物流仓储LBS精准定位解决方案需求及应用

2022-06-08 14:01

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  1.仓储物流LBS定位管理需求背景

  仓储物流行业总体区分为制造业仓储、第三方物流、电商自建物流。不同物流仓储体系的LBS (Location Based Services) 应用对象、场景环境、约束目标均存在一定差异,因此在功能细节、系统架构和运维支持等方面需要进行相应的差异化设计与安排。

  制造业仓储存在大量的原材料、零部件、半成品和成品的仓储转运,针对不同行业的物资类型,需要根据材料特性、环境耐受、监测时效等方面的要求在信标端、基站端和服务端进行传感器参量、传输策略、分析存储和控制展现的特异性设计;第三方物流一般是指应对各种跨行业、广对象、强通用的物流仓储体系服务提供商,第三方物流虽然在服务产品的提供上存在常温、冷链、超低温,航空、公路、铁路、海运等方面的区别,但物资的仓储和运送空间在不同时刻存在不同货物类型和不同货品客户方,通常面向货品大类的通用性而不针对特定产品的定制化需求;电商自建物流的特性通常由电商方自身的行业定位决定,3C、服装类电商的仓储物流类似于制造业仓储的成品仓储与转运,生鲜、医药类电商则类似第三方物流中冷链专门仓储物流提供商,通用类电商的自建物流则类似于全品类的第三方物流。

  针对上述的不同物流仓储场景,LBS服务的目标在于通过对货品、工具、人员的位置或周边环境参量(准)实时获取与分析,实现货品入库→仓储→出库的全程闭环精细化管理,提升仓储环境的适应性、人员作业的规范化、流程标准的高效性以及工具装置的智能化,最终使得仓储物流的整体过程降耗增效。

  2. 仓储物流LBS定位系统需求

  仓储环境的适应性

  根据仓储物资类型区别,仓储环境需要作出相应的适应性变更。例如,生鲜和药品对仓储环境的温湿度条件有较为严苛的要求,部分药品需要低温(或超低温)干燥仓储,蔬果绿叶类生鲜在低温仓储同时要求环境保持一定的湿度。因此,针对不同区位的仓储环境获取较为全面准确的环境参量数据将是提升仓储质量的关键环节。通常环境监测物理参量分为空气质量相关、温湿度相关、噪声相关、电磁环境相关、运动相关和其它相关参量。物流仓储的关注环境中,需要对其中的空气质量相关(O2浓度、N2浓度、CO2浓度、CO浓度、SO2浓度、NOx浓度 等)、温湿度相关(环境温度、环境湿度)、运动相关(加速度、位置) 和其它相关 (光照强度)。

  信标作为终端接触的实体,需通过内嵌传感部件和相应的处理电路实现对相应物理参量的感知获取。针对不同仓储环境的差异,信标板路在设计阶段尽可能预留全部参量种类的传感部件和关联电路的板位,然后根据具体项目建设需求在不同的批量实现不同的部件与电路贴片。

  对于仓储空间中物资、人员和工具的位置运动与周边环境状态变化,信标端实现感知获取相应状态参量,服务端或平台端实现对状态参量原始值处理后的分析判断、全局展示、警示呈现、信息下发和报表回溯。远程平台端可实现对不同位点仓储空间环境的全方位、全时域、全层级的综合管理,可完成跨地查询和信息接收。

  人员作业的规范化

  仓储物流区域的人员作业通常会横跨不同的仓库的不同的功能分区,单一的区域内也会触及不同的具体位置。工作人员在一定的时间域范围内被期望出现在相应的操作空间区域,人员的操作位置区域与被期望执行的作业操作也存在较强的关联关系。

  构建基于定位系统LBS的人员位置管理与作业关联功能,提升仓储作业人员的操作执行规范性。根据工作人员在相应时间序列下空间区位与预期操作执行的关联关系,完成对工作人员显著位置偏离或操作失常识别、警报或预先提示。LBS系统可获取并生成人员操作相关的警示记录,并定期生成相应的报表。

  此外,系统在必要时刻通过向人员佩戴(或携带)的终端信标下发特殊指令以实现紧急通知、区域限制、危险告警等与时空区位关联紧密的管控指令传递。

  流程标准的高效性

  物流仓储过程中,仓储物资标的从抵达、堆放、分仓、入库、寻址、出库和装车的全流程涉及一系列标准化操作,且在不同流程阶段涉及不同的区位、人员、动作、工具使用和环境要求。

  基于信标终端位置数据的原始获取与环境地图处理结合,实现人员、工具和物资实时定位;部分信标还可获取环境参量信息,参量种类涉及空气质量相关、温湿度相关、噪声相关、运动相关和其它相关参量;基于这些参量数值历史规律与理论分析构建环境参量与操作控制的关联模型,建立时间、人员、物资、区位与环境参量的量化关联关系、效率及安全约束条件,提升操作流程的效率与安全管理。

  工具装置的智能化

  仓储物流场景中,作业流程可能涉及大量的操作工具:仓储货架、叉车、内部推车、吊装工具、传送履带。不同的工具关联相应的仓储物资、流程操作和空间区位,工具装置基于自身的时空区位或操作对象的时空区位可自动采取一系列的操作动作,实现仓储流程的效率提升。

  在各类仓储环境中,最常用的智能化工具即是AGV,通过针对AGV的定位与运动控制实现相应的物资运送节点控制;通过对叉车、推车和吊装工具端点的位置控制,针对不规范的操作和工具故障进行操作预警,并将相应功能嵌入工具智能化管理流程中。

  3. 仓储物流LBS环境分析与地图支持

  环境分析

  区别于前述物资仓储的自然环境,这里提及的环境是与定位系统信号传输相关的干扰性环境:仓储环境的金属结构、大面积玻璃结构、液体仓储、其它蓝牙信号等。明确上述环境因素对定位信号传输可能造成的影响,形成专门的影响因素分析、特性算法版本、排除帮助功能模块,实现针对特殊环境的适应性调整。

  针对BLE信号,仓储空间的金属建筑结构或金属储物框架都会对BLE定位信号传播过程的能量耗散,影响定位结果的精度并造成一定时延;液体仓储时其自身会对BLE信号形成吸收,造成定位信号的漂移;其它蓝牙信号如果信道正好分布在2401MHz至2481MHz的范围内或靠近的信道且信号强度较大,则较大可能对BLE定位传输信号。对于上述提及的信道靠近或大能量信号的干扰因素,通常可以利用更多的信道选择跨度,可以实现干扰因素的规避。而对于建筑材料结构和仓储物液体对BLE信号的干扰,需要研发相应的补偿算法应对此种特殊环境。

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