灵图互动-数字孪生,虚拟仿真解决方案优质提供商

灵图互动是数字孪生虚拟仿真平台软件优质企业

智慧仓储 数字孪生解决方案:智慧仓储数字孪生系统

发布时间:2024-08-20

编辑人:灵图互动

阅读量:111

智慧仓储 数字孪生解决方案利用数字孪生技术,结合仓储、智能控制、计算机信息管理等技术,搭建了智慧仓储数字孪生系统,可以将物理仓储在虚拟空间实时映射,利用数据驱动数字孪生模型,促进物理空间和虚拟空间的交互融合,实现仓储的智能化管控。进而达到仓储实时监控、仓储运输方案优化及设备信息采集与管理等目的。

智慧仓储 数字孪生解决方案

1. 智慧仓储数字孪生系统架构

智慧仓储数字孪生系统包含了物理实体层、数字孪生模型层、数字孪生数据层、信息服务层四个部分,利用多尺度、多层次、多信息的仿真过程,将物理仓储在虚拟空间实时映射,真实反映仓储的完整生命周期。

1.1 物理实体层

物理实体层是仓储的主体,是设备进行作业的场地,也是实时数据的来源。主要包含自动导引运输车(AGV)、堆垛机、货架以及件烟等实体,来完成仓储内件烟存储、设备调度、出入库等任务。物理实体层还必须具有数据的采集和通讯能力,在仓储中使用无线射频识别(RFID)、可编程逻辑控制器(PLC)、传感器等技术采集物理空间的实时数据,比如设备状态信息、托盘信息、件烟信息等。

物理实体层负责执行下发的运输任务,主要为件烟的出库运输,并通过与信息服务层进行数据交互,对运输方案动态调整和优化,实现仓储运输成本最小化。

1.2 数字孪生模型层

数字孪生模型层是整个数字孪生仓储的核心部分,需结合VR技术,运用建模软件和物理引擎搭建虚拟仓储场景。这些孪生模型不是简单的几何体,而是物理实体层的真实映射,需要对仓储内运输任务、出入库管理、设备状态进行仿真和监控,并实时跟踪件烟的运输路径,验证运输方案的可实施性。通过与物理实体层数据交互,驱动数字孪生模型实时仿真,准确反映实体仓储的任务进度和设备状态,实现管理员对仓储运作情况的实时监控。

1.3 孪生数据层

物理实体层和孪生模型层是相互独立的,但可以通过孪生数据将它们衔接起来。数字孪生数据层主要用来存储和处理数据,其包含了物理实体层采集的数据、数字孪生模型层各模型的数据、信息服务层历史数据和知识库等。利用知识库中的优化算法和数学模型将数据计算分析,提出运输方案和存储方法,并传输到信息服务层,这些将作为信息服务层中预测、决策和管理使用。数字孪生数据层对数据的高效处理,为数字孪生存储提供了可靠且实时的数据支撑。

1.4 信息服务层

信息服务层就是将仓储的执行管理(MES)、资源计划(ERP)、数据管理(PDM)等信息系统结合起来,相互关联,依据数字孪生数据层的数据支撑,实现仓储的全数字化管理。通过仓储运作实况的分析,对物理实体层和孪生模型层进行调控,其内容包含运输方案仿真、设备状态分析、实时虚拟监控等。在运输任务执行之前,信息服务层就要制定出运输方案并进行计算、仿真和优化,将得出的最优运输方案发布给物理实体层,指导仓储的调度,不仅保证了仓储的正常工作,同时提高了整体运行效率。信息服务层通过对设备状态的记录和模型预测,可以实现设备的健康管理和预警维护,在应对异常事件时及时报警,帮助仓储降低设备故障停机的风险。

智慧仓储数字孪生系统设备管理与维护

2. 智慧仓储数字孪生系统功能

智慧仓储数字孪生系统功能主要包含实时监控、运输方案优化及设备管理与维护等3大功能。

2.1 实时监控

为实现仓储实时监控,不仅要对流水线设备进行几何建模,也要对工业机器人行为建模,以及仓储环境仿真,这样才能搭建整个仓储虚拟场景。基于市面上的数字孪生开发工具,与VR技术相结合,就能够达到数字孪生仓储可视化的效果,实现实时监控。

在建模过程中,根据监控高真实度、真实仓储等比例大小、实际系统的粒度、角度和精细化程度特点,建立相应的三维模型。从现场收集流水线设备尺寸数据、材质特征、运作逻辑等,进行高精度建模。在基本三维模型构建好之后,需要配置模型坐标轴、缩放因子参数、材质球等,避免在虚拟场景丢失部分物理特性。而虚拟场景的搭建应当在物理引擎中实现,借助其光线、地形模拟以及物理碰撞等功能,才能建立逼真的虚拟仓储场景。

2.2 运输方案优化

通常凭操作员经验制定的方案不一定是最优运输方案,如果方案不足对其进行弥补更是费时费力,因此需要对仓储运输方案进行优化。运输方案的优化,就是对件烟出库过程的优化,将运输设备、机器人、出库站台等进行合理均衡配置,获取最大的经济效益。

首先对订单数据、高架库存储数据、设备状态数据的分析,运用数学模型计算仓储运输效率方案,并在虚拟场景中仿真,判断该方案可实施性,发现方案不足立即调整,以获取仓储最优运作效率。结合仓储实际情况,对件烟品种进行分类,出库频率高、需求量大的种类放置近出库站台货架,散盘和返库率高的种类放置近入库站台货架。如遇到节假日需求量剧增的情况,还可以智能调控,直接在入库口设置出库站台,从入库端直接出库。针对仓储长库龄件烟的问题,智慧仓储数字孪生系统会按照先进先出原则优先调度其出库,防止呆货、废货现象。

智慧仓储数字孪生系统的运输方案优化

2.3 设备管理与维护

想要实现设备的精准管理与健康维护,必须掌握设备实时状态信息,而这些信息一般以各种数据形式在设备接口传输,如何将这些数据实时采集并传输到孪生数据层是面临的难题。在实际流水线上,设备型号以及生产厂家各不相同,如可编程控制设备、传感器、RFID读写器等,这些不同的设备造成数据的多源异构性,因此面对仓储实时数据采集问题,必须作统一性、标准化管理。

智慧仓储数字孪生系统通过搭建统一的通讯框架,设定标准化通讯协议,通过服务器和客户端形式来进行数据采集与通讯。服务器与设备相连接,获取接口数据,实现底层设备数据采集,然后将这些数据转化为标准协议的数据形式,为客户端提供信息服务。通过对这些数据的处理分析,可视化呈现到管理系统,将流水线工作进度、出入库信息、设备状态信息进行映射,就可以实现精准管理与维护。

2.4 孪生模型的驱动

欲实现虚拟场景孪生模型与物理实体同步运行,就需模型完成坐标变换、模型旋转、传送带转动等动作。孪生模型运动驱动分为两种:位资数据驱动,即模型的坐标位移、坐标轴旋转,该类动作根据实时采集的数据进行驱动,保证与物理空间对应实体运动同步。指令数据驱动,包含启动/停止、吸取/释放、顺/逆时针等指令,通常以布尔型数据(高低电平和脉冲变化)形式出现,孪生模型根据指令数据触发预设动作逻辑,从而实现孪生模型与物理实体运动同步。

同时建立数据队列,遵循先进先出原则,将接收的指令数据按照时间先后顺序放进队列,等当前动作完成后再取出第一条指令数据执行。当指令执行完成,马上计算队列中指令数量,下一条指令执行的速度将变为原本速度与数据队列中指令数之积,这样就能够保证在指令数据堆积的情况下,保证模型动作完整且连贯。

智慧仓储 数字孪生系统通过对真实仓储进行三维模型和虚拟场景的构建,利用物理空间数据对数字空间中虚拟场景实现实时映射,实现了仓储的实时可视化监控、调度优化、设备健康管理等功能,将设备状态信息、库存信息、件烟信息等可视化展示,很大程度上提高了该卷烟厂仓储的管控能力。

推荐案例:灵图互动计量立库动态推演数字孪生可视化平台

优秀案例推荐:

  • 1

灵图互动(武汉)科技有限公司版权所有Copyright © 2015-2023

鄂ICP备16014868号-1

虚拟仿真 数字孪生