库管机器人推动自动化仓库管理的发展

　　在钢铁企业物流管理中，仓储管理占据着核心的地位，仓储作业成本是企业内部的成本中心，而手持终端是仓储管理的重要组成部分。 通过手持终端来采集、处理数据，实现手持终端与整个物料管理系统相连，完成人机交互，对于提高整个物流系统的自动化水平具有重要作用。 本系统中采用手持终端管理库区货物，提出一种基于 Web 服务钢铁物流管理信息系统实现方案。

　　1、 物流仓库管理系统设计

　　1．1 系统架构
　　为了满足生产过程的自动化和集成化的要求， 达到实时监控的目的， 采用基于 PDA 与 Web Service 的钢铁仓库管理系统，主要包括三个部分：PDA、无线 AP、Web Service。 系统架构如图 1 所示。

　　钢铁物流仓储作业一般是由入库、出库、搬运、分拣、盘点等多个环节构成， 用户通过 PDA 扫描钢卷上的条形码，PDA 利用其无线收发功能，通过 WLAN 将钢卷信息实时上传到 Web Ser-vice 端，对数据库进行操作，并将操作结果实时显示在 PDA 上。
　　PDA 操作人员具有不同的操作权限，通过登录不同的操作库区来管理对应库区的仓储作业。

　　1．2 系统功能模块设计
　　本系统中通过手持终端完成出库、入库、倒垛等作业。 用户根据自己的权限可以通过手持终端对库区材料实现入库、出库、倒垛、 翻运、 理货等操作。 手持终端从 WMS 数据库中读取由MES 系统提供的仓储作业数据 ，通过扫描钢卷条码 ，经 终端程序处理后，通过无线网络将数据传输到 Web Service 端，与数据库进行交互，并将结果反馈给用户。 从而实现对货物从接货、验收入库、存放、配送、发放、运输等各环节的实时监控。
　　手持系统服务端的主要功能有： 调度任务管理、 数据库操作、日志管理、权限管理等。
　　手持终端软件的主要功能有：
　　1）库存管理。 通过手持终端直接查询或修改物料垛位信息，在库区现场实现对物料的库位跟踪。 同时操作员还可直接在现场查询物料其他相关信息，如规格、重量等，对物料的有关数据进行浏览。
　　2）入库管理。WMS 系统接收、处理 MES 系统已经编制好的入库计划信息，移动终端系统负责物料入库处理，包含查询入库单、扫描核对、生成行车命令以及入库确认功能。
　　3）出库管理。 WMS 系统接收、处理 MES 系统已经编制好的出厂计划信息，并可在系统上显示。移动终端系统负责物料出库处理，包含查询出库单、生成行车命令、扫描核对以及出库确认功能。
　　4）翻运管理。翻运包括翻运出库与翻运入库。翻运指物料转运到另外的库区中。 通过手持终端可以完成翻运任务查询、行车作业命令发送、翻运确认等工作。
　　5）理货管理。 理货指库区物料在出库后不通过陆运，需要运载到码头通过船舶运出。 手持终端需要理货任务查询、物流核对和理货信息录入及确认等功能。
　　6）人员管理。 整个系统设计了用户权限管理安全机制，用户对系统的操作只能在事先规定的权限范围内进行，根据用户名、基于 PDA 与 Web Service 的钢铁物流仓库管理系统的实现密码、库区以及权限登录手持管理系统。
　　7）日志管理。 本系统设计了用户登录、退出的日志管理机制，PDA 将用户、操作库区及操作类别等信息记录下来，供管理人员的后期维护。

　　2、 手持终端数据采集与处理

　　2．1 手持终端数据采集
　　手持移动终端的数据采集是本系统的重要组成部分。 为实现库区的信息化管理，需对物料及各类单据统一编码，在仓库管理中引入条形码对物料进行标识， 免去人工操作可能带来的错误。 手持终端采用移动采集模式进行数据的采集与处理，通过使用无线数据采集器（PDA）和无线网络接入点组成无线局域网来完成。 这种方式实时性好；数据采集器通过无线网络连接后台程序服务器或数据库服务器，能够实现复杂的业务流程。 本文就条码选型、条码识读原理、物料及单据编码规则进行介绍。
　　本系统中库区物料只需进行简单的标识， 不需要携带大量的信息。 一维条码不管是可靠性、稳定性，还是技术的可移植性方面，都符合企业内部库存物资管理的基本要求。
　　所以本文选择技术稳定、可靠性高、价廉物美的一维条码。
　　本文采用手持移动终端扫描一维条形码来采集库区钢铁物料信息。 通过手持终端将图形化的编码符号转换为计算机可以识别的数据以及计算机之间的通讯数据。 当今流行的光学扫描器是利用光学装置扫读条码符号，并将光信号装换成电信号。 最后再由专门的译码器将电信号按一定的规则翻译成对应的数据信息。
　　本系统中一维的条码扫描引擎是激光引擎，正常 1m 以内没有问题，PDA 具有自带的条码扫描后台程序， 开机自运行，PDA 通过Scan 端口将扫描到的条码经过判断处理后显示出来。
　　为了对物料进行规范化管理，根据企业内部的需要，采用合适的条码类型并按照一定规则对物料进行编码， 由条码生成软件制作后打印在标签上。 因为本系统中，只需要在企业内部范围内对物料进行标识，所以选用一维条码中的 39 码，它是目 前国内企业内部自定义码制， 在实际应用中可根据需要确定条码的长度和信息。 本文以沙钢集团钢卷的标签编码方式为例，论述一维码标签的一般编码方法。 钢卷的标签由三部分组成： 钢卷号，集团代号和重量信息。 其中钢卷号由厂别（如 C 为一车间，D为二车间），年份和流水码组成。 如 D384006900SG15440 中 D代表 厂别 ，3 为 年份 ，84006900 为流 水 码 ，SG 为 集 团 代 号 ，15440 为重量信息。
　　企业信息平台有大量的数据信息， 在对其管理时有大量的单据文件。 所以为了方便单据的分类管理，需先制定单据号的编码规则，从而对各种单据进行唯一标识，方便日后追踪查询。 本系统中单据编码由厂别，库区，流水码按照一定的规则相互组合而成。
　　如 CW02E45540 中 C 为厂别 （一 车间 ），W02 为库区（2＃ 厂外库），E45540 为流水码。

　　2．2 手持终端数据处理
　　库存管理系统（WMS）是自动仓储设备的计算机管理系统，它能对库区中的设备运行、物料出入库作业、 库存管理进行监控。 制造管理系统（MES）有库区物料最准确的数据信息。 本系统中 WMS 与 MES 实现对接。库区作业任务有 MES 数据库生成，下放至手持终端。 如图 3 所示为企业各系统连接图。
　　由于手持终端不能直接与

　　数据库通信，所以在本移动终端系统中设置了手持服务器端。 服务端采用 Web Service 技术作为技术基础。 它能对诸多其他业务单位的数据信息进行实时有效地调用。 手持终端可以通过绑定远程服务、 本地服务和定制的代码很方便地将 Web Service嵌入到应用程序中。
　　在本系统中，Web Service 端提供服务，客户端（即 PDA）消费服务。 PDA 的基本行为包括数据采集、服务请求等。 在具体实现时，客户端的功能主要是初始化窗体，接收 MES 系统下发的作业任务，采集物料信息，信息核对，在确定数据的类型符合数据库的要求后，将数据传送到 Web Service 端，由 Web 服务端进行数据处理。

　　3、 手持终端的无线通讯方式

　　3．1 无线局域网规划要求
　　无线局域网可以提供可靠的无线信号传输，在库区作业时，移动设备的移动范围非常大，因此必须采用无线传输方式。 库区空间广阔，单个无线 AP 基站无法满足长距离的无线传输，需要多个 AP 基站共同组建无线局域网。 现场 PDA 需要对数据进行采集、 核对等工作， 所以要求整个无线网络具有良好的通信质量，减少丢包率。 在研究库区无线局域网的规划要求的基础上，通过合理选取无线拓扑结构、 规划设置无线接入点的位置与信道等方式保证无线信号在库区中的全面覆盖。

　　3．2 无线局域网结构设计
　　目前，大部分 WLAN 采用 Infrastructure 模式组网。 Infras-tructure 组网模式易实现集中管理且能提供用户身份验证，布局受环境限制较小，另外 Infrastructure 模式数据传输速率也明显高于 Ad－Hoc 模式，当网络业务量增大时，网络的吞吐性能及时延性能等也不会有剧烈的恶化。 因此， 本系统采用 Infras-tructure 模式组网。 库区无线网络结构如图 4 所示。

　　一个移动接入点离开一个基站的覆盖范围移动到另一基站的覆盖范围时， 移动接入点断开与原基站的连接而建立与新基站的连接。 在断开与连接的过程中，数据的可靠性成为必须考虑的问题。 基于 IEEE802．11 的 AP 切换可大致分为两种：硬切换和平滑切换。
　　硬切换是指移动设备在移动过程中如果检测到比当前连接的 AP 基站信号更强的 AP 基站时，立即断开与当前AP 基站的相连，建立与新的 AP 基站的连接。 这种方式切换速度快，但由于不采取任何措施，丢包率相对较大。 平滑切换是指当移动设备检测到新的 AP 基站并与其进行通信前， 先由新的AP 通知旧的 AP 将旧的 AP 上与移动设备相关的信息及数据包转发给新的 AP 后再进行进一步的通信。 这种切换方式的特点是丢包率低， 但是需要先由原 AP 基站将数据转发完成后才能进行继续通信，增加了切换的时延。 本系统中选用的无线 AP 基于平滑切换模式，保证了 AP 点之间的平滑切换。

　　4、 系统的运行与测试

　　本系统中用户通过 PDA 扫描钢卷上的条形码，PDA 利用其无线收发功能， 通过 WLAN 将钢卷信息实时上传到 WebService 端， 对数据库进行操作。 Web 服务以通用架构打包起来，客户端通过引用 Web 服务，设置代理类对象来实现接口调用，体现了一种黑箱操作，减轻了开发者的负担。
　　基于 Web Service 的 PDA 系统已经实际应用于沙钢集团厂外 2＃，8＃ 库及冷轧原料库中，运行该系统软件时，登陆用户根据不同的用户权限对不同的库区进行操作， 所有用户均可对钢卷进行出库、入库倒垛操作，由于不同库区具有不同功能需求，冷轧原料库还具有上料等功能。 用户权限设计体现了良好的人机交互。 此系统还具有日志管理功能，记录每个用户登录与退出不同 PDA 的时间与登录库区。 便于日后对系统及人员的管理。

　　5、 结束语

　　本文提出了基于 Web 服务的手持终端在钢铁物流管理系统中的应用，并在某钢铁企业运行，使用效果良好，本方案是可行的。 在手持终端中运用 Web Service 技术使得仓库管理人员可以方便的进行业务操作、减少了作业错误和货物寻找的时间，提高了录入数据的可靠性及效率性， 确保了仓储数据的准确性和实效性。 为企业管理层的决策处理提供了方便。

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