作者：李焱林，肖 息 湘潭大學(xué)機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院

導(dǎo)讀

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出入口是實(shí)現(xiàn)其物料存儲(chǔ)、提取和搬運(yùn)過程高效和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本文旨在研究鋰電制造中極片立庫(kù)口場(chǎng)景下物與物，系統(tǒng)與系統(tǒng)間交互的設(shè)計(jì)原則，從而保障自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物料出入庫(kù)的高效性和可靠性。通過分析AGV 從立庫(kù)口取走生產(chǎn)物料（托盤不離庫(kù)），取走整個(gè)托盤（托盤離庫(kù)），人機(jī)混用三個(gè)使用場(chǎng)景，從復(fù)雜現(xiàn)象中抽象出行為與信息的普遍屬性，構(gòu)建立庫(kù)口、載料托盤、AGV 小車、工人之間物與物、系統(tǒng)與系統(tǒng)和諧交互的關(guān)系。得出極片立庫(kù)口交互設(shè)計(jì)原則：無阻塞、高效率、低耦合和高自動(dòng)化。

01引言

隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，信息與通信技術(shù)的目標(biāo)已經(jīng)從滿足人與人之間的溝通，發(fā)展到實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的連接。在自動(dòng)化程度逐步提升的今天，從某種意義上來說，高度自動(dòng)化的設(shè)備之間也構(gòu)成一種服務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系，物與物之間構(gòu)建起了交互設(shè)計(jì)的新模式，通信與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)構(gòu)成了物體與物體之間的通信橋梁。物與物之間構(gòu)建起基于物理邏輯的產(chǎn)品交互模式，而物與信息系統(tǒng)之間構(gòu)建起基于行為決策邏輯的交互模式，二者共同構(gòu)成高度自動(dòng)化系統(tǒng)物與物交互的新模式。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是基于自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)高度自動(dòng)化的物流系統(tǒng)。立體倉(cāng)庫(kù)交互系統(tǒng)的決策與外部系統(tǒng)有著千絲萬縷的關(guān)系，尤其是生產(chǎn)過程中的半成品庫(kù)，必然會(huì)與生產(chǎn)系統(tǒng)、搬運(yùn)系統(tǒng)有直接關(guān)系。立體倉(cāng)庫(kù)庫(kù)口作為保證倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和物料運(yùn)輸高效性的關(guān)鍵交互節(jié)點(diǎn)，場(chǎng)景中主要涉及自動(dòng)導(dǎo)引小車(Automated Guided Vehicle，AGV)、空中懸掛起重小車（Overhead Hoist Transport，OHT）、立體倉(cāng)庫(kù)出入口、載料托盤等物料運(yùn)輸有關(guān)的物件，信息管理層面主要由負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理的制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）、對(duì)AGV 進(jìn)行任務(wù)分配的調(diào)度系統(tǒng)、負(fù)責(zé)立庫(kù)設(shè)備調(diào)度的倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)（Warehouse Controll System，WCS）組成。業(yè)務(wù)模式為JIS(Just In Sequence) 模式。

由于立庫(kù)口涉及多個(gè)物與物、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的信息交互，因此理清他們之間的關(guān)系，得出一個(gè)具有普適性且科學(xué)的交互原則，對(duì)鋰電精益生產(chǎn)、JIT 物料運(yùn)送模式至關(guān)重要。

02研究與方法

2.1鋰電制造中極片立庫(kù)口基本物件及流程簡(jiǎn)述

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是自動(dòng)儲(chǔ)存和輸出物料的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，是由多層貨架、運(yùn)輸系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)組成的，集信息自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)于一體的集成化系統(tǒng)[4]。立庫(kù)口是實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)高度自動(dòng)化，物料高效存儲(chǔ)、提取和搬運(yùn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，庫(kù)口的交互設(shè)計(jì)應(yīng)與物料運(yùn)輸系統(tǒng)緊密配合。

極片立庫(kù)口交互場(chǎng)景通常包括具備識(shí)別校對(duì)技術(shù)的立庫(kù)出入口、載料托盤以及自主引導(dǎo)小車等自動(dòng)化輸送工具。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)車間中，因場(chǎng)地空間限制，滿料入庫(kù)和出空托盤出庫(kù)共口，滿料出庫(kù)與空托盤入庫(kù)共口；滿料入口、空托出庫(kù)、滿料出庫(kù)和空托入庫(kù)不單獨(dú)設(shè)置口。

在鋰電生產(chǎn)過程中主要分為原材料庫(kù)、極片庫(kù)、電芯庫(kù)，分別用于存儲(chǔ)箔材、粉料、結(jié)構(gòu)件，極片極卷，成品電芯等物料。其中極片庫(kù)是生產(chǎn)過程中半成品緩存庫(kù)，其物料出入庫(kù)過程中與原材料、成品出入庫(kù)有如下區(qū)別：

1）極片庫(kù)物料出入庫(kù)需要滿足JIT 精益生成模式。

2）極片庫(kù)物料與模切、卷繞生產(chǎn)機(jī)臺(tái)進(jìn)行直接交互，無需二次拆包、組盤、換托等復(fù)雜操作。

3）極片庫(kù)托盤為內(nèi)部托盤，始終在模切工序、極片庫(kù)內(nèi)、卷繞工序之間流轉(zhuǎn)。

4）在全自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，要求單懸臂AGV 直接從立庫(kù)口取極卷送到卷繞生產(chǎn)機(jī)臺(tái)上；AGV 把立庫(kù)口的極卷都取完時(shí)，需要通知立庫(kù)把空托盤回庫(kù)；單懸臂AGV 直接從模切下料機(jī)臺(tái)取極卷送到立庫(kù)入口空托上；托盤放滿時(shí)通知立庫(kù)入滿托出空托，如圖2 所示。

5）在半自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，要求潛伏AGV 從立庫(kù)口取極卷托送到卷繞生產(chǎn)機(jī)臺(tái)緩存位，由人工操作OHT設(shè)備把極卷安裝到機(jī)臺(tái)上，當(dāng)極卷用完后呼叫AGV 把空托盤送回立庫(kù)；潛伏AGV 從模切下料緩存架搬滿托到立庫(kù)入口，然后從立庫(kù)口搬空托到模切下料緩存架上，如圖3 所示。

由于配送模式的不同，AGV 與立庫(kù)口的交互也將會(huì)存在巨大的差異，本文以托盤是否在立庫(kù)內(nèi)，物料種類與立庫(kù)口數(shù)量的大小關(guān)系為分類依據(jù)，列舉分析六種立庫(kù)口場(chǎng)景中的交互關(guān)系。

2.2托盤不離開立庫(kù)的場(chǎng)景

在卷繞、模切工序要求全自動(dòng)化生產(chǎn)的情況下，需要單懸臂AGV 從立庫(kù)口托盤上取一卷極卷直接送到卷繞機(jī)臺(tái)上料軸上，對(duì)接完成后生產(chǎn)機(jī)臺(tái)將會(huì)自動(dòng)讓物料投入生產(chǎn)中。當(dāng)模切機(jī)臺(tái)的極片收卷達(dá)到上限時(shí)，通過光電傳感器獲取信號(hào)然后通知AGV 自動(dòng)對(duì)接模切機(jī)下料軸進(jìn)行極卷下料，然后送往立庫(kù)入口，對(duì)接完成后通知滿托盤入庫(kù)。在這種情況下AGV 搬運(yùn)的是生產(chǎn)物料不是托盤。

（1）滿料出庫(kù)（物料類型數(shù)多于立庫(kù)出口數(shù)）使用產(chǎn)能比較大的工廠，正常情況會(huì)同時(shí)生產(chǎn)5~6 個(gè)型號(hào)的鋰電池。而立庫(kù)口的數(shù)量受場(chǎng)地限制，并不可以任意設(shè)置，此時(shí)必然會(huì)造成物料種類多于立庫(kù)出口數(shù)量。為了滿足JIS 生產(chǎn)要求，如提前出滿料則立庫(kù)口會(huì)被占用，而下一個(gè)種類的物料只有等待前一個(gè)物料被搬走才能夠通行，由于立庫(kù)口當(dāng)前物料何時(shí)被拉走不可控，這將造成下一個(gè)所需物料不能被及時(shí)出庫(kù)從而影響生產(chǎn)效率，因此只能在有用料需求時(shí)才發(fā)起立庫(kù)出滿是更為合理的交互流程。

如圖4 所示，產(chǎn)線工位發(fā)起叫料需求，AGV 系統(tǒng)生成叫料工單，判斷立庫(kù)口是否有對(duì)應(yīng)滿料。如果立庫(kù)口有對(duì)應(yīng)物料，則命中該庫(kù)位，并將其狀態(tài)改為鎖定狀態(tài)（若不鎖定則庫(kù)位將可能被多個(gè)工單執(zhí)行，造成紊亂局面）。如果立庫(kù)口沒有對(duì)應(yīng)物料則工單掛起，此時(shí)通知立庫(kù)系統(tǒng)出對(duì)應(yīng)物料的滿托。當(dāng)AGV 系統(tǒng)給立庫(kù)系統(tǒng)創(chuàng)建了多個(gè)出滿任務(wù)，則由立庫(kù)WCS 自行控制任務(wù)隊(duì)列，讓物料出庫(kù)有序進(jìn)行。物料到達(dá)立庫(kù)口時(shí)，立庫(kù)系統(tǒng)回調(diào)AGV系統(tǒng)，AGV 系統(tǒng)收到消息變更立庫(kù)口庫(kù)位狀態(tài)，相同物料需求的多個(gè)工單，按照最先發(fā)布優(yōu)先執(zhí)行的順序鎖定立庫(kù)口對(duì)應(yīng)庫(kù)位。

AGV 系統(tǒng)將工位叫料工單置為執(zhí)行中狀態(tài)，并把搬運(yùn)任務(wù)下發(fā)給AGV。當(dāng)AGV 到達(dá)命中的立庫(kù)口時(shí)，需要與立庫(kù)口進(jìn)行握手交互二次確認(rèn)（防呆校驗(yàn)），如果二次校驗(yàn)失敗AGV 會(huì)上報(bào)任務(wù)異常，工單會(huì)提示異常。如果二次校驗(yàn)成功，AGV 系統(tǒng)收到取貨完成，通知AGV前往工單發(fā)起工位放料，放料完成后，產(chǎn)線工位叫料工單完成。AGV 系統(tǒng)收到取貨完成時(shí)，會(huì)同時(shí)把立庫(kù)口變?yōu)榭胀袪顟B(tài)，然后通知空托回庫(kù)。立庫(kù)系統(tǒng)空托回庫(kù)成功后回調(diào)AGV 系統(tǒng)，AGV 系統(tǒng)把立庫(kù)口變?yōu)榭臻e狀態(tài)。托盤不離庫(kù)，庫(kù)內(nèi)物料型號(hào)多于立庫(kù)出口時(shí)，只有當(dāng)立庫(kù)出口為空閑狀態(tài)情況下要求立庫(kù)出滿料才能保證機(jī)臺(tái)所需的物料被正常送出并被及時(shí)送往生產(chǎn)工位，也能避免空托回庫(kù)與滿料出庫(kù)相互阻塞。

（2）滿料出庫(kù)（物料類型數(shù)少于等于立庫(kù)出口數(shù)）若物料種類等于少于立庫(kù)出口數(shù)量，不存在當(dāng)前物料擋住下一個(gè)類型物料出庫(kù)問題，此時(shí)每個(gè)立庫(kù)口可以固定出一個(gè)類型的物料，當(dāng)立庫(kù)口上的物料被搬走時(shí)，就立馬發(fā)起補(bǔ)料，這樣可以保證產(chǎn)線工位需要物料時(shí)，立庫(kù)口都有滿料可供應(yīng)。如圖5 所示，產(chǎn)線工位發(fā)起叫料需求，AGV 系統(tǒng)生成叫料工單，判斷立庫(kù)口是否有對(duì)應(yīng)滿料。如果立庫(kù)口有對(duì)應(yīng)物料，則命中該庫(kù)位，并將其狀態(tài)改為鎖定狀態(tài)。如果立庫(kù)口沒有對(duì)應(yīng)物料則工單掛起，繼續(xù)等待滿料到達(dá)。當(dāng)物料到達(dá)立庫(kù)口，立庫(kù)系統(tǒng)回調(diào)AGV 系統(tǒng)，AGV系統(tǒng)收到消息變更立庫(kù)口庫(kù)位狀態(tài)，相同物料需求的多個(gè)工單，按照最先發(fā)布優(yōu)先執(zhí)行的順序鎖定立庫(kù)口對(duì)應(yīng)庫(kù)位。

AGV 系統(tǒng)將工位叫料工單置為執(zhí)行中狀態(tài)，并把搬運(yùn)任務(wù)下發(fā)給AGV。當(dāng)AGV 到達(dá)命中的立庫(kù)口時(shí)，需要與立庫(kù)口進(jìn)行握手交互二次確認(rèn)（防呆校驗(yàn)），如果二次校驗(yàn)失敗AGV 會(huì)上報(bào)任務(wù)異常，工單會(huì)提示異常。如果二次校驗(yàn)成功，AGV 系統(tǒng)收到取貨完成，通知AGV前往工單發(fā)起工位放料，放料完成后，產(chǎn)線工位叫料工單完成。AGV 系統(tǒng)收到取貨完成時(shí)，會(huì)同時(shí)把立庫(kù)口變?yōu)榭胀袪顟B(tài)，然后通知空托回庫(kù)。1s 后觸發(fā)立庫(kù)出滿任務(wù)（取立庫(kù)口所綁定的固定物料），立庫(kù)系統(tǒng)滿托出庫(kù)成功后回調(diào)AGV 系統(tǒng)（因?yàn)闈M托會(huì)在空托離開立馬出來，因此不需要回調(diào)空托回庫(kù)成功狀態(tài)），AGV 系統(tǒng)把立庫(kù)口變?yōu)闈M托狀態(tài)。

托盤不離庫(kù)，庫(kù)內(nèi)物料型號(hào)少于立庫(kù)出口時(shí)，只要當(dāng)立庫(kù)出口為空閑狀態(tài)，就立馬要求立庫(kù)出一個(gè)該出口所綁定的固定物料，這樣能保證立庫(kù)出口始終都有滿料，能滿足生產(chǎn)機(jī)臺(tái)需要物料時(shí)，立庫(kù)出口都有對(duì)應(yīng)的物料。

（3）滿料入庫(kù)（不同物料使用的托盤一致）如圖6 所示，產(chǎn)線工位發(fā)起下料需求，AGV 系統(tǒng)生成下料工單，判斷立庫(kù)口是否有空托盤。如立庫(kù)口有空托盤，則命中該庫(kù)位，并將其狀態(tài)改為鎖定狀態(tài)。如果立庫(kù)口沒有空托則工單掛起，繼續(xù)等待空托到達(dá)。當(dāng)產(chǎn)線工位發(fā)起了多個(gè)下料工單時(shí)?？胀械竭_(dá)立庫(kù)口，立庫(kù)系統(tǒng)回調(diào)AGV系統(tǒng)，AGV 系統(tǒng)收到消息變更立庫(kù)口庫(kù)位狀態(tài)，工單按照最先發(fā)布優(yōu)先執(zhí)行的順序鎖定立庫(kù)口對(duì)應(yīng)庫(kù)位。

AGV 系統(tǒng)將工位下料工單置為執(zhí)行中狀態(tài)，并把搬運(yùn)任務(wù)下發(fā)給AGV。當(dāng)AGV 到達(dá)命中的立庫(kù)口時(shí)，需要與立庫(kù)口進(jìn)行握手交互二次確認(rèn)（防止撞料），如果二次校驗(yàn)失敗AGV 會(huì)上報(bào)任務(wù)異常，工單會(huì)提示異常。如果二次校驗(yàn)成功，AGV 系統(tǒng)收到放貨完成，產(chǎn)線工位下料工單完成。AGV 系統(tǒng)收到放貨完成時(shí)，會(huì)同時(shí)把立庫(kù)口變?yōu)闈M托狀態(tài)，然后通知滿托回庫(kù)（傳參為物料編碼、立庫(kù)口、SN 物料條形碼）。滿料入庫(kù)完成后立庫(kù)自行觸發(fā)空托出庫(kù)，立庫(kù)系統(tǒng)空托出庫(kù)成功后回調(diào)AGV 系統(tǒng)，AGV 系統(tǒng)把立庫(kù)口變?yōu)榭胀袪顟B(tài)，從而保證立庫(kù)口隨時(shí)有空托讓生產(chǎn)機(jī)臺(tái)下滿料。

托盤不離庫(kù)，只要當(dāng)立庫(kù)入口有空托，就可以讓模切下料機(jī)臺(tái)的極卷送到該托盤上，滿托入庫(kù)后立馬自動(dòng)出空托，這樣能隨時(shí)保證立庫(kù)入口都有空托可用。

2.3托盤離開立庫(kù)的場(chǎng)景

在卷繞、模切工序要求半自動(dòng)化生產(chǎn)的情況下，則由潛伏AGV 從立庫(kù)口搬運(yùn)整個(gè)托盤到卷繞上料機(jī)臺(tái)旁的緩存位，然后由人工操作OHT 設(shè)備對(duì)極卷進(jìn)行上料操作，當(dāng)物料用完時(shí)自動(dòng)發(fā)起AGV 搬空到立庫(kù)，以及立庫(kù)出滿任務(wù)。當(dāng)模切機(jī)臺(tái)的極片收卷達(dá)到上限時(shí)，人工操作OHT 把極卷放到托盤上，自動(dòng)發(fā)起AGV 搬運(yùn)滿托到立庫(kù)，以及從立庫(kù)口搬運(yùn)空托到緩存架上。在這種情況下AGV搬運(yùn)的是托盤不是單個(gè)極卷。

（1）滿料出庫(kù)（空托回庫(kù)共用立庫(kù)口）滿料出庫(kù)需要先回空托然后再叫滿托。如果滿料提前出來占用立庫(kù)出口，則立庫(kù)口將沒有辦法回空托，空托不回庫(kù)，滿料將沒有地方放置，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)堵塞，空滿托無法流轉(zhuǎn)。

如圖7 所示，產(chǎn)線工位叫料，先要對(duì)空托回庫(kù)然后再叫滿。因此AGV 系統(tǒng)需要先生成下空托工單，判斷立庫(kù)口是否有空閑位，1s 后生成叫滿托工單，判斷立庫(kù)口是否有對(duì)應(yīng)滿料。防止被其他工單搶走，如果立庫(kù)口有空閑位，則命中該庫(kù)位，并將其狀態(tài)改為鎖定狀態(tài)。如果立庫(kù)口沒有

空閑位則工單掛起，繼續(xù)等待空閑位。

當(dāng)多個(gè)產(chǎn)線工位發(fā)起了下空托工單時(shí)。立庫(kù)口一旦空托回庫(kù)，立庫(kù)系統(tǒng)回調(diào)AGV 系統(tǒng)，AGV 系統(tǒng)收到消息變更立庫(kù)口庫(kù)位狀態(tài)，工單按照最先發(fā)布優(yōu)先執(zhí)行的順序鎖定立庫(kù)口對(duì)應(yīng)庫(kù)位。

AGV 系統(tǒng)將工位下空托工單置為執(zhí)行中狀態(tài)，并把搬運(yùn)任務(wù)下發(fā)給AGV。當(dāng)AGV 到達(dá)命中的立庫(kù)口時(shí)，為防止碰料，需要與立庫(kù)口進(jìn)行握手交互二次確認(rèn)，如果二次校驗(yàn)失敗AGV 會(huì)上報(bào)任務(wù)異常，工單會(huì)提示異常。如果二次校驗(yàn)成功，AGV 系統(tǒng)收到放貨完成，產(chǎn)線工位下料工單完成。AGV 系統(tǒng)收到放貨完成時(shí)，會(huì)同時(shí)把立庫(kù)口變?yōu)榭胀袪顟B(tài)，然后通知空托回庫(kù)（傳參為托盤碼、立庫(kù)口）。1s 后觸發(fā)滿托出庫(kù)任務(wù)（傳參為物料編碼—產(chǎn)線工位所綁定物料，出庫(kù)口—當(dāng)前空托所在立庫(kù)口），為防止AGV 送空托過來，堵塞滿托出庫(kù)，系統(tǒng)鎖定指定出滿立庫(kù)口?？胀谢貛?kù)與滿托出庫(kù)任務(wù)由立庫(kù)系統(tǒng)自行調(diào)度。當(dāng)滿料到達(dá)指定立庫(kù)出口時(shí)，回調(diào)AGV 系統(tǒng)，立庫(kù)口庫(kù)位變?yōu)闈M托狀態(tài)并解鎖。

立庫(kù)口庫(kù)位變?yōu)闈M托狀態(tài)時(shí)，按照叫滿托工單最先發(fā)布優(yōu)先執(zhí)行的順序鎖定立庫(kù)口對(duì)應(yīng)庫(kù)位。AGV 系統(tǒng)將工位上滿托工單置為執(zhí)行中狀態(tài)，并把搬運(yùn)任務(wù)下發(fā)給AGV。當(dāng)AGV 到達(dá)命中的立庫(kù)口時(shí)，需要與立庫(kù)口進(jìn)行握手信號(hào)交互進(jìn)行二次確認(rèn)，如果二次校驗(yàn)失敗AGV 會(huì)上報(bào)任務(wù)異常，工單會(huì)提示異常。如果二次校驗(yàn)成功，AGV 系統(tǒng)收到取貨完成，送達(dá)產(chǎn)線叫料工位后叫滿料工單完成。庫(kù)位狀態(tài)變?yōu)榭臻e并解鎖狀態(tài)，然后進(jìn)入到觸發(fā)下空托工單的循環(huán)中。

托盤離庫(kù)場(chǎng)景下，需要先把空托順暢回庫(kù)，騰出緩存位與立庫(kù)出口，不能出現(xiàn)滿托出庫(kù)沒有地方存放，這樣將會(huì)造成所有庫(kù)位都死鎖，滿托空托都無法流轉(zhuǎn)。

（2）滿料入庫(kù)（滿料入庫(kù)單獨(dú)口，空托出庫(kù)單獨(dú)口）如圖8 所示，產(chǎn)線工位下料，先要對(duì)滿托回庫(kù)然后再搬空托。因此AGV 系統(tǒng)需要先生成下滿托工單，判斷立庫(kù)口是否有空閑位，當(dāng)產(chǎn)線工位變空時(shí)生成叫空托工單，判斷立庫(kù)口是否有空托。

如果立庫(kù)口有空閑位，則命中該庫(kù)位，為防止被其他工單搶走，并將其狀態(tài)改為鎖定。如果立庫(kù)口沒有空閑位則工單掛起，繼續(xù)等待空閑位。當(dāng)多個(gè)產(chǎn)線工位發(fā)起了下滿托工單時(shí)。立庫(kù)口一旦滿托回庫(kù)，立庫(kù)系統(tǒng)回調(diào)AGV 系統(tǒng)，AGV 系統(tǒng)收到消息變更立庫(kù)口庫(kù)位狀態(tài)，工單按照最先發(fā)布優(yōu)先執(zhí)行的順序鎖定立庫(kù)口對(duì)應(yīng)庫(kù)位。

AGV 系統(tǒng)將工位下滿托工單置為執(zhí)行中狀態(tài)，并把搬運(yùn)任務(wù)下發(fā)給AGV。當(dāng)AGV 到達(dá)命中的立庫(kù)口時(shí)，需要與立庫(kù)口進(jìn)行握手信號(hào)交互進(jìn)行二次確認(rèn)（防止撞料），如果二次校驗(yàn)失敗AGV 會(huì)上報(bào)任務(wù)異常，工單會(huì)提示異常。如果二次校驗(yàn)成功，AGV 系統(tǒng)收到放貨完成，產(chǎn)線工位下料工單完成，產(chǎn)線下料工位變空閑狀態(tài)，同時(shí)生成叫空托工單。AGV 系統(tǒng)收到放貨完成時(shí)，會(huì)同時(shí)把立庫(kù)口變?yōu)闈M托狀態(tài)，然后通知滿托回庫(kù)（傳參為物料編碼、批次號(hào)、立庫(kù)口）。滿料回庫(kù)時(shí)，回調(diào)AGV 系統(tǒng)，立庫(kù)口庫(kù)位變?yōu)榭臻e狀態(tài)。

接下來執(zhí)行叫空托工單，判斷立庫(kù)空托口是否有空托。如果有空托，則命中該庫(kù)位，并將其狀態(tài)改為鎖定（防止被其他工單搶走）。如果立庫(kù)口沒有空空托則工單掛起，繼續(xù)等待空托。當(dāng)多個(gè)產(chǎn)線工位發(fā)起了叫空托工單時(shí)。立庫(kù)口一旦空托出庫(kù)，立庫(kù)系統(tǒng)回調(diào)AGV 系統(tǒng)，AGV 系統(tǒng)收到消息變更立庫(kù)口庫(kù)位狀態(tài)，工單按照最先發(fā)布優(yōu)先執(zhí)行的順序鎖定立庫(kù)口對(duì)應(yīng)庫(kù)位。AGV 系統(tǒng)將工位叫空托工單置為執(zhí)行中狀態(tài)，并把搬運(yùn)任務(wù)下發(fā)給AGV。當(dāng)AGV 到達(dá)命中的立庫(kù)口時(shí)，需要與立庫(kù)口進(jìn)行握手信號(hào)交互進(jìn)行二次確認(rèn)（防呆），如果二次校驗(yàn)失敗AGV 會(huì)上報(bào)任務(wù)異常，工單會(huì)提示異常。如果二次校驗(yàn)成功，AGV 系統(tǒng)收到取貨完成，產(chǎn)線工位叫空托工單完成。AGV 系統(tǒng)收到取貨完成時(shí)，會(huì)同時(shí)把立庫(kù)口變?yōu)榭臻e狀態(tài)，然后通知空托出庫(kù)（由立庫(kù)系統(tǒng)自行決定送達(dá)口）?？胀械竭_(dá)時(shí)，回調(diào)AGV 系統(tǒng)，立庫(kù)口庫(kù)位變?yōu)榭胀袪顟B(tài)。

2.4人機(jī)混用場(chǎng)景

當(dāng)AGV 故障或AGV 運(yùn)力不足時(shí)，需要由人協(xié)助進(jìn)行。不管是滿托還是空托，人工放置的物料在立庫(kù)入口時(shí)，需要人工操作PDA 掃庫(kù)位上的物料信息以及庫(kù)位碼，手動(dòng)觸發(fā)立庫(kù)WCS 對(duì)物料進(jìn)行入庫(kù)。人工從立庫(kù)口拿走物料后，需要人工操作PDA 清空庫(kù)位。

智能化設(shè)備在使用過程中必然會(huì)出現(xiàn)各種故障，我們?cè)谧鼋换チ鞒淘O(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)之間的信息交互需要考慮低耦合性，一旦有異常人工可以隨時(shí)介入從而讓流程順暢走下去，如果耦合度過高一旦發(fā)生該狀況，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)被卡死，這將會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成巨大的影響。

03結(jié)果與討論

通過前面的交互場(chǎng)景分析，總結(jié)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的半成品立庫(kù)口交互邏輯應(yīng)該要遵循以下原則。

3.1高效率

通過自動(dòng)化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)連接來實(shí)現(xiàn)的。這些技術(shù)和連接使得自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)能夠高效地存儲(chǔ)、提取和搬運(yùn)貨物，從而提高了物流效率和準(zhǔn)確性。有關(guān)立庫(kù)口的交互中，應(yīng)該考慮到產(chǎn)線需求，產(chǎn)線需要物料時(shí)，AGV 能馬上取到對(duì)應(yīng)的滿料，不能有過長(zhǎng)的出庫(kù)等待時(shí)間。庫(kù)口的交互設(shè)計(jì)應(yīng)該與貨物傳送系統(tǒng)緊密配合，對(duì)有限的立庫(kù)口驗(yàn)證流通資源進(jìn)行合理的決策和規(guī)劃。

3.2無阻塞

為保證立體倉(cāng)庫(kù)出入口物料的精準(zhǔn)管理，一個(gè)出入口同一時(shí)間只能保證單種物料通行，由于立庫(kù)口流通速度慢，在AGV 到達(dá)立庫(kù)口前和離開立庫(kù)口后都極其容易造成擁堵。為避免立庫(kù)口擁堵。首先，在立庫(kù)口緊張時(shí)，應(yīng)該避免產(chǎn)線不需要物料種類暫存在立庫(kù)口；其次，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)庫(kù)口應(yīng)該遵循“回庫(kù)不堵出庫(kù)”原則，即空托回庫(kù)不堵塞滿料出庫(kù)，滿料回庫(kù)不堵塞空托出庫(kù)；最后，通過貨物分類來避免貨物的堵塞，立庫(kù)口與單一的物料綁定，將相同種類的貨物集中到一起，以減少庫(kù)存占用和提高搬運(yùn)效率。

3.3低耦合

庫(kù)口的交互設(shè)計(jì)應(yīng)該確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，立庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)兼具一定的容錯(cuò)率以保證立庫(kù)能安全穩(wěn)定的運(yùn)行。采用事件驅(qū)動(dòng)模型來實(shí)現(xiàn)有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)間的低耦合，兩個(gè)系統(tǒng)之間的通信可以通過事件來觸發(fā)，不過于依賴立庫(kù)與AGV 系統(tǒng)之間的接口回調(diào)來下發(fā)搬運(yùn)任務(wù)，系統(tǒng)之間的低耦合能夠讓立庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)更加靈活地響應(yīng)不同的需求和變化，從而提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，同時(shí)可以更加容易地維護(hù)和升級(jí)，從而降低系統(tǒng)的維護(hù)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

3.4自動(dòng)化

托盤不離開立庫(kù)保證AGV 能夠直接將不帶托盤的物料運(yùn)輸至產(chǎn)線中用于生產(chǎn)制作，若運(yùn)輸至產(chǎn)線的為帶托盤物料，則仍舊需要人工搬運(yùn)將單獨(dú)的物料運(yùn)送至產(chǎn)線使用；因此，本交互設(shè)計(jì)方案能夠在不影響立庫(kù)系統(tǒng)調(diào)度與運(yùn)輸?shù)那闆r下，幫助產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)工序的自動(dòng)化，無人化操作減少了人力資源的投入，同時(shí)物料直接運(yùn)輸上產(chǎn)線使用也減少了傳統(tǒng)物料搬運(yùn)設(shè)備的占地面積和維護(hù)成本。

04結(jié)束語

系統(tǒng)是由多個(gè)實(shí)體及實(shí)體之間的關(guān)系構(gòu)成的，要保證基于物聯(lián)網(wǎng)建構(gòu)的物與物交互系統(tǒng)，是最重要的協(xié)調(diào)和組織系統(tǒng)實(shí)體之間的關(guān)系。本文在立庫(kù)出入口場(chǎng)景下，而從實(shí)際場(chǎng)景中抽象出行為與信息的普遍屬性，構(gòu)建起匹配物體行為邏輯、適應(yīng)系統(tǒng)信息架構(gòu)的交互設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的入料出料的高效性，能夠避免立庫(kù)口堵塞，各事件之間耦合低，保證系統(tǒng)可靠與穩(wěn)定，充分考慮產(chǎn)線需求有助于其自動(dòng)化進(jìn)程。

審核編輯：湯梓紅