CN106210093B - 基于物流仿真软件的3d智能调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物流仿真软件的3D智能调度方法，包括以下步骤：建立物流仿真模型；通过网络通信模块与AGV和自动化设备建立链接；AGV将物流任务通过网络通信模块发送至调度控制服务器，AGV的物流任务触发物流仿真模型，物流仿真模型开始运行和计算；物流仿真模型计算得出上述AGV的行驶路线，并触发与AGV相对应的模拟AGV；物流仿真模型向模拟AGV发送模拟控制信号；提取模拟控制信号，将其转换为AGV能够识别的控制信号，通过网络通信模块发送至AGV；AGV根据接收到的控制信号，做出相应的动作，完成物流任务。本发明解决了物流仿真软件的相关算法、触发条件与实际控制系统的算法、触发条件不能完全匹配的问题。
Description
技术领域
本发明涉及物流仿真技术领域，特别是指一种基于物流仿真软件的3D智能调度方法。
背景技术
传统物流仿真系统仅仅是根据相关生产数据或者自定义相关条件，虚拟触发离散事件，通过虚拟运行分析现实生产中可能或者潜在的数据，可以根据前期规律或者经验值解决大部分评价问题、瓶颈问题，但是由于生产条件变化性大、仿真系统完全脱离实时生产条件，因此分析结果与实际运行存在较大不确定性。
诸多物流管理(调度)系统只有与现实完全对接后才能实现实时数据收集，通过实时数据计算生产实际调度方式，因此诸多评价机制、瓶颈问题都不能提前预防，而只有系统运行一段时间后进行优化改进，造成人力、物力投入增大。
部分企业先用物流仿真软件优化生产相关问题，然后通过实时调度系统予以控制物流系统，貌似解决上述两个方面的问题，但是因为仿真软件的相关算法、触发条件与实际控制系统的算法、触发条件不能完全匹配，其差异使其两者基本脱离关系，不能达到预期的目的。
发明内容
本发明提出一种基于物流仿真软件的3D智能调度方法，解决了物流仿真软件的相关算法、触发条件与实际控制系统的算法、触发条件不能完全匹配的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于物流仿真软件的3D智能调度方法，具体包括以下步骤：
步骤1，在调度控制服务器上安装物流仿真软件，建立物流仿真模型，所述物流仿真模型与实际的AGV物流系统相对应，所述AGV物流系统包括AGV、自动化设备和若干读卡点，所述读卡点分布在AGV路径上；
步骤2，所述调度控制服务器设有网络通信模块，所述调度控制服务器通过该网络通信模块与所述AGV和自动化设备建立链接；
步骤3，所述AGV将物流任务通过所述网络通信模块发送至所述调度控制服务器，所述AGV的物流任务触发所述物流仿真模型，所述物流仿真模型开始运行和计算；
步骤4，所述物流仿真模型计算得出上述AGV的行驶路线，并触发与所述AGV相对应的模拟AGV；
步骤5，所述物流仿真模型向所述模拟AGV发送模拟控制信号；
步骤6，提取所述模拟控制信号，将其转换为所述AGV能够识别的控制信号，通过所述网络通信模块发送至所述AGV；
步骤7，所述AGV根据接收到的控制信号，做出相应的动作，完成物流任务。
进一步的，所述物流仿真模型包括仿真阶段和控制阶段两个阶段；
在仿真阶段，所述物流仿真模型由所述模拟AGV和所述模拟自动化设备的模拟参数进行触发。
进一步的，还包括以下步骤：
若所述AGV的物流任务需所述自动化设备配合，则所述自动化设备通过所述网络通信模块发送信号至所述调度控制服务器，触发所述物流仿真模型，所述物流仿真模型触发与所述自动化设备相应的模拟自动化设备，向该模拟自动化设备发送模拟控制信号；
提取上述模拟控制信号，将其转换为所述自动化设备能够识别的控制信号，发送至所述自动化设备。
进一步的，所述自动化设备包括滚筒线、自动门、电梯、皮带传输线、机器人、自动化生产设备以及自定义的实体设备。
进一步的，所述自动化设备连接有自动化设备呼叫终端，所述自动化设备呼叫终端通过路由与所述网络通信模块交互数据。
进一步的，还包括以下步骤：
在两条AGV路径交叉点设有第一读卡点，在上述两条AGV路径分别设置两两相连的四个读卡点，包括第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点；
对所述第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点包围的区域进行交通管制；交通管制的方法具体包括以下步骤：
第一AGV进入交通管制区，在所述第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点中的任一读卡点读卡，该读卡点将所述第一AGV的读卡信息发送至所述物流仿真模型，所述物流仿真模型内设有与所述第一AGV对应的模拟第一AGV以及与所述第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点相对应的模拟读卡点，驱动所述模拟第一AGV到达对应的模拟读卡点，并向所述模拟第一AGV发出模拟控制指令，读取该模拟控制指令，将其转换为所述第一AGV能够识别的控制信号，通过所述网络通信模块发送至所述第一AGV；
若所述第一AGV还未离开交通管制区，第二AGV在所述第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点中的任一读卡点读卡，该读卡点将所述第二AGV的读卡信息发送至所述物流仿真模型，所述物流仿真模型内设有与所述第二AGV相对应的模拟第二AGV，驱动所述第二AGV到达对应的模拟读卡点，暂停对所述模拟第二AGV发送模拟控制指令；
待所述第一AGV离开交通管制区后，所述物流仿真模型控制所述第二AGV继续前进。
进一步的，所述网络通信模块采用WiFi、ZigBee、Bluetooth、CDMA2000、GSM、infrared、ISM、RFID、UMTS/3GPPw/HSDPA和UWB中的一种或几种通信方式。
进一步的，所述物流仿真软件为FlexSim、Demo3D、RaLC、Anylogic、ExtendSim、Arena、AutoMod、Simio、Witness、eM-Plant中的一种。
本发明的有益效果在于：实际的AGV物流系统发送触发信号给物流仿真模型，由物流仿真模型进行计算和分析，并提取物流仿真模型的模拟控制命令至AGV物流系统，解决了物流仿真软件的相关算法、触发条件与实际控制系统的算法、触发条件不能完全匹配的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于物流仿真软件的3D智能调度方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
AGV是(Automated Guided Vehicle)的缩写，意即"自动导引运输车"，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，AGV属于轮式移动机器人(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范畴。
如图1所示，本发明提出了一种基于物流仿真软件的3D智能调度方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，在调度控制服务器上安装物流仿真软件，建立物流仿真模型，物流仿真模型与实际的AGV物流系统相对应，AGV物流系统指的是基于AGV的自动化物流系统；AGV物流系统包括AGV、自动化设备和若干读卡点，读卡点分布在AGV路径上；AGV路径指的是AGV在运输过程中需要行走的固定路线。读卡点用于记录经过的每一辆AGV。
自动化设备包括滚筒线、自动门、电梯、皮带传输线、机器人、自动化生产设备以及自定义的实体设备。
步骤2，调度控制服务器设有网络通信模块，调度控制服务器通过该网络通信模块与AGV和自动化设备建立链接；
自动化设备连接有自动化设备呼叫终端，自动化设备呼叫终端通过路由与网络通信模块交互数据。
步骤3，AGV将物流任务通过网络通信模块发送至调度控制服务器，AGV的物流任务触发物流仿真模型，物流仿真模型开始运行和计算；
步骤4，物流仿真模型计算得出上述AGV的行驶路线，并触发与AGV相对应的模拟AGV；
步骤5，物流仿真模型向模拟AGV发送模拟控制信号；
步骤6，提取模拟控制信号，将其转换为AGV能够识别的控制信号，通过网络通信模块发送至AGV；
步骤7，AGV根据接收到的控制信号，做出相应的动作，完成物流任务。
具体的，物流仿真模型包括仿真阶段和控制阶段两个阶段；
在仿真阶段，物流仿真模型由模拟AGV和模拟自动化设备的模拟参数进行触发。
在仿真阶段，各个离散时间的触发都是内部虚拟参数(例如生产计划参数、长期生产经验值、随机数等方式产生的信号)触发，使物流仿真模型不断运行，并分析相关数据。
在控制阶段，仍然使用的是同一个物流仿真模型，仅仅将其内部虚拟参数取消，将现实生产设备的各种信号通过无线通讯方式传递给物流仿真模型，以此触发物流仿真模型不断运行。物流仿真模型运行过程中，分析得出模拟控制命令，通过无线通讯方式传递给相应的设备，比如AGV或自动化设备，从而实现了虚拟仿真与现实控制的有机结合。
综上，仿真与控制模型、算法、触发条件都完全一致，仅仅是触发信号的来源不一样，完美解决背景技术中涉及的3大问题点。
将物流仿真软件与AGV或自动化设备链接，完成数据交互，可采用以下方法步骤：
开发基于TCP/IP协议的DLL文件，主要包括：服务器链接(ilnsConnect)和服务器断开链接(ilnsClose)。
服务器连接的编程举例如下：
本发明的优选实施例还包括以下步骤：
若AGV的物流任务需自动化设备配合，则自动化设备通过网络通信模块发送信号至调度控制服务器，触发物流仿真模型，物流仿真模型触发与自动化设备相应的模拟自动化设备，向该模拟自动化设备发送模拟控制信号；
提取上述模拟控制信号，将其转换为自动化设备能够识别的控制信号，发送至自动化设备。
比如从物流仿真模型提取控制信息用于控制现实中的设备，物流仿真模型中当模拟AGV移动到模拟自动门前，需要通过模拟自动门，则会给模拟自动门一个触发信号——开门信号，这时将物流仿真模型中的触发信号(即开门信号)提取出来，转换为自动化设备对应的通讯协议内容，通过无线发送给对应的现实中的自动门一个控制信号——开门信号，从而实现仿真控制实物的功能。
本发明的优选实施例如下：
两条AGV路径的交叉处设有一个读卡点，该读卡点为第一读卡点，两条AGV路径上分别设有与第一读卡点相邻的两个读卡点，分别为第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点，第一读卡点、第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点包围的区域为交通管制区；
交通管制区的交通管制方法具体包括以下步骤：
第一AGV进入交通管制区，在第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点中的任一读卡点读卡，该读卡点将第一AGV的读卡信息发送至物流仿真模型，物流仿真模型内设有与第一AGV对应的模拟第一AGV以及与第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点相对应的模拟读卡点，驱动模拟第一AGV到达对应的模拟读卡点，并向模拟第一AGV发出模拟控制指令，读取该模拟控制指令，将其转换为第一AGV能够识别的控制信号，通过网络通信模块发送至第一AGV；
若第一AGV还未离开交通管制区，第二AGV在第二读卡点、第三读卡点、第四读卡点和第五读卡点中的任一读卡点读卡，该读卡点将第二AGV的读卡信息发送至物流仿真模型，物流仿真模型内设有与第二AGV相对应的模拟第二AGV，驱动第二AGV到达对应的模拟读卡点，暂停对模拟第二AGV发送模拟控制指令；
待第一AGV离开交通管制区后，物流仿真模型控制第二AGV继续前进。
网络通信模块采用WiFi、ZigBee、Bluetooth、CDMA2000、GSM、infrared、ISM、RFID、UMTS/3GPPw/HSDPA和UWB中的一种或几种通信方式。
物流仿真软件为为FlexSim、Demo3D、RaLC、Anylogic、ExtendSim、Arena、AutoMod、Simio、Witness、eM-Plant中的一种。
本发明还设有人工操作的手持触碰呼叫器终端，可由人工发出物流任务，通过无线传输方式发送至调度控制服务器，转换为物流仿真模型能够识别的信号，物流仿真模型根据该信号控制模拟AGV或自动化设备，提取物流仿真模型的控制命令，将其转换，然后就可以控制实际的AGV或自动化设备。
具体的，物流仿真模型还可以根据物流任务计算AGV的最佳路径，比如当一个从source1到queue2的搬运任务产生时，物流仿真系统自动根据当前可使用的虚拟1号AGV与虚拟2号AGV中选择离节点NN1最近的虚拟1号AGV执行该任务。(物流仿真模型中模拟1号AGV与现实AGV物流系统中1号AGV对应，他们之间的仿真与实际控制即相互关联。)此时有物流仿真模型中虚拟1号AGV快速提取从Source1到Queue2的任务中所要经历的所有节点(NN1→NN9→NN5→NN8→NN2),物流仿真系统将路线翻译后通过无线发送给现实系统中的1号AGV终端。从而控制1号AGV按照仿真提取的路径完成此次搬运任务。
上述节点指的是读卡点；source1和queue2处于同一水平线两端，节点NN1和节点NN2分别靠近source1和queue2，节点NN3和节点NN4为竖直方向的线段，与节点NN1和节点NN2组成的水平线段垂直，其交叉点为节点NN5，水平线段和垂直线段上分别设有节点NN6-节点NN9，节点NN6和节点NN7分别处于节点NN5的上下方，节点NN8和节点NN9分别处于节点NN5的右方和左方，节点NN6-节点NN9两两相连，与节点NN5组成了交通管制区。
本发明的优点在于：
经济效果：
1、项目规划阶段、物流调度系统开发、实际生产阶段所用系统模型合一，减少重复开发所投入的人力物力60％以上；
2、借助物流仿真系统基础，结合实时控制与优化算法，最大程度优化AGV的运行路线，可节省AGV小车及配套物流设备的投入，减少企业设备投入、维护保养人员与费用投入；
社会效果：
1、该发明可用于企业生产中的物流调度，3D虚拟现实与生产实际相匹配，增强企业数字化、可视化管理，为企业向数字化工厂升级奠定良好基础；
2、该发明可用于高校教学，对物流规划、物流仿真、自动化控制、无线通讯技术等专业均有对应实际操作与实习的功能。如果将相关专业整合教学，将极大提高学生综合能力，毕业后即可投入企业实际生产并具有较好的实操能力。
技术效果：
1、实现物流仿真与智能控制系统的有机结合，实现技术的重大突破；
2、对其他仿真系统投入到实际控制应用具有技术指导意义；
3、仿真系统大量数据分析统计功能的，与EPR、APS、MES等生产管理系统无缝对接，推进智能制造与数字化工厂的进程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于物流仿真软件的3D智能调度方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，在调度控制服务器上安装物流仿真软件，建立物流仿真模型，所述物流仿真模型与实际的AGV物流系统相对应，所述AGV物流系统包括AGV、自动化设备和若干读卡点，所述读卡点分布在AGV路径上，读卡点用于记录经过的每一辆AGV；
步骤2，所述调度控制服务器设有网络通信模块，所述调度控制服务器通过该网络通信模块与所述AGV和自动化设备建立链接；
步骤3，所述AGV将物流任务通过所述网络通信模块发送至所述调度控制服务器，所述AGV的物流任务触发所述物流仿真模型，所述物流仿真模型开始运行和计算；
步骤4，所述物流仿真模型计算得出上述AGV的行驶路线，并触发与所述AGV相对应的模拟AGV；
步骤5，所述物流仿真模型向所述模拟AGV发送模拟控制信号；
步骤6，提取所述模拟控制信号，将其转换为所述AGV能够识别的控制信号，通过所述网络通信模块发送至所述AGV；
步骤7，所述AGV根据接收到的控制信号，做出相应的动作，完成物流任务。
2.根据权利要求1所述的基于物流仿真软件的3D智能调度方法，其特征在于，所述物流仿真模型包括仿真阶段和控制阶段两个阶段；
在仿真阶段，所述物流仿真模型由所述模拟AGV和模拟自动化设备的模拟参数进行触发。
3.根据权利要求2所述的基于物流仿真软件的3D智能调度方法，其特征在于，还包括以下步骤：
若所述AGV的物流任务需所述自动化设备配合，则所述自动化设备通过所述网络通信模块发送信号至所述调度控制服务器，触发所述物流仿真模型，所述物流仿真模型触发与所述自动化设备相应的模拟自动化设备，向该模拟自动化设备发送模拟控制信号；
提取上述模拟控制信号，将其转换为所述自动化设备能够识别的控制信号，发送至所述自动化设备。
4.根据权利要求3所述的基于物流仿真软件的3D智能调度方法，其特征在于，所述自动化设备包括滚筒线、自动门、电梯、皮带传输线、机器人、自动化生产设备以及自定义的实体设备。
5.根据权利要求4所述的基于物流仿真软件的3D智能调度方法，其特征在于，所述自动化设备连接有自动化设备呼叫终端，所述自动化设备呼叫终端通过路由与所述网络通信模块交互数据。
6.根据权利要求1所述的基于物流仿真软件的3D智能调度方法，其特征在于，所述网络通信模块采用WiFi、ZigBee、Bluetooth、CDMA2000、GSM、infrared、ISM、RFID、UMTS/3GPPw/HSDPA和UWB中的一种或几种通信方式。
7.根据权利要求1所述的基于物流仿真软件的3D智能调度方法，其特征在于，所述物流仿真软件为FlexSim、Demo3D、RaLC、Anylogic、ExtendSim、Arena、AutoMod、Simio、Witness、eM-Plant中的一种。
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