王錦強(qiáng)，楊 軍，田佳璐，趙敬紅

(共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司，寧夏銀川 750021)

1 任務(wù)調(diào)度管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的背景

在“兩化融合”和“中國(guó)制造2025”等國(guó)家外力影響及鑄造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)內(nèi)力推動(dòng)下，信息化應(yīng)用不斷在傳統(tǒng)鑄造企業(yè)中應(yīng)用，智能化車間在傳統(tǒng)的鑄造企業(yè)中也逐步實(shí)現(xiàn)，不斷的深入應(yīng)用。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代物流逐漸成為繼采取先進(jìn)技術(shù)有效降低資源消耗和通過(guò)人力素質(zhì)的提高增加利潤(rùn)之后的“第三利潤(rùn)源”[1]。

現(xiàn)階段，傳統(tǒng)鑄造工廠內(nèi)物流貨物噸位小到幾百公斤大到幾十上百噸，外形尺寸也千差萬(wàn)別，而且由于整個(gè)鑄造工序涉及在多個(gè)工廠進(jìn)行，運(yùn)輸路徑也多種多樣，在這種需求下，各種噸位的AGV 得以推廣使用。

2 任務(wù)調(diào)度管理系統(tǒng)在智能鑄造工廠中實(shí)現(xiàn)的必要性

根據(jù)傳統(tǒng)鑄造工序劃分，可以將智能工廠劃分形成基本的生產(chǎn)單元（后續(xù)簡(jiǎn)稱“智能單元”），是車間能自動(dòng)運(yùn)行的神經(jīng)中樞，向上集成SAP、MES、全流程虛擬制造系統(tǒng)取得生產(chǎn)訂單、生產(chǎn)計(jì)劃、各工序所需的工藝參數(shù)。向下集成AGV 等物流設(shè)備完成各種生產(chǎn)任務(wù)和物流任務(wù)。

以AGV 為例，不同類型的AGV 可負(fù)載貨物重量不同，相應(yīng)的取貨、卸貨站臺(tái)也分多種類型，那么，對(duì)各不同類型的AGV 及任務(wù)站臺(tái)等都需要一個(gè)系統(tǒng)的管理。AGV 的運(yùn)輸任務(wù)也存在多個(gè)上層單元系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多個(gè)物流設(shè)備、多個(gè)貨物站臺(tái)工位的情況。由不同上層單元管理各自物流任務(wù)可能導(dǎo)致物流設(shè)備沖突、運(yùn)輸路線沖突、站臺(tái)工位沖突等情況，在沖突情況下執(zhí)行各類任務(wù)可能導(dǎo)致多個(gè)設(shè)備相撞或者整個(gè)物流線癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，開(kāi)發(fā)一套對(duì)上層智能單元系統(tǒng)提供統(tǒng)一格式的任務(wù)接收和結(jié)果反饋接口、實(shí)現(xiàn)多品牌多種類型物流設(shè)備、多種類型貨物站臺(tái)工位、物流任務(wù)按優(yōu)先級(jí)執(zhí)行的統(tǒng)籌管理，是十分必要的。

3 任務(wù)調(diào)度管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)

在智能鑄造車間，以AGV 為主的物流設(shè)備主要是配套智能單元系統(tǒng)去執(zhí)行任務(wù)。首先，需要有物流設(shè)備管理、站臺(tái)工位管理功能來(lái)實(shí)現(xiàn)各類物流設(shè)備、站臺(tái)工位的管理。在智能單元執(zhí)行生產(chǎn)過(guò)程中，在不同的工序，智能單元將需要的任務(wù)下發(fā)給任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，由任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)判斷當(dāng)前任務(wù)需要由哪臺(tái)設(shè)備執(zhí)行，并判斷起始裝載工位和卸貨工位是否滿足運(yùn)輸任務(wù)執(zhí)行條件，如果滿足則給當(dāng)前設(shè)備下達(dá)運(yùn)輸指令，自動(dòng)物流設(shè)備在上貨完成、卸貨完成后分別給調(diào)度系統(tǒng)反饋執(zhí)行情況，調(diào)度系統(tǒng)再在給相應(yīng)的智能單元系統(tǒng)反饋任務(wù)執(zhí)行情況[2]。

調(diào)度系統(tǒng)為智能單元配套軟件，選擇Java+MySql B/S 架構(gòu)去實(shí)現(xiàn)；智能單元在需要執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)時(shí)以json 格式Http 協(xié)議接口方式將運(yùn)輸任務(wù)下發(fā)給調(diào)度系統(tǒng)，調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有的物流設(shè)備是否空閑、站臺(tái)工位是否有貨等情況通過(guò)XML 格式Webservice 接口給物流設(shè)備自帶驅(qū)動(dòng)發(fā)送報(bào)文，物流設(shè)備在接貨過(guò)程中根據(jù)其自身的情況選擇條形碼或RFID 技術(shù)[3]，物流設(shè)備在抬起、放置或任務(wù)執(zhí)行完畢后，通過(guò)自帶的驅(qū)動(dòng)給調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送XML 報(bào)文用于調(diào)度系統(tǒng)監(jiān)控AGV 任務(wù)執(zhí)行情況、執(zhí)行完畢后將物流設(shè)備載貨、卸貨狀態(tài)及貨物信息保存到相應(yīng)的站臺(tái)工位上。調(diào)度系統(tǒng)將結(jié)果反饋給相應(yīng)的智能單元系統(tǒng)。待下次智能單元需要進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的時(shí)候可以通過(guò)Http接口方式查詢貨物存放、工位空閑情況等信息。實(shí)現(xiàn)后的整體系統(tǒng)調(diào)度過(guò)程如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)物流調(diào)度過(guò)程

整體系統(tǒng)主要分為以下三大功能模塊。

3.1 物流設(shè)備管理

以AGV 為例，包括AGV 添加、AGV 設(shè)備、AGV 當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的情況等的監(jiān)控，如圖2 所示。

3.2 站臺(tái)管理

包括站臺(tái)信息維護(hù)，站臺(tái)信息包括站臺(tái)名稱、站臺(tái)編碼、站臺(tái)類型、存儲(chǔ)類型、存貨數(shù)量、取貨優(yōu)先級(jí)、卸貨優(yōu)先級(jí)等屬性?？梢詫?duì)站臺(tái)添加刪除等操作，也可手動(dòng)維護(hù)站臺(tái)信息，如圖3 所示。

3.3 任務(wù)管理

以AGV 為例，物流任務(wù)管理模塊管理多臺(tái)AGV 設(shè)備的各種路線，待執(zhí)行任務(wù)中顯示待執(zhí)行的任務(wù)列表，任務(wù)記錄記錄所有AGV 的任務(wù)，如圖4 所示。

圖2 AGV 管理

圖3 站臺(tái)管理

圖4 任務(wù)管理

4 總結(jié)

整個(gè)鑄造智能工廠生產(chǎn)過(guò)程中物流的管理是較為重要的一部分，高效的物流保證能提高生產(chǎn)效率。通過(guò)智能單元調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用將多品牌不同負(fù)載類型的物流設(shè)備有序的進(jìn)行調(diào)度管理，并將生產(chǎn)所需的各種類型站臺(tái)隨物流實(shí)時(shí)管理，為上層智能單元系統(tǒng)進(jìn)行物流調(diào)度提供統(tǒng)一接口平臺(tái)。過(guò)程中逐步優(yōu)化，已經(jīng)基本符合鑄造智能物流的需求。解決了以往各單元系統(tǒng)分散管理時(shí)站臺(tái)沖突、物流設(shè)備沖突、路線沖突、站臺(tái)存貨的信息無(wú)法查詢等問(wèn)題，有效保證了生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)工序之間的物流傳遞，物流監(jiān)控。

從軟件開(kāi)發(fā)思想看，該功能模塊通用性較強(qiáng)、功能的需求穩(wěn)定。從智能單元分離開(kāi)來(lái)作為一個(gè)通用模塊開(kāi)發(fā)，一方面大幅度降低智能單元開(kāi)發(fā)難度和重復(fù)開(kāi)發(fā)量，另一方面符合目前流程的分布式微服務(wù)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)思想。在后期的系統(tǒng)迭代升級(jí)中也將降低整個(gè)智能工廠的系統(tǒng)耦合性。根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度龐大的歷史記錄，我們對(duì)AGV 設(shè)備、站臺(tái)工位、運(yùn)輸線路、執(zhí)行時(shí)間等，通過(guò)合理的算法統(tǒng)計(jì)，可以為后期的設(shè)備和路徑的優(yōu)化提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化進(jìn)一步提升智能工廠的物流效率。

目前，多品牌多AGV 的自動(dòng)物流調(diào)度功能基本趨于完善，但是后期的項(xiàng)目應(yīng)用中可能還會(huì)對(duì)其他的物流設(shè)備進(jìn)一步驗(yàn)證，將系統(tǒng)不斷提升優(yōu)化完善。