基于物联网RFID的智能仓储系统软件设计

计算机论文哪里有？本系统适用于各种生产制造或者物流类企业，可以凭借价格在招标过程中取得优势，但就目前的系统来说在很多方面仍然存在可以改进的地方: (1)对于 WCS 系统来说，本系统缺少三维立体动画，无法给操作人员或者参观人员一个直观的感受看到当前堆垛机所处的状态及位置。 

第一章 绪论 

1.2 国内外研究现状及发展前景 

自动化立体仓库发展至今经历了四个阶段：人工->机械->自动化->智能化。由于美国和德国等发达公家在仓储管理上起步较早，目前已经具有较完善的智能化仓储系统[6]。 

目前，美国仓储业发展水平处于世界领先水平[7]。作为美国的电商巨头亚马逊，由于巨大的仓储存储压力，引进了仓库管理系统，使得成本大大降低。亚马逊在仓储系统中大量部署机器人，仓库管理系统根据目前机器的位置，向最近的机器人发送运输任务，实现了“货到人”的运行模式，降低了人力成本，提高了工作效率[8][9]。德国作为和美国同一时期最早使用智能仓储的国家之一，技术上也比较成熟。德国和知名的仓储管理软件 Viastore System 公司，将智能仓储系统与制造执行系统(Manufacturing execution system, MES)相融合，使得物料运输和生产过程同步，实现了车间物料数据共享，极大地提高了生产效率[10]。 

我国的仓储物流行业虽然起步较晚，对比欧美国家仍处于基础阶段[11]，但是借鉴国外的先进技术，目前发展速度丝毫不逊色于发达国家。2014 年，作为国内最大的智能仓储京东的“亚洲一号”正式投入运营，“亚洲一号”拥有自动化立体库（AR/AS）、分拣机、提升机等自动化设备[12]，实现了高密度存储、自动补货、快速拣货、多层阁楼自动输送等功能，极大地提升了仓储管理效率[13]。从市场发展情况来看，自动化立体仓库主要集中在机械制造、汽车、医药生产及流通、烟草、食品加工、服装生产等行业，整个市场有了很大发展。主要表现在以下几个方面： 

(1) 烟草生产企业对自动化的立体仓库的需求依然存在，全年烟草行业建设的自动化立体库在 30 座左右。

(2)医药生产企业对自动化立体库的需求依然稳定，2006 年建设的自动化立体库为 1020座。随着生产规模的扩大，像华中制药、山东凤凰制药、华兰生物等企业都在科德智能的帮助下建设了自动化立体库。在 GSP 认证的推动下，医药经销企业对自动化立体库的需求依然很大，2006 年新建自动化立体仓库超过 10 座，2010 年超过 100 座。 

(3)新型材料制造企业如铭帝铝业、韶能集团等建设了大规模自动化立体仓库，用于储存原材料和成品，随着企业产能的扩大，今后对自动化立体仓库的需求还在不断增长。 

(4)汽车生产企业在车身及配套件存储方面均采用了自动化立体库，如山东九佳、三角轮胎，每年汽车行业新建自动化立体库在 30-40 座之间。............ 

第三章 系统概要设计 

3.1 整体架构 

3.1.1 系统物理层面架构 

在实际的生产应用中，智能仓储系统往往是一个完整的独立系统存在于工厂中，因此本系统也需要配置专门的服务器用来存放数据如（产品信息、生产日期、出入库记录等），除此以外还需要配备一台工业上专门使用的工控机用来进行入库、出库及信息查询等操作。当然为了方便实现对智能仓储系统的信息化管理，在服务器中专门提供了外部系统连入的接口。接口在软件开发中扮演重要的角色，直接影响到系统的安全性和稳定性[25]，通过接口实现整个工厂的信息化管理。 

智能仓储系统一般独立于其他系统的主要原因是考虑到系统安全问题，防止本系统被攻击，从而导致数据信息的泄露。并且，因为系统控制着堆垛机有实体设备，一旦被攻击很有可能导致系统崩溃，进而出现设备罢工的情况，甚至出现安全隐患。因此，本系统在设计网络架构的时候一般是独立存在。如果需要与外界系统进行数据交互，一般采取 WebService 的通信方式，也可通过 HTTP 协议中的 POST 和 GET 方法，将接口部署在服务器上实现与外部系统的数据交互。............ 

第五章 WCS 详细设计与实现 

5.1 堆垛机模块功能设计 

5.1.1 WCS 与堆垛机通信协议 

WCS 和堆垛机的通信协议主要包括了通信的地址块、变量名以及注释。这些变量的值都是寄存在 PLC 中的，通过 OPC 通信实现 WCS 与 PLC 之间的连接。通常来说，一般 B_O 开头的变量名为 WCS 向堆垛机写入的变量名，以 B_I 开头的变量名为 WCS 从堆垛机读取的变量名，以这样命名的变量名清晰明确，并且遵循各自的变量各自清除的原则，从而避免了上位机写的数据被 PLC 程序清掉的数据混乱情况。表 5.1 和表 5.2 分别介绍了 WCS 写入变量通信协议和 WCS 读取变量通信协议。 

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5.2 输送线模块功能设计 

5.2.1 WCS 与输送线通信协议 

WCS 与输送线的通信协议也与堆垛机的类似，都包括变量名、变量地址、变量类型以及说明，但相对于堆垛机来说简单了很多。由于输送线通常情况来说都比较简单，也无需要一套具体流程控制，在功能上来说，一般只负责创建入库以及货物的输送功能，因此无需像堆垛机一样用 PC 步的变量来记录当前流程的步骤。在入库前的输送线上会有一个 RFID 扫码装置，用于扫描物料上面的 RFID 码，由于 RFID 码是范围内感应的因此不需规定在特定位置安装 RFID 码，大大降低了由未扫到码造成的物料无法入库情况。当输送线扫描到 RFID 码后，会将该码写入 PLC 中的地址块，再通过 OPC 传送给 WCS，WCS 在获取到任务信息后寄回创建入库任务，BllStation 在满足创建入库任务条件时，就会创建入库任务，然后，在 BllStacker检测到入库任务并且输送线到位，就会下发命令给堆垛机，呼叫堆垛机执行入库任务。而出库任务通常来说由 WMS 或者上层系统发起，因此输送线只需要提供一个出库备妥信号，堆垛机即可执行出库任务。下面通过表 5.3 介绍 WCS 与输送线的通信协议。 

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第七章 总结与展望 

智能仓储管理系统解决了传统仓库管理中的搬运效率低下、人工记录数据且数据混乱易出错等问题，通过本系统实现了对整个仓库的智能化管理，采用堆垛机和输送线结合的方式自动运送物料至指定位置，提高了物料入出库的效率并且降低了用工成本。 

首先通过介绍本项目的意义和背景，结合智能仓储目前国内的发展情况及未来发展愿景，确定了本文主要目标与研究内容。然后介绍了整个智能仓储系统中所应用到的一些关键技术，其中着重阐述了 WCS 与 PLC 的通信协议 OPC 技术，接着对整套仓储系统的架构进行设计，从物理环境的网络部署、环境搭建到软件层面的系统架构、E-R 图的绘制。 

在系统功能的详细设计与实现部分，首先是对 WMS 功能的介绍，通过对需求的分析，将每个模块实现的功能具体化，分为五大管理模块包块权限管理、仓库管理、设备管理、出入库管理以及历史记录管理。通过类图和序列图的方式介绍每个管理模块中的具体功能。 

最后在系统的功能测试部分，分为功能性和非功能性的测试，功能性测试主要是检测功能是否满足设计时的需求，是否达到预期功能，再通过非功能性的测试检验系统正常运行时的可靠性和稳定性。根据编写的测试用例进行测试并无发现任何问题，表明本系统可正常使用。 

本系统适用于各种生产制造或者物流类企业，可以凭借价格在招标过程中取得优势，但就目前的系统来说在很多方面仍然存在可以改进的地方: 

(1)对于 WCS 系统来说，本系统缺少三维立体动画，无法给操作人员或者参观人员一个直观的感受看到当前堆垛机所处的状态及位置。 

(2)本系统对数据库有着大量的运用，需要记录各种操作信息、物料信息以及历史记录信息，对于这些信息，随着智能仓储系统的使用，数据库中的数据必将越来越多了，因此如何实现对 SQL 查询的优化，避免冗余数据，系统在长时间使用后，如何保证数据库的响应速度，也是一优化的重要方向。 

参考文献（略）