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    裝備倉庫管理系統的設計與實(shí)現

      信息來(lái)源:   發(fā)布時(shí)間:2022-03-03  點(diǎn)擊數:

    在公司或企業(yè)的生產(chǎn)管理過(guò)程中,物資監管尤為重要,特別是對倉庫的管理和監控,是一項極其復雜的工作[1],可能會(huì )涉及到物資種類(lèi)多、物資出入庫頻繁、出入庫作業(yè)浪費人力、調撥麻煩、貨位分配不均衡、倉庫助理員處理各種單據等問(wèn)題和困難[2]。為解決上述出現的問(wèn)題,越來(lái)越多的企業(yè)選擇使用倉庫管理系統,來(lái)使得倉庫管理整個(gè)流程智能化、明確化,減少人工操作帶來(lái)的人力成本以及操作失誤[3]。

    結合以上需求本文設計了一套以實(shí)現倉庫管理智能化為目標的倉庫管理系統,以器材、裝備為基礎數據,將物資出入庫,作業(yè)管理,庫存管理等流程細分化,以My SQL作為數據庫,建立一套倉庫信息化管理系統[4]。

    1 系統設計

    本文設計的裝備倉庫管理系統采用了B/S架構,將整個(gè)系統分為三層架構,具體分為表示層、業(yè)務(wù)層、數據訪(fǎng)問(wèn)層,提高了系統的穩定性和可拓展性。表示層即用戶(hù)界面層,負責直接與用戶(hù)進(jìn)行交互,倉庫管理員可通過(guò)直接操作該層來(lái)實(shí)現對倉庫的管理、業(yè)務(wù)層主要作用是具體處理某些業(yè)務(wù),調用Service層的接口來(lái)對該系統的具體業(yè)務(wù)實(shí)現控制、數據訪(fǎng)問(wèn)層主要是實(shí)現對數據庫的操控,實(shí)現數據的增刪改查功能。

    該系統主要由基礎數據模塊、出入庫管理模塊、庫存管理模塊、系統配置模塊、作業(yè)管理模塊五個(gè)大模塊所組成。

    1.1 系統架構

    為實(shí)現倉庫裝備智能化管理,為達到其實(shí)用、實(shí)時(shí)、精確的目的,本系統采用Spring Boot+My Batis的架構實(shí)現了PC端的后臺裝備管理系統[5],系統整體架構如圖1所示。

    整個(gè)系統的PC端采用的是B/S架構,提高用戶(hù)與系統的交互體驗,通過(guò)瀏覽器就可以操作整個(gè)倉庫管理的流程,從某種程度上解決了現有單位倉庫管理效率底下、分工不明確等問(wèn)題。采用這套系統可以極大地減少了單位一些不必要的人力和物力開(kāi)支,保證物資在整個(gè)流程中的流轉情況的透明化,更利于單位對物資的監管。另外根據登錄的角色不同,所具有的權限也不相同,登錄所看到的頁(yè)面與操作也不同,這樣更便于倉庫管理分工明確化。

    圖1 系統架構圖

    圖1 系統架構圖  下載原圖


    1.2 系統模塊組成

    根據裝備倉庫管理的需求,將整個(gè)系統主要設計成五個(gè)模塊,分別為基礎數據模塊、出入庫管理模塊、庫存管理模塊、系統配置模塊、作業(yè)管理模塊。每個(gè)模塊擁有一些子模塊,這些模塊之間緊密相連,共同組成了整個(gè)倉庫管理系統。系統功能模塊圖如圖2所示:

    圖2 系統功能模塊圖

    圖2 系統功能模塊圖  下載原圖


    1)基礎數據模塊:該模塊主要是對裝備倉庫管理系統的器材目錄、裝備目錄、單位目錄、基數標準進(jìn)行管理、支持數據源的導入、導出,信息的完善以及數據更新;

    2)出入庫管理模塊:該模塊主要是對裝備倉庫管理系統的出入庫以及調撥流程全面、系統的操作和展示;

    3)庫存管理模塊:該模塊主要是對裝備倉庫管理系統的庫存進(jìn)行管理,可以對各單位庫存、庫房、貨位庫存進(jìn)行管理、調配、統計;

    4)作業(yè)管理模塊:該模塊主要是對供倉庫保管員使用的,保管員可以根據助理員下達的任務(wù),來(lái)進(jìn)行實(shí)際的作業(yè);

    5)系統配置模塊:該模塊主要是對裝備倉庫管理系統的角色、用戶(hù)、單位權限分配,對系統年度、標識碼設定以及提供日志管理功能。

    2 關(guān)鍵技術(shù)

    2.1 基于Redis的數據緩存的設計

    該裝備倉庫管理系統在登錄模塊以及角色管理模塊該系統采用了Redis做緩存。一方面主要用來(lái)做用戶(hù)信息的緩存,存放登錄用戶(hù)的信息與權限,避免每次訪(fǎng)問(wèn)后端都要去訪(fǎng)問(wèn)數據庫,由于Redis是基于內存的,所以訪(fǎng)問(wèn)速度較之于訪(fǎng)問(wèn)數據存放在硬盤(pán)My SQL數據庫會(huì )快得多,提高了該系統的高并發(fā)能力,也提高了用戶(hù)的體驗;另一方面主要用來(lái)做部門(mén)樹(shù)狀圖的緩存,因為該單位組織結構比較復雜,每次放數據庫里面查找部門(mén)數據然后在去遍歷成樹(shù)狀結構的話(huà),可能速度比較慢,很影響用戶(hù)的體驗,所以當要去獲得部門(mén)樹(shù)狀圖的話(huà),可以先去緩存找,找不到的話(huà)再去數據庫去尋找部門(mén)數據,然后再去遍歷成樹(shù)狀結構,再把這個(gè)樹(shù)狀結構緩存到Redis數據庫中,當下次需要去獲取部門(mén)樹(shù)狀圖的話(huà)就可以直接從緩存中獲取出來(lái)。

    由于倉庫管理整個(gè)系統中大量模塊涉及到訂單編號的生成,并且要保證這些訂單編號在高并發(fā)的情況下實(shí)現唯一,所以本系統涉及到訂單編號生成的模塊中采用了Redis去實(shí)現訂單編號的生成,在集群架構的情況下,由于整個(gè)系統可以共用一個(gè)Redis服務(wù)器,而Reids是一種單線(xiàn)程的技術(shù)并且Redis自身也提供了分布式鎖,所以可以采用Redis去生成全局唯一的一個(gè)訂單編號,來(lái)解決在多線(xiàn)程情況下生成訂單編號不安全的問(wèn)題。在性能方面,由于Redis是單線(xiàn)程所以沒(méi)有線(xiàn)程上下文切換帶來(lái)的損耗,Redis也采用I/O多路復用的技術(shù)來(lái)優(yōu)化IO的讀寫(xiě),最后Redis是基于內存操作的,所以Redis處理請求會(huì )很快。而且Redis支持多種數據結構,可以滿(mǎn)足我們對數據的操作。

    2.2 采用AGV小車(chē)進(jìn)行作業(yè)管理

    隨著(zhù)現代倉庫越來(lái)越智能化,越來(lái)越多的企業(yè)利用AGV小車(chē)進(jìn)行智能化作業(yè)管理工作,不僅解決了人工對貨物作業(yè)的效率低、耗時(shí)長(cháng)問(wèn)題還降低了人力消耗大、人力成本高的弊端[6]。

    本系統采用的AGV小車(chē)為二維碼導航的AGV小車(chē),由于裝備倉庫的私密性,所以倉庫的出入人員相對較少,這樣對二維碼的破壞較少,并且二維碼導航相較于電磁導航更精確,比激光導航以及慣性導航成本更低。

    針對出入庫作業(yè)不頻繁的情況下,該系統的AGV路徑規劃算法采用了改進(jìn)A*算法,而針對出入庫作業(yè)比較頻繁的倉庫采用了一種基于短期預測的路徑規劃算法。A*(A-Star)算法是一種靜態(tài)路網(wǎng)中求解最短路徑的最有效直接搜索方法,也是許多其他問(wèn)題的常用啟發(fā)式算法。

    針對裝備出入庫作業(yè)不是很頻繁的倉庫,可采用單AGV小車(chē),然后采用了一種改進(jìn)的A*算法,因為A*算法是一種靜態(tài)路網(wǎng)中求解最短路徑最有效的直接搜索方法,但是很多時(shí)候找到的最短路徑并不一定效率最高,我們要考慮時(shí)間的損耗,所以我們可以采用在A(yíng)*算法上面加一種“獎懲機制”,來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題[9],一方面對出現拐點(diǎn)的時(shí)候對其評價(jià)函數予以“懲罰”,即增加其代價(jià)值,另一方面引入“AGV的方向感”概念,對符合條件的節點(diǎn)給予一定獎勵,即減少其代價(jià)值來(lái)不斷修正啟發(fā)函數。我們對A*算法進(jìn)行改進(jìn)也可以在單AGV的條件下很好地完成對裝備倉庫路徑的規劃。

    針對出入庫作業(yè)比較頻繁的倉庫,可采用多AGV的倉庫管理系統,我們在單一作業(yè)的基礎上采用一種基于短期預測的路徑規劃算法。通過(guò)時(shí)間軸的手段來(lái)預測短期時(shí)間段內道路的AGV通行量以及可能發(fā)生沖突碰撞的情況,從而降低沖突次數,優(yōu)化作業(yè)任務(wù)完成所花費的時(shí)間。具體操作就是利用改進(jìn)的A*算法對每個(gè)AGV小車(chē)進(jìn)行路徑規劃,然后將它們的路徑節點(diǎn)存放在數組中。通過(guò)判斷時(shí)間軸上同一位置的節點(diǎn)是否相同來(lái)決策是否為沖突節點(diǎn),同時(shí)由于每個(gè)路徑節點(diǎn)與各個(gè)路段一一對應[10],因此可以對短期內各道路的小車(chē)通行量進(jìn)行預測,然后在此基礎上面重新規劃路徑方案,最后各個(gè)小車(chē)根據此方案來(lái)進(jìn)行作業(yè)。

    3 結束語(yǔ)

    本文主要依據實(shí)際的需求,介紹了裝備倉庫管理系統具體的設計與實(shí)現。以Spring Boot+My Batis作為后臺框架、Redis作為緩存、My SQL作為數據庫,搭建了一套完整的倉庫管理系統,完成了出入庫管理、庫存管理、權限管理、作業(yè)管理、基礎數據管理功能。采用AGV來(lái)優(yōu)化作業(yè)管理,實(shí)現人力的解放。

    標簽: 倉庫 倉庫管理



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