基于5G的计量样品库智慧管理系统研究.pdf
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1、网络与信息化物流技术2023年第42卷第10期(总第445期)收稿日期2023-05-22作者简介岑志波(1972-),男,浙江余姚人,宁波市计量测试研究院院长,高级工程师,工程硕士,研究方向:控制工程;王佩君(1979-),通信作者,男,浙江鄞州人,宁波市计量测试研究院主任,高级工程师,工程硕士,研究方向:计量技术。doi:10.3969/j.issn.1005-152X.2023.10.026基于5G的计量样品库智慧管理系统研究岑志波1,王佩君1,刘伟芳2,陈旭东1,景立炜2,高远航2(1.宁波市计量测试研究院,浙江宁波315048;2.宁波图塔智能技术有限公司,浙江宁波315048)摘要
2、针对目前计量样品库管理系统实时管理程度和自动化水平较低的问题,通过需求分析和系统总体设计,研发基于5G技术的智慧计量管理系统。构建智慧仓储管理系统(IWMS)的系统架构、业务模型和数据分析应用场景,开发机器人控制系统(RCS)的设备监控和任务调度功能,对系统主要硬件设备、联网数据采集技术进行研发应用。通过系统智能化、可视化、自动化的运行,实现了样品建档、入库、检验、存储的全流程管理和追溯。关键词计量样品;仓储管理;智能物流中图分类号TB9;F253.9文献标识码A文章编号1005-152X(2023)10-0104-03Research on 5G-based Intelligent Mana
3、gement System of Measuring Instrument Sample WarehouseCENZhibo1,WANGPeijun1,LIUWeifang2,CHENXudong1,JINGLiwei2,GAOYuanhang2(1.NingboInstitute of Measurement&Testing,Ningbo 315048;2.NingboTUTAIntelligentTechnology Company,Ningbo 315048,China)Abstract:In view of the low level of real-time management a
4、nd automation of the current measuring instrument sample warehouse management system,we developed a 5G-based intelligent warehouse management system(IWMS)for measuring instrument sample warehouses after a demand analysis and overallsystem design.Then,we built the system architecture,business model a
5、nd data analysis application scenarios of the IWMS,and developed equipment monitoringand task scheduling functions for the robot control system(RCS),as well as the main hardware equipment and network data acquisition technology of the system.The constructed system,which is able to operate intelligen
6、tly,visually and automatically,can realize the whole process management and traceability includingfiling,warehousing,inspection and storageofthemeasuringinstrumentsample.Keywords:measuring instrumentsample;warehousemanagement;intelligent logistics0引言随着第五代移动通信技术的全面普及,物流行业迎来了新的发展契机,信息技术逐步成为企业运转过程中不可替代
7、的一部分,改变着企业的方方面面。在互联网数据时代的不断作用下,企业内部仓储管理也发生着巨大的变化。仓储管理水平直接影响到该企业的货物周转速度、正常发货速度以及储存的货物质量1。目前,我国许多大中型计量机构普遍具有较重的器具流转负担。部分机构仍采用传统的人工操作来处理送检器具的登记、入库、拣件、出库、转运、交接等事务,流转效率较低,货物丢失时有发生,难以满足追溯、优化、数据分析等更高级需求;部分机构在一些环节引入了射频识别(RFID)技术,改善了部分问题,但是仍然不能保证全程控制流转中的各个环节。基于当前计量样品库计量样品周转人员劳动强度大、库房空间利用率不足、信息可视化落后等情况,为减少人员劳
8、动强度、增加库房利用率、增加信息可视化,本文将5G物联网、AGV、IWMS信息化系统等技术引入计量样品库管理系统,以实现计量样品库的智慧化管理。1国内外同类研究现状分析当前国内已经有了将智慧管理系统用于档案库房、电能计量器具库房等的应用案例。陈菲2提出了基于RFID技术和Zig Bee技术相融合的档案库房智能管理系统的设计方案,实现了档案库房的智能化管理。吴盼盼,等3融合了AGV技术与药库管理系统,在减少人力投入的情况下,提高了药库管理的工作效率。宋俊亮,等4设计了基于NB-IoT技术的电能计量资产自动化仓储系统,有效提高了平均作业频率,从而保证综合配置效率满足用户要求。但在计量领域,特别是针
9、对计量院的样品库房的智慧管理系统,目前市场还没有成熟的产品和系统可以选用。国外发达国家对于将信息技术用于计量领域从而促进计量管理的进步方面尤为重视,美国的波音公司在计量管理、规程规范以及校准检测的管理上都是通过网络进行的,计量文件的编制试用、审批发布,以及修订也都是通过互联网进行管理的。澳大利亚国家设立的计量实验室通过计算机网络把实验室中的所有设备仪器连接在一起,并且拥有完备的数据库技术以及先进的管理理念,达到了以实验室为核心的整体全方位科学管理,该系统将样品、资源、事物、-104网络与信息化网络管理以及数据的采集、传输、处理,还有报表输出、计量证书发布等综合起来,既方便日常管理,也能保证对实
10、验数据的管理和控制5。虽然国外有较多的计量管理软件,可是当今世界各国计量管理体系各有不同,所以我国同国外的计量管理无论是管理模式还是管理理念都有一定的差别。与传统计量相比,本文的计量样品库智慧管理系统(IWMS)通过5G技术向传统计量注入新动力,大幅提升了工作效率。IWMS系统将5G技术结合人工智能、物联网、云计算、大数据等技术,以“5G+”的模式为计量服务提供新理念、新技术和新方法。2系统需求分析2.1计量数据计量数据通过IWMS系统进行收集、确认、分析、管理、传输、维护、追溯、异常反馈等,从而实现计量数据报表的自动生成、审核、上传等功能6。以入库作业流程为例:入库作业流程应包括运送、分拣、
11、上架、下架、入库等,通过对样品入库作业计量数据的收集、管理等计量过程,监控所有样品的入库环节,实现计量数据的管理、分析、维护,进而优化入库作业流程。在这个流程中,5G技术可以在小范围内连接更多的设备,充分利用5G多连接数的特点,随时随地监控各仪器仪表或各类传感器的测量数据。2.2计量监控5G技术的大带宽、大数据流特点能够实现仓储管理实时数据的在线监测,通过仓储管理系统中的历史数据,分析查询仓储数据在一定时间的变化趋势,它包括仓储数据实时展示、历史数据趋势等。以仓储数据实时展示为例:在通过5G技术监测的实时数据基础上,仓库管理人员可以通过查看不同库区、不同计量设备的使用情况,实时规划与安排出入库
12、作业的最优路径。2.3计量设备IWMS系统需要实现计量设备的监测、控制、状态管理和计量人员管理等功能。以计量设备的监测为例:设备监测在实时数据的基础上,通过无线网络通信技术对5G通信保障下的潜伏式AGV、CTU箱货机器人等设备的位置、状态等信息进行实时监测和在线查询,对有故障、问题的设备进行预警、告警、诊断和干预。3IWMS系统总体设计3.1统一架构与模块化设计系统采用统一架构,结合模块化设计实现,按照多层架构,采用面向服务(SOA)的架构设计。如图1所示,系统架构自顶向下由界面表示层、应用服务层与数据服务层组成,隔离业务逻辑与数据访问逻辑,使得这两个不同关注点能够相对自由和独立地演化。其中应
13、用服务层采用面向服务(SOA)的架构设计,实现在不同组件、应用程序、系统、其他平台间进行通信。3.2基于领域驱动的业务模型构建根据业务,基于 DDD 领域驱动设计(Domain-DrivenDesign)方法,根据上下文界限,分解复杂业务逻辑,以聚合模型替代数据表模型,利用领域模型准确反映业务语言,构建业务模型,如图2所示。3.3大数据分析应用设计(1)在物联网技术与多源异构数据采集技术的基础上,获取样品海量数据,创建物流大数据信息仓库和以大数据为依据的智能物流系统,对智能物流设备如货架库位、AGV等进行实时监控,对异常情况及时警报,并获取异常事件通知。(2)系统支持多维分析视角,利用历史数据
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