机通过转轨车服务于多条巷道。通常以每条巷道 配备一台堆垛机最为常见。 堆垛机在执行出入库操作时，分为两种重要的操作方式： ( 1 ) 单一作业方式：如果有入库任务，就安排一次入库操作；如果有出库任 务，就安排一次出库操作。采用这种方式，每执行一次操作，总伴随着一次无 货作业的空驶行程。 ( 2 ) 复合作业方式：为改进仓库中货物的通过率，使一次操作中，既有入库 操作，又有出库操作。如果仅有一次入库任务和出库任务，则应在有出库任务 的货位附近，选择入库货位；如果有多个出库任务同时存在，可将操作货位最 为接近的两个作业综合，形成一次复合作业。通过这种方式，可避免无货作业 的空驶行程，但作业的周期要大于单一作业的工作周期。 1 4 自动化立体仓库管理系统概述 自动化立体仓库管理系统( a u t o m a t i cw a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e m ，简 称w m s ) 是用来管理仓库内部的人员、库存、工作时间、订单和设备的应用软件 系统。删s 按照常规和用户自行确定的优先原则，来优化仓库的空间利用和仓 6 武汉理工大学硕士学位论文 储作业。对上，它通过电子数据交换( e d i ) 等电子媒介，与企业的计算机主机联 网，由主机下达收货和订单的原始数据；对下，它通过无线网络、手提终端、 条码系统和射频数据通信( r f d c ) 等信息技术与仓库的员工联系。上下相互作用， 传达指令，反馈信息，更新数据库并生成所需的条码标签和单据文件。一个具 体的哪s 可如图卜1 所示。 图i - i 仓库管理系统图 使用删s 能为仓库作业全过程提供自动化和全面记录的途径；能改变传统 的固定货位，实现全库随机储存，从而最大限度利用仓容；能提高发货的质量 和正确性，减少断档和退货，提高顾客的满意程度；能为仓库的所有活动、资 源和库存水平提供及时的正确信息；数据输入误差率减少；库存和短缺损耗减 少；劳动、设备、消耗等费用降低。这些最终为仓库带来巨大的经济效益“1 。 1 4 1 仓库管理系统的组成 从组成上w m s 可以划分为4 个子系统： ( 1 ) 库存数据管理系统：主要涉及具体货物的在库情况管理和统计，出入库 的调度，货位的分配等。它是州s 的核心，直接影响立到立体仓库的运行效率。 ( 2 ) 仓库设备监控系统：在计算机屏幕上以三维或二维动画等方式，显示设 备的载货状态、运行位置等信息。它能够实时地反映出仓库运行的真实情况， 从而为仓库管理人员对仓库进行合理控制提供帮助。 ( 3 ) 信息自动检测与录入系统：对入库物品的外型进行检测，并扫描出入库 物品的条码信息。 ( 4 ) 设备自动控制系统：实现对仓储设备的运行控制，完成货物的自动出入库。 7 武汉理工大学硕士学位论文 本文研究的主要对象是其中的库存数据管理系统以及仓库设备监控系统。 1 4 2 仓库管理系统的功能 自动化立体仓库管理系统主要有以下几项功能：根据具体仓库中出入库的 实际情况对在库物品进行管理；依据用户所选择的具体存储策略对仓库中的货 位进行分配；根据仓库中设备的具体布置情况及当前状态对各个出入库任务进 行调度；对系统中的各种运作设备的状态进行实时监视；与上位企业网管理系 统进行通信，共享仓库基本数据；通过i n t e m e t 对系统进行远程诊断：与下位执 行设备进行通信，对物流实施过程中的各种设备或装置进行实时控制唧。从功 能上w m s 可以划分为下列子模块： ( 1 1 货仓管理：提供货主信息、仓库基本信息、储位信息、仓库设备信息、 仓库人力信息管理。 ( 2 1 定单管理：提供入库指令、出库指令、退货指令、加工指令、货主变更 指令、盘点指令管理。 ( 3 ) 仓储管理：这是w m s 中最重要的模块。负责仓库的具体运行流程。包 括入库管理，出库管理，储位管理和盘点管理。 ( 4 ) 帐务管理：管理及查询流水帐、成本费用、应收付帐款等。 ( 5 ) 统计报表：提供商品货主信息、储位、库存、鲜度、破损、盘点、流量、 订单、货品跟踪、作业、k p i 、财务等等报告。 ( 6 ) 用户管理：系统可以方便的进行用户分组管理和权限控制，保证系统安全。 1 4 3 仓库管理系统的意义和发展 由于物流行业生产自动化水平的不断提高，仓库作业和库存控制作业已多 样化、复杂化，靠人工去处理已十分困难。如果不能保证正确的进货、验收及 发货，就会导致产生过量的库存，延迟交货时间，增加经营成本，以致失去客 户。采用信息处理技术，可确保库存量的准确性，保证必要的库存水平及仓库 中物料的移动、与进货协调一致，保证产品的最优流入、保存和流出仓库”。 在欧美发达国家，仓库管理系统的发展已经比较成熟。成功的经验表明， w m s 是低风险、高回报的选择，其投资回收期通常不超过一年半，有的甚至在 一年之内 1 0 o 正因为如此，w m s 受到企业的青睐，大量应用于财富5 0 0 强企业 8 武汉理工大学硕士学位论文 中；其应用行业的范围也十分广泛。据美国a r c 集团的资料，1 9 9 8 年w m s 全球 销售6 1 亿美元，其用户中：大户( 年收入 1 0 亿美元) 占4 2 2 ，小户( g e t s a f e h d c ( ) ) ；，生成绘制描述表 ：w g l m a k e c u r r e n t ( m _ p d c - g e t s a f e h d c ( ) ，mh r c ) ；，置当前绘制描述表 ：g l s h a d e m o d e l ( o l _ f l a t ) ；g 咀 t 填色模式 ：g l c l e a r c o l o r ( o o f , o o f , o o f , 0 o f ) ；，黑色背景 ：g l c l e a r d e p t h ( 1 o f ) ；，设置深度缓存 ：g l e n a b l e ( g l _ d e p t h _ t e s t ) ；，打开深度缓存 ：g l e n a b l e ( g l _ c u l 【j a c e ) ；，启用多边形反走样 ，设置场景中光源( 包括光源位置、环境光、反射光等) g l l i g h t f i , ( g l _ - l i g h t o ，g l _ a m b i e n t , a m b i e n t l i g h t ) ； 3 4 武汉理工大学硕士学位论文 g l e n a b l e ( g l - c o l o rm a t e 眦) 打开颜色材质 g l e n a b l e ( g l - l i g h t i n g ) ；，启用光照 g l e n a b l e ( g l u g h t 0 ) ；，打开光源 然后调用场景显示函数d r a w s c e n e ( ) 来显示三维场景中的各个模型。立体 仓库三维场景如图3 7 所示。d r a w s c e n e ( ) 函数如下： 图3 - 7 立体仓库三维场景图 c v w m s v i e w 类的场景显示函数 v o i dc v 、m s v i e w ：d r a w s c e n e ( 、 c v w m s d o c + p d c = g e t d o e u m e n t ( ) ； m _ w a r e h o u s e m o d e l d r a w m o d e l ( ) ；，绘制仓库模型 删会制货物1 3 线和分拣线上的货物 c c a r g o + e t r a n s c a r g o = p d c - mt r a n s c a r g o ； f o r ( i = o ；i m _ t r a n s c a r g o n u m ；i + + )c t r a n s c a r g o i d r a w m o d e l ( ) ； 3 5 武汉理工大学硕士学位论文 彤会制箱子线l 线上的货物 c t r a n s c a r g o = p d c - mt r a n s c a r g o l ； f o r ( i2o ；i m _ t r a n s c a r g o n u m l ；i 抖) c t r a n s c a r g o i d r a w m o d c l ( ) ； 鹏会制箱子线2 线上的货物 c t r a n s c a r g o 。p d c - m _ t r a n s c a r 9 0 2 ； f o r ( i = o ；i mt r a n s c a r g o n u m 2 ；i - h - ) c t r a n s c a r g o i d r a w m o d e l ( ) ； 臌制需要在场景中移动的托盘 s t d ：v e c t o r ：i t c r a t o rp o s 定义托盘模板类 f o r ( p o s = p d c - m _ s a l v e r l i s t b e g i n ( ) ；p o sl _ p d c - m _ s a l v c r l i s t e n d ( ) ；邯s ) ( p o s ) d r a w m o d e l ( ) ；绘制托盘 绘制仓库设备模型 p d c - m _ c a r g r o b o t d r a w m o d e l ( ) ；分拣机器人 p d c - m _ b o x r o b o t d r a w m o d e l ( ) ；，码垛机器人 在函数d r a w s c e n e ( ) 中，各模型对象实际是通过调用d r a w m o d e l ( ) 方法绘 制模型。该方法根据c t r i l i s t 类对象m _ m o d c i d a t a 保存的模型点、线、面和纹理 信息，将模型绘制到界面上。以l v g 小车的绘制函数d r a w m o d e l ( ) 为例。如果 l g v 装载有托盘，还需要绘制托盘及货物。 l v g 类的模型绘制函数 v o i dc a g v ：d r a w m o d c l ( ) ，设置模型当前位置和方向 ：g l t r a n s l a t c f ( ) 【，y z ) ；：g l r o t a t c f ( a x i s ，0 o f , o o f , 1 o f ) ； ，绘制l g v 模型点、线、面和纹理 m _ m o d e l d a t a - d r a w o l ) ； 鹏会制托盘 坂o p c r a t y p e = = 1 ) l o a d s a l v e r d r a w m o d e l ( ) ； ， 武汉理工大学硕士学位论文 3 5 4 场景的视角变化 为了能够全方位的观察到仓库的运行情况，场景的观察视角不应该是一成 不变的，而是随着观察位置的移动而发生改变。系统要能够随时调整场景的观 察视角，使得在空间上可以从各个方向观察到物体的形状。场景中的视角的变 化包括平动和旋转两种，如图3 8 所示。 图3 - 8 三维场景视角变换图 武汉理工大学硕士学位论文 本系统的视角调整功能为： 按下鼠标左键+ 左右移动：视角的左右旋转。 按下鼠标左键+ 上下移动：视角的上下旋转。 按下鼠标右键+ 左右移动：视角的左右移动。 按下鼠标右键+ 上下移动：视角的上下移动。 鼠标滑轮+ 上下滑动：视角的前后移动。 3 5 5 模型的控制 模型的移动实际上是靠界面上模型位置和方向的不断变化来实现的。所以 为了使界面上的模型产生运动效果，需要不断刷新界面上模型的位置坐标c 2 5 l 。 系统一方面根据各实际设备的运行情况不断改变模型的位置和状态，另一方面 根据模型新的信息不断刷新屏幕，从而使模型能够跟随实际设备产生连续移动， 在视觉上达到运动的效果。 本系统中模型位置的控制通过各设备的进程完成，由于仓库中各个设备是 独立工作的，因此需要为各设备设置不同的工作进程，然后调用各个进程安排 设备移动。并根据各设备的实际运行情况，不断的更新界面上模型的位置和状 态。系统中针对不同设备共设置了8 个进程，各进程不断监视是否有任务需要 执行，程序中为读取各标志位的状态，确定任务类型。如果有新任务进程执行 任务，如果没有则等待一段时间后继续监视有无新任务。这种实时监视的方式 符合实际控制系统的工作原理，便于系统与实际的仓库设备进行联接跚。 在调用设备进程的同时，系统开启场景绘制进程，根据模型新的位置坐标 不断刷新界面。 t h t e a d f u n c m g o ( )货物l - 3 线和分拣线的进程 t h r e a d f u n c a r g o r o b o t ( ) ，分拣机器人的进程 t h r e a d f u n b o x c a r g o ( ) ，箱子1 2 线的进程 t h r e a d f m l b o x r o b o t ( )，码垛机器人的进程 t h r e a d f u n s a l v e r ( ) ，托盘的进程 t h r e a d f u n l g v ( )l g v 小车的进程 t h r e a d f u n s t o w ( ) ，堆垛机的进程 t h r e a d f u n p i l e r ( )，拆叠盘一体机的进程 其中以最复杂的分拣机器人进程为例。该进程负责监视货物1 - 3 线上有无 3 8 武汉理工大学硕士学位论文 货物，如果有，则安排机器人将货物线上的货物取出，转移到通道二入口托盘 或箱子线上。其中优先级为先看货物l 线有无货物，再看2 线有无货物，最后 看3 线有无货物。 u i n tt h r e a d f u n c a r g o r o b o t ( l p v o i d1 1 1 糟蛐) c v w m s d o e + p d o e = fc v w m s d o c + ) t h r e a d a r g ； f o r ( ；s l e e p ( t i m e ) ) 循环监视有无取货任务，等待时间为t i m e i f ( p l x w , - m _ w a i t r o b o t p d o e - m _ w a i t r o b o t 0 】l - 1 ) ，货物1 线上有货物 i f ( p d o e - i s s a l v e r 1 】_ = 0 ) ，通道二入口无托盘 i f ( p d o e - m _ s a l v e r p i l e r l o a d s a l v e r n u m = = 0 ) ，叠盘机上无托盘 从货架中取空托盘， e l ，从叠盘机上取托盘到通道- - - 3 , 11 ) i f ( p d o e - i s s a l v e r 1 】= = 1 ) ，通道二入口有托盘 ，货物i 线上货物放入托盘 i f ( p d o c - mw a i t r o b o t p d o c - mw a i t r o b o t 1 】i _ 一1 ) ，货物2 线上有货物 ，j 喜子1 线上箱子的货物未满 i f ( p d o c - mt r a n s c a r g o n u m il - m a x _ b o xc a r g on u m ) ，货物2 线上的货物放入箱子1 线 ) i f ( p d o e - m _ w a i t r o b o t p d o e - m _ w a i t r o b o t 2 】i = - 1 ) 货物3 线上有货物 ，箱子2 线上箱子的货物未满 i f ( p d o c - mt r a n s c a r g o n u m 2i - m a xb o xc a r o on u t ) ，货物3 线上的货物放入箱子2 线 ) 武汉理工大学硕士学位论文 ，返回继续监视货物1 3 线有无货物 r e t u r n0 ： 3 5 6 模型的动画显示 本系统在c v w m s v i e w 类中调用系统时钟函数o n t i m e r ( ) 作为场景绘制进 程，指定每隔o 0 1 秒调用一次场景绘制函数d r a w s c e n e ( ) 来刷新界面。 设置时钟函数的间隔时间为o 0 1 秒 s e t t i m e r ( 0 ，1 0 ，n u l l ) ； v o i dc v w m s e w ：o l l t i m 酬u i n tn i d e v e n t ) 设置绘图环境和位置 d r a w s c e n e ( ) ；重绘场景 ：s w a p b u f f e r s ( m _ p d c - ： g e l ：s a f e h d c ( ) ) ；o p e n g l 交互缓冲区 3 6 本章小结 仓库的三维可视化是本文研究的创新点和重点。本章详细介绍了使用v c + + 和o p e n g l ，并结合3 ds t u d i om a x 开发出具有交互功能的立体仓库场景的方法。 系统中场景的运行效果流畅美观，满足用户对仓库实施监控的要求。 武汉理工大学硕士学位论文 第4 章立体仓库的管理策略 立体仓库的管理包括确定货物级别，货物的出入库顺序，仓储策略和货架 的分区等。本章讨论了采用a b c 分析法确定货物的优先级，利用不同算法制定 出入库任务的顺序，介绍储位管理策略和仓储操作模式等，并重点研究了基于 直方图规定化的货物分区方法。 4 1a b c 分析法 a b c 分析法的核心思想是从决定一个事物的众多因素中分清主次，识别出 少数的但对事物起决定作用的关键因素和多数的但对事物影响较少的次要因 素。因此，所谓a b c 分析法就是将目标按照一定的属性，一定的意义进行排 序，从而确定目标的类型f z ”。一般来说，只分为三个类型a b c ，并对这三个类 型进行不同策略的管理。 a b c 分析法在操作的过程中分为下面四个步骤。 ( 1 ) 收集数据和处理数据。按分析对象和分析内容，获得有关数据。例如 下面例题中，