Россия
В работе рассматриваются особенности автоматизации процессов на складе на основе интернета вещей, приводится разработанная модель деятельности склада с использованием IoT и WMS. Отмечено, что с помощью IoT выполняются такие процессы, как маркировка товаров RFID-метками, передача на хранение, сбор заказа.
автоматизация склада, интернет вещей, межмашинные взаимодействия, адресное хранение товаров, терминалы сбора данных
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. Малышев, Е.А. Использование технологии интернет вещей и «умный склад» в складской логистике и ее перспективы развития / Е.А. Малышев, Е.О. Шевель // Актуальные проблемы экономики и управления. – 2023. – № 1 (12). – С. 304-309.
2. Использование цифровых технологий в логистике / В.В. Негреева [и др.] // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Экономика и экологический менеджмент. – 2020. – № 2. – С. 94-102.
3. Новикова, Т.П. Информационная система управления логистическим центром / Т.П. Новикова, С.А. Евдокимова, В.И. Куницын // Перспективные аспекты моделирования систем и процессов : сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. – Воронеж, 2023. – С. 341-347.
4. Гаваев, А.С. Эффект от внедрения WMS-системы / А.С. Гаваев, А.А. Усанов // Russian Economic Bulletin. – 2023. – Т. 6, № 1. – С. 266-270.
5. Новикова Т.П., Евдокимова С.А., Новиков А.И. Исследование применимости PERT метода к процессу управления проектами дизайн-центра микроэлектроники // Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 1. – С. 77-85.
6. Тертерян А.С., Бровко А.В. Методы оптимизации в многокритериальных задачах с использованием локальной качественной важности критериев // Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 1. – С. 107-114.
7. Евдокимова, С.А. Применение алгоритмов кластеризации для анализа клиентской базы магазина / С.А. Евдокимова, А.В. Журавлев, Т.П. Новикова // Моделирование систем и процессов. – 2021. – Т. 14, № 2. – С. 4-12.
8. Евдокимова, С.А. Анализ товарного ассортимента запасных частей дилерского предприятия автомобильного сервиса с помощью алгоритма FP-Growth / С.А. Евдокимова, К.В. Фролов, А.И. Новиков // Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 3. – С. 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. Полуэктов А.В., Макаренко Ф.В., Ягодкин А.С. Использование сторонних библиотек при написании программ для обработки статистических данных // Моделирование систем и процессов. – 2022. – Т. 15, № 2. – С. 33-41.
