Russian Federation
The paper discusses the features of automation of processes in a warehouse based on the Internet of things, and provides a developed model of warehouse activity using IoT and WMS. It is noted that with the help of IoT, processes such as tagging of goods with RFID tags, transfer to storage, and order collection are carried out.
warehouse automation, Internet of things, machine-to-machine interactions, addressable storage of goods, data collection terminals
Индустрия 4.0 представляет собой концепцию автоматизации производственных процессов с использованием современных интеллектуальных технологий – интеллектуальных межмашинных взаимодействий (Machine to Machine) и интернета вещей (IoT) [1, 2]. Для повышения эффективности логистических процессов транспортировка, хранение и перевозка различных объектов должны быть организованы таким образом, чтобы заказчики и поставщики могли в реальном режиме времени отслеживать и контролировать нахождение и перемещение поставок товаров [3, 4]. Для этого все объекты снабжаются необходимыми датчиками, маркируются определенным образом, и вся информация от них передается в систему управления.
Автоматизация процессов на складе подразумевает использование информационных и интеллектуальных технологий, робототехнических систем и другого специализированного оборудования, обеспечивающих передачу данных между физическими объектами. Из-за растущего объема интернет-заказов и разнообразия заказов клиентов складские операции необходимо организовывать с учетом синхронизации уже сделанных заказов на поставку [5-8]. Для этой цели используются системы управления складами (WMS), обеспечивающие хранение всей информации о нахождении поступивших на склад товаров, заказах клиентов и статусах их выполнения, ожидаемых поставках и т.д. [4, 9].
Технология интернета вещей обеспечивает отслеживание нахождения товаров маркировкой с помощью RFID-меток, работа которых основана на радиочастотном электромагнитном излучении.
В [10] авторы рассмотрели практический пример организации хранилища товаров на базе IoT и отметили проблему, с которой столкнулись – интеграцию данных, поступающих из различных источников. Для поддержки процесса интеграции, разбитого на три составляющие – сбор, передача и обмен – выбрана технология RFID, являющаяся признанным продуктом интернета вещей. Реализация IoT включает проектирование сетевой и облачной инфраструктуры, шлюзов и средств сбора данных).
Исследование внедрения IoT на складе в [11] позволило выявить положительные тенденции в улучшении управлением складом, обеспечении контроля всех процессов на складе, улучшении видимости загруженности работников склада. Эффективность внедрения интернета вещей полностью определяется использованными техническими и программными средствами, их взаимодействием и обменом данными, так как они, как правило, используют различные протоколы связи и форматы хранения данных. Поэтому важно при проектировании системы автоматизации склада определить ее архитектуру.
Рассмотрим работу склада с большим ассортиментом товаров небольшого объема. В этом случае сильно возрастает роль обеспечения актуальной и согласованных данных о наличии продукции на складе и сделанных заказах на поставку.
Склад можно разделить на зоны приема и отгрузки заказов, в которых выполняются прием, проверка качества, маркировка товаров и передачу на хранение, комплектация и отгрузка, а также можно выделить внутреннюю зону, которая отвечает за формирование и изменение заказов на поставку. Внутренняя зона представлена WMS-системой и системой управления базами данных, в которой хранится информация не только об имеющихся товарах на складе, но и текущих заказах клиентов, заказов на поставку товаров, информация о зарезервированных и ожидаемых товарах.
На рисунке 1 представлена модель процессов при автоматизации склада на основе IoT. Такие процессы, как маркировка товаров RFID-метками, передача на хранение, сбор заказа выполняются с помощью технологии интернета вещей. WMS-система рассчитывает оптимальное расположение товаров на стеллажах с учетом спроса клиентов, их веса, условий хранения, чтобы обеспечить быстрый поиск и доступ к ним. Для этого используется адресное хранение товаров, и система определяет какой товар куда следует поставить.
Для упрощения процессов приема, перемещения и отбора товаров необходимы терминалы сбора данных (ТСД), которые путем сканирования штрихкодов на товарах передают данные в систему управления с помощью Wi-Fi, 3G/4G или других каналов связи.
WMS и IoT обеспечивают информатизацию складских операций, а для реализации операций перемещения товаров, компоновки заказов необходимо использовать робототехнические системы, которые собираются, как правило, индивидуально для каждого склада с учетом видов товаров.
Крупные роботизированные системы для склада выполняют транспортировку товаров к месту хранения и располагают их на полках, при этом их движение осуществляется по выданной системой управления траектории. Они представлены автоматическими управляемыми транспортными средствами (AGV), ленточными конвейерами и роботами-манипуляторами. Также данные системы осуществляют сортировку и автоматическую упаковку товаров, размеры которой подбираются индивидуально для каждого заказа.
Рисунок 1 – Модель процессов при автоматизации склада на основе IoT и WMS
Главной функцией малых роботизированных систем является перемещение грузов по складу, а также доставка товаров сотруднику для сборки заказов, т.е. человеку не нужно самостоятельно искать нужные товары. При этом перемещение роботов и сотрудников склада организуется таким образом, что выбираются минимальные пути перемещения и исключаются пересечения.
Таким образом, для автоматизации складских операций с использованием интернета вещей необходимо выбрать WMS-систему и определить состав робототехнических устройств для выполнения операций перемещения и упаковки товаров.
1. Malyshev, E.A. Ispol'zovanie tehnologii internet veschey i «umnyy sklad» v skladskoy logistike i ee perspektivy razvitiya / E.A. Malyshev, E.O. Shevel' // Aktual'nye problemy ekonomiki i upravleniya. – 2023. – № 1 (12). – S. 304-309.
2. Ispol'zovanie cifrovyh tehnologiy v logistike / V.V. Negreeva [i dr.] // Nauchnyy zhurnal NIU ITMO. Seriya: Ekonomika i ekologicheskiy menedzhment. – 2020. – № 2. – S. 94-102.
3. Novikova, T.P. Informacionnaya sistema upravleniya logisticheskim centrom / T.P. Novikova, S.A. Evdokimova, V.I. Kunicyn // Perspektivnye aspekty modelirovaniya sistem i processov : sbornik materialov Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii. – Voronezh, 2023. – S. 341-347.
4. Gavaev, A.S. Effekt ot vnedreniya WMS-sistemy / A.S. Gavaev, A.A. Usanov // Russian Economic Bulletin. – 2023. – T. 6, № 1. – S. 266-270.
5. Novikova T.P., Evdokimova S.A., Novikov A.I. Issledovanie primenimosti PERT metoda k processu upravleniya proektami dizayn-centra mikroelektroniki // Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 1. – S. 77-85.
6. Terteryan A.S., Brovko A.V. Metody optimizacii v mnogokriterial'nyh zadachah s ispol'zovaniem lokal'noy kachestvennoy vazhnosti kriteriev // Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 1. – S. 107-114.
7. Evdokimova, S.A. Primenenie algoritmov klasterizacii dlya analiza klientskoy bazy magazina / S.A. Evdokimova, A.V. Zhuravlev, T.P. Novikova // Modelirovanie sistem i processov. – 2021. – T. 14, № 2. – S. 4-12.
8. Evdokimova, S.A. Analiz tovarnogo assortimenta zapasnyh chastey dilerskogo predpriyatiya avtomobil'nogo servisa s pomosch'yu algoritma FP-Growth / S.A. Evdokimova, K.V. Frolov, A.I. Novikov // Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 3. – S. 24-33.
9. Zhen, L. A literature review of smart warehouse operations management / L. Zhen, H. Li // Frontiers of Engineering Management. – 2022. – Vol. 9. – Pp. 31-55.
10. Sahara, C.R. Real-time data integration of an internet-of-things-based smart warehouse: a case study / C.R. Sahara, A.M. Aamer // International Journal of Pervasive Computing and Communications. – 2022. – Vol. 18, № 5. – Pp. 622-644.
11. Nirmal, S. To design a smart framework with integration of IoT for warehouse / S. Nirmal, V. Somani, S. Kumar // Webology. – 2021. – Vol. 18(1). – Pp. 1774-1784.
12. Poluektov A.V., Makarenko F.V., Yagodkin A.S. Ispol'zovanie storonnih bibliotek pri napisanii programm dlya obrabotki statisticheskih dannyh // Modelirovanie sistem i processov. – 2022. – T. 15, № 2. – S. 33-41.
