Развитие логистических систем на базе новой техники и технологии

      Структурные схемы АТСС и соответствующие им формы входных документов оформлены в виде альбома. Функции пользователя сводятся к указанию типа структуры АТСС и заполнению четвертой графы соответствующей формы входного документа (первые три графы заполняются разработчиком системы). Затем осуществляется ввод данных в ЭВМ и имитация работы АТСС осуществляются в соответствии с технологией, применяемой для используемого комплекса вычислительных средств. Результаты выводятся на монитор и предаются пользователю в форме распечатки, сообщающей оптимальную (по числу элементов) структуру типовой АТСС и интегральные показатели ее элементов в режиме оптимальной загрузки. Пользователь получает информацию, позволяющую быстро и качественно выбрать оптимальную структуру АТСС и наиболее предпочтительные режимы ее элементов. Кроме рассмотренной выше технологии разработаны и другие варианты применения САПР например: САПР технологических процессов перемещения грузов разработанная в НПО «Оргтехавтоматизация» г. Симферополь; САПР складов с использованием персональных ЭВМ разработанная в Высшей школе транспорта им. Ф. Листа в г. Дрезден; САПР складов на микро-ЭВМ разработанная фирмой «Satem» во Франции и др. Все эти системы позволяют создавать различные модели АТСС и путем отбора выбирают наиболее эффективные из них

 [20, 5].

      Кроме САПР в настоящее время применяется экспертные системы. Главной особенностью ЭС является способность перерабатывать знания. Типовая ЭС включает базу факторов (данные об исследуемой области), базу знаний (правила обработки требуемых данных) и интерпретаторов (направленное использование базы знаний для обработки сведений, имеющихся в базе факторов).

      Основными этапами построения ЭС являются: сбор информации о рассматриваемой предметной области (накопление знаний), отображение  этой информации в виде структур данных, предполагающих их автоматизированную обработку (представление знаний), создание механизма логического вывода и аппарата проверки достоверности получаемых с помощью системы результатов.

      Фирма «Bossard Consultants» (Франция) разработала экспертную систему «Entrexpert», предназначенную для использования при проектировании складов как в сфере производства, так в сфере обращения. ЭС может быть реализована с помощью персональной ЭВМ IMB PC или аналогичной с емкостью оперативной памяти 64 К. На основе задаваемых пользователем пространственных, экономических и функциональных  ограничений и исходных данных, характеризующих материальный поток, ЭС выдает рекомендации по планировке зон хранения и комплектации продукции, привязывая к каждой зоне соответствующие позиции номенклатуры продукции по видам подъемно-транспортного и складского оборудования, необходимого для каждой зоны; по площади и высоте каждой зоны, по режимам грузопереработки на стыках зон; по организации внутрискладских работ, по комплектации заявок и др. При подготовке исходных данных для ЭС вся номенклатура грузов склада разбивается на категории в зависимости от среднего количества поступающих в течение дня заявок на данную позицию номенклатуры и от среднего объема заявки. Классификация исходных данных может быть выполнена на ЭВМ с помощью специальной программы. На первом этапе на основе первичных данных ЭС конструирует первый вариант проекта склада. На втором этапе этот вариант проверяется на соответствие заданным пользователем пространственным и функциональным ограничениям. На третьем этапе разрабатывается схема выполнения заявок (последовательная, параллельная, смешанная и др.). На четвертом этапе осуществляется расчет капитальных вложений в склад. Если эти вложения превышают заданные экономические ограничения, то ЭС «ухудшает» те или иные параметры склада, чтобы уложиться в объем капитальных вложений. Результатом четвертого этапа работы ЭС является предварительный расчет капитальных затрат на склад. На пятом и последнем этапе работы выводятся результаты расчетов в необходимой форме. Далее проектировщик в диалоговом режиме может варьировать исходные данные и ограничения с целью получить окончательный вариант проекта. Кроме этой ЭС используются разработки других фирм например: разработка общество проблем искусственного интеллекта «Intellitec» (Франция) система «Sel», предназначенная для применения в складском хозяйстве; «Daifuku» (Япония) ЭС для диагностики автоматизированного склада; «Fuji Electric» (Япония) ЭС управления транспортировкой грузов; «Hitachi» (Япония) ЭС управления краном; «Suntory» (Япония) ЭС размещения грузов на складе [20, 11].

      Рассмотрев  опыт в разработке и проектировании АТСС, дальше пойдет речь о непосредственном внедрении и эксплуатации этих систем. В современном мире не возможно представить АТСС любого конкурентоспособного  предприятии без ее роботизации. В АТСС широкое распространение получили автоматические средства напольного безрельсового электротранспорта – роботележки (РТ) или робокары.

      Используются три основных типа РТ: автоматический тягач, оборудованный тяговым крюком, к которому присоединены грузовые механические тележки; несущие тележки, оборудованные рабочим столом, рольгангами или другой специальной остнасткой в зависимости от назначения и тележка-штабелер, оборудованная стационарным или поворотными вилами и способная автоматически забирать и устанавливать груженые поддоны на различных уровнях. Эти РТ имеют силовые установки в виде электродвигателей с питанием от аккумуляторных батарей напряжением 24-36 или 48 В (иногда применяются и другие силовые установки) [20, 12].

      На  трассе движения РТ удерживается с  помощью системы слежения (управления). В настоящее время используются следующие виды систем маршрутослежения (рисунок 6). Наиболее распространенными системами являются индуктивная и оптическая системы [17, 4].

      Ведущее место в производстве РТ с индуктивной  системой управления занимают фирмы: «Wagner» (Германия), «Digitron» (Швейцария), «Renault» (Франция), «Webb» и «GM» (США), «EMJ» и «Conveyancer» (Англия), «Pianelli & Traversa» и «Camau» (Италия), «Volvo» и «Asea» (Швеция), «Convoy» и «Daifuku» (Япония).

      Принцип функционирования индуктивной системы  маршрутослежения следующий. Переменное магнитное поле обеспечивает бесконтактное распознавание трассы движения.

      Рисунок 6 – Системы маршрутослежения транспортных роботов. 

      Необходимая информация поступает от датчиков (чувствительных элементов),  установленных на РТ, и от направляющего кабеля, уложенного вдоль трассы движения в специально предусмотренный в полу желоб. Вместо одного направляющего кабеля в желоб могут быть уложены несколько изолированных направляющих кабелей, которые заливаются сверху твердой, но достаточно эластичной пластмассой. Эта система выполняется в двух вариантах с движением по активной и пассивной трассе (рисунок 7) [17, 5].

      При движении по активной трассе РТ перемещается вдоль направляющего кабеля (одного или нескольких), который подключен к источнику переменного тока низкой частоты и малой амплитуды (5-50 кГц; 150-250 мА) и вокруг которого создается переменное электромагнитное поле. Чувствительное устройство, содержащее электромагнитные катушки, устанавливаются под РТ. При изменении положения машины (датчиков слежения) относительно трассы движения появляется сигнал  рассогласования, который через преобразовательное и командное устройство поступает на исполнительное, обеспечивая поворот управляемого колеса. Отклонение большинства конструкционных машин составляет 10-40 мм в каждую сторону.     

      Рисунок 7 – Принцип действия индуктивной  системы слежения:

      1- Исполнительное устройство; 2- командное  устройство; 3- чувствительное устройство;4-направляющий  кабель (металлическая полоса или  из фольги) 

     При движении по пассивной трассе РТ перемещается вдоль металлической полосы или фольги, проложенной по трассе движения на поверхности дорожного покрытия. Принцип функционирования такой же, что и при движении по активной трассе, только направляющий кабель заменяется металлической полосой или фольгой.

     Кроме индуктивных датчиков слежения, в  систему входит специальный усилитель, с помощью которого осуществляется усиление сигнала и выявление  знака рассогласования, полученного с датчиков слежения. В отдельных схемах знак рассогласования определяется с помощью двухканального специального усилителя. Он состоит из двух усилителей, каждый из которых усиливает сигнал, полученный от своего датчика слежения [17, 6].  

     Оптическая  система маршрутослежения основана на эффекте отражения светового сигнала (рисунок 8) [17, 6].  

     Рисунок 8 – Принцип действия оптической система слежения:

     1-Сервопривод  ходовой части; 2-преобразовательное  устройство; 3-усилитель; 4-фотосопроводитель  (фотодатчик); 5-источник света. 

     При оптической системе слежения на дорожное покрытие специальной краской или прокладкой специальной ленты наносится светлая полоса в соответствии с трассой движения РТ. Краска или лента могут содержать частицы люминесцентного вещества, которое при дневном освещении невидимы, но в ультрафиолетовых лучах или в темноте хорошо воспринимаются следящими устройствами РТ. Светоотражающая полоса освещается источником света, расположенного на РТ, при этом свет отличается от источников света для освещения помещения по частоте и цветности. Свет, отраженный от полосы, воспринимается расположенными на РТ двумя фотодатчиками, которые посылают сигнал управления через усилитель и преобразовательное устройство к сервоприводам ходовой части. Сопротивление изменяется в зависимости от величины освещения датчиков, т.е. в зависимости от отклонения роботизированной машины от трассы движения [17, 6].

     Оптическая  система слежения обходится, как  правило, дешевле, чем индуктивная, так как направляющие линии прокладываются быстрее и с меньшими затратами, кроме этого они не требует расходов электроэнергии.

     РТ  рассматриваются как транспортные модули АТСС, которая включает маршрутно-путевой модуль (МПМ), содержащий совокупность маршрутов движения и меток или указателей пунктов назначения, разветвлений и пересечений, зон взаимодействия с внешним оборудованием и др. Управление и контроль за ходом выполнения транспортно-перегрузочного процесса в целом и состоянием других модулей осуществляет информационно-управляющий вычислительный комплекс (ИУВК) через каналы связи. Можно сказать, что ИУВК есть центр АТСС. Для разработки ИУВК возможен ряд концепций, но мы рассмотрим две.

     Согласно  первой концепции в композиции РТ-МПМ  операционным автоматом выступает РТ, а управляющим МПМ. МПМ осуществляет функцию системы автоматического адресования – выбор траектории движения и пунктов назначения и указанные технологические операции в пунктах назначения, а бортовой автомат РТ по управляющим командам МПМ комбинирует состояния РТ – мобильные и неподвижные (через переходные состояния разгона и позиционирования с заданной точностью). Таким образом, гибкость транспортного модуля достигается за счет управления МПМ [20, 21].

     Во  второй концепции РТ обладает памятью, хранит полученное транспортное задание и формирует для себя управляющее воздействие. В МПМ на траекториях имеется постоянно действующий набор адресов, заданных маркерами индуктивным способом. В памяти РТ описание транспортного задания хранится как последовательность маркеров со связанными с ними действиями. Программно-управляемое движение РТ представляет собой движение от одной цели к другой, при этом движение не возможно без подтверждения выполнения предшествующего задания. В этой концепции гибкость транспортного модуля полностью достигается за счет «интеллекта» РТ [20, 22].

     К достоинствам первой концепции относят возможность использования стандартной кабельной линии и стандартных устройств, согласования локальной микро-ЭВМ с источниками информации МПМ. Ее недостаток – громоздкость и дорогостоящие изменения системы. Вторая концепция не обладает недостатками первой.

     Выше  мы рассмотрели автоматизированные транспортные модули с системы их движения и контроля. Дальше речь будет идти об автоматизированных средствах непосредственного хранения. Эти системы мы рассмотрим  на примере автоматизированного высокостеллажного склада (рисунок 9) [20, 37].  

     Рисунок 9 – Автоматизированный высокостеллажный склад:

     1-универсальный  терминал с дисплеем; 2-высокостеллажный  склад с участками транспортирования  грузовых единиц (роликовыми конвейерами)  в зонах поступления и выдачи грузов; 3-управляющая вычислительная система; 4-центральное рабочее место диспетчера для управления кранами-штабелерами; 5-пульт управления транспортно-складским оборудованием. 

     Для управления такими складами комбинатом «Robotron» (Германия) разработан и рекомендуется АСУ ОТ ТУЛАМАТ-1600. Исходя из используемых в технологическом процессе подъемно-транспортных средств, транспортно-накопительного оборудования и организации управления такой складской комплекс условно можно разделить на три основных зоны: А – поступление грузовых единиц на склад; Б – высокостеллажное размещение грузовых единиц; В – выдача грузовых единиц со склада. Рассмотрим более подробно режим работы такого склада.

      Зона  А. Транспортирование грузовых единиц к высокостеллажному складу может происходить в одном или двух уровнях. Зона поступления представляет собой место сбора и предварительной обработки информации соответствующего уровня. Организационно система действует как диалоговая с отработкой сведений и указаний (директив), которые персонал склада считывает с сопроводительного листа или грузовой этикетки и с помощью клавиатуры терминального устройства с дисплеем (Роботрон К-8931) вводит в управляющую вычислительную систему (Роботрон Л-6492). При этом используется естественный язык обозначений и показателей с минимальным набором специальных кодов.

      Частично  директивные указания вырабатываются самой системой. Оператор контролирует правильность введения информации, после чего ЭВМ задает место размещения грузовой единицы на складе (определяет адрес соответствующей ячейки стеллажа). Кроме того, ЭВМ управляет транспортно-накопительным складским оборудованием (например, роликовым конвейером), который обеспечивает транспортировку грузовой единицы к перегрузочному устройству соответствующего автоматического стеллажного крана-штабелера. Грузовая единица передается в грузозахватное устройство крана-штабелера посредством поперечных конвейеров или распределительных тележек, которые при необходимости могут быть введены в состав участка транспортирования.

      Зона  Б. При поступлении сигнала о  наличии грузовой единицы в перегрузочном  устройстве ее дальнейшее перемещение в заданную ячейку стеллажа осуществляет стеллажный кран-штабелер, Центральная ЭВМ системы ТУЛАМАТ-1600 обеспечивает одновременное автоматическое управление 8 кранами-штабелерами, которые могут обслужить 16 стеллажей высотой 12 м (максимальное число ячеек 30720). Команда на движение крана-штабелера поступает с центрального рабочего места диспетчера, koto-doc имеет каналы связи с управляющей вычислительной системой А-6492.