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原文传递面向密集库的数字化仓储作业监控技术研究

论文题名：	面向密集库的数字化仓储作业监控技术研究
关键词：	数字化仓储作业;监控系统;密集库;工作流;微服务
摘要：	在“互联网+”战略的推动下，我国智能仓储行业蓬勃发展，正朝着高效运作和快速流通的方向迈进，不断提升自动化、信息化和智能化水平。密集仓库因占地面积少、空间利用率大等特点，已成为物流行业中广泛应用的存储货物方式，数字化仓储作业监控技术应运而生。在密集库中，工作人员很难看清复杂作业流程中的执行情况，如设备是否已到达指定地点、是否出现故障、是否需要充电以及当前的坐标信息等内容。随着仓储异构设备增多，出入库流程变得更加复杂，作业时间随之增长，对软件的通信和控制提出了更高的要求。数字化等技术的快速发展，为传统仓储监控系统提供了新的发展方向。因此，为提高仓储作业效率，实现作业流程可视化，本文基于工业通信协议OPC UA、SQL Server数据库、实时Web通讯等技术手段，开展数字化仓储作业监控技术研究，主要内容如下：　　(1) 提出了异构仓储设备的数字化映射技术途径　　基于OPC UA工业通讯协议，消除异构设备带来的通信差异，完成对多种仓储设备的统一读写操作。使用面向对象的分析方法，将实体仓储搬运设备映射为数字设备对象；通过设备类封装，建立物理设备与数字对象之间的OPC通信通道。基于统一通信，数字设备可以实时获取物理设备的状态信息，达到“以虚映实”的目的；同时，通过实时通信通道，使得对数字设备的操作也可以反向控制物理设备，达到“以虚控实”的目的。为映射不同设备的状态属性，建立OPC变量和数字对象属性的实时映射，给出两者之间统一的泛型接口；为解决数字设备和物理设备事务生命周期不一致的问题，使用async/await异步编程模式，避免了“回调地狱”问题，实现了对数字设备的控制等同于对物理设备的控制。以此，基于数字化映射方法，统一了异构设备的访问与控制，支持了更多仓储设备的扩充，为数字化仓储提出了可借鉴的技术途径。　　(2) 提出了一种面向自动化仓储监控的工作流技术　　为提高仓储作业效率和鲁棒性控制，提出一种基于有向图的仓储工作流模型；基于事件驱动机制，设计了工作流驱动算法，实现了作业活动的有序执行、分支判定和可重试机制。通过多分支活动节点的设置，在驱动作业时实现活动的串并行执行，从而提高了仓储作业效率；流程分支的判定设计，使得流程更加灵活地适应仓储作业环境；在设备执行过程中，若遇到故障无法按时完成，工作流也可重新驱动失败活动再次执行，提高了仓储作业的鲁棒性控制。为使工作流支持不同的业务场景，方便快捷地设计出个性化作业流程，可将不同流程作业中的共性活动抽象为模板，即将代码进一步的封装继承，使得设备的工作流程更加清晰。　　(3) 基于微服务的分布式监控系统开发与实现　　为实现分布式远程化、网络化的仓储设备及作业监控，在数字化建模和属性状态映射的基础上，将设备和作业对象进一步封装为Web服务。基于Http访问通道，利用JavaScript和Ajax等技术，实现远程调用设备及作业服务API，从而实现网络化的仓储监控。其中基于SignalR和WebSocket等网络通讯技术，实现服务端实时推送设备和作业信息至客户端，使得实时的仓储监控成为可能。通过HTML/ Bootstrap/SVG等前端技术和框架，构建浏览器端监控视图，在Web客户端以图示化的方式呈现设备作业状况，从而实现了可视化的Web监控。　　综上，基于对数字化、可视化、网络化等关键技术的研究，开发了面向密集库的数字化仓储作业监控系统，已在企业得到有效验证。针对自动化仓储监控中亟待解决的关键问题，通过以上研究，为仓储监控系统实现提供了可借鉴的共性技术基础。
作者：	李文然
专业：	机械
导师：	项前;管树林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东华大学
学位年度：	2023