全面集成物流管理系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、全面集成物流管理系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：全面集成物流管理系統(tǒng)（timms）是一個(gè)集光、機(jī)、電、信 息技術(shù)于一體的系統(tǒng)工程。它通過(guò)有效地實(shí)時(shí)跟蹤和管理物流和信 息流，提高了整個(gè)企業(yè)供應(yīng)鏈運(yùn)作的透明性和流暢性，而其中的軟 硬件是系統(tǒng)的核心。本文以山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青州卷煙廠 為對(duì)象，在分析卷煙廠物流管理實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，對(duì)其全面集成 物流管理系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，闡述了各功 能模塊的結(jié)構(gòu)與功能，及其相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)踐表明, 本文設(shè)計(jì)的軟硬件結(jié)構(gòu)合理。關(guān)鍵詞：物流配送；全面集成物流管理系統(tǒng)；軟件；硬件；卷煙software and hardware struc

2、ture design of total integrated materialman ageme nt system yang fang, qu liya n , yang jia nping(qin gzhoucigarette factory, tobacco sha ndong in dustrial co. ltd, qin gzho un262500, chi na)【abstract total integrated material management system (timms) isa set engineering system of optical, mechanic

3、al, electricaland in formatio n tech no logy, the system improves the operation ofthe entire supply chain transparency and fluency through the effectivereal-time tracki ng and man ageme nt oftnii學(xué)朮友叢網(wǎng)論文發(fā)表專家一l論文發(fā)表專家一Lm國(guó)學(xué)朮發(fā)舌網(wǎng)logistics and informationflow. the hardware and software isthe core of the to

4、tal system. based on analysis of the actual n eeds oflogistics man ageme nt, qin gzhou cigarette factory, tobacco sha ndongin dustrial co., ltd was prese nted as a targeted cigarette factory logisticsfor the actual situation in this paper. the hardware and software in thesystem were managedfor the d

5、etailed planning and design with thevarious fun cti ons module structure and fun cti on, and its corresponding impleme ntatio n. the results show this desig n of the hardwareand software structure is reas on able.【key words logistics distribution; total integratedmaterial man ageme nt system; softwa

6、re; hardware; cigarette factory0 引言近年來(lái)，隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)逐步轉(zhuǎn)化為精細(xì) 化物流和整個(gè)供應(yīng)鏈的競(jìng)爭(zhēng)，最佳物流配送管理成為經(jīng)濟(jì)和企業(yè)管 理領(lǐng)域中的一個(gè)新熱點(diǎn)和最具挑戰(zhàn)性的課題1-3。擴(kuò)大物流規(guī)模, 降低供應(yīng)鏈成本，提高企業(yè)數(shù)字化程度，已經(jīng)成為提升企業(yè)核心競(jìng) 爭(zhēng)力的一項(xiàng)主要內(nèi)容。全面集成物流管理系統(tǒng)(timms)以生產(chǎn)調(diào)度為核心，集成物流設(shè)備、調(diào)度監(jiān)控、物流管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)物流的流程化、自動(dòng)化,匸交發(fā)表專家一LB 國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng) 一體化4-5。實(shí)時(shí)跟蹤物流和信息流，提高整個(gè)企業(yè)供應(yīng)鏈運(yùn)作 的透明性和流暢性。timms 的開(kāi)發(fā)按照軟件工程化的設(shè)計(jì)

7、原則及有 關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，從倉(cāng)儲(chǔ)管理到分揀配送，保證快速有效的存儲(chǔ)和傳送 貨物，實(shí)現(xiàn)相關(guān)服務(wù)，滿足生產(chǎn)和市場(chǎng)的需求。timms 構(gòu)建在先進(jìn)的工業(yè)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與數(shù) 據(jù)庫(kù)環(huán)境下，以集成技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)物流指令快速、準(zhǔn)確的執(zhí)行 及物流信息的收集、處理、傳送、存儲(chǔ)和分析，并做出正確的決策 以協(xié)調(diào)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)物料高效有序的流動(dòng)和科學(xué)管理以滿 足工廠作業(yè)計(jì)劃的需要2-4;同時(shí)，還通過(guò)對(duì)物資消耗、庫(kù)存分 析，及時(shí)、準(zhǔn)確地了解某一段時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)情況，為企業(yè)信息決策 支持系統(tǒng)提供所需的物流數(shù)據(jù)和輔助決策信息。從結(jié)構(gòu)功能模塊來(lái)說(shuō)，timms 主要包括物料管理、調(diào)度管理、作 業(yè)控制 3 個(gè)主要

8、功能模塊1。其中，物料管理支持多種倉(cāng)庫(kù)業(yè)務(wù) 的倉(cāng)庫(kù)管理，從相關(guān)管理系統(tǒng)獲取物料基礎(chǔ)信息生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃，并 提供綜合信息分析查詢；調(diào)度管理集成物流系統(tǒng)控制設(shè)備，監(jiān)控物 流執(zhí)行情況；作業(yè)控制集成各種執(zhí)行設(shè)備的工業(yè)控制網(wǎng)或?qū)Ｓ每刂?系統(tǒng)。全系統(tǒng)接口統(tǒng)一，統(tǒng)一調(diào)度，保證了系統(tǒng)與設(shè)備的無(wú)縫連接 6-7。山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青州卷煙廠及時(shí)跟進(jìn)現(xiàn)代物流業(yè)的 發(fā)展，在“ 一五”技改過(guò)程中投入巨資，建成全面集成物流管理 系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱自動(dòng)化物流系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)了卷煙生產(chǎn)過(guò)程中物料傳輸匸交發(fā)表專家一LB 國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)自動(dòng)化、智能化、信息化的現(xiàn)代化生產(chǎn)流程。本文以山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青州卷煙廠為對(duì)象，對(duì)其全面集成

9、物流管理系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，闡述了各功能模塊的結(jié)構(gòu)與功能，及其相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法。1 功能與結(jié)構(gòu)青州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng) timms 是定位于企業(yè)管理計(jì)劃層 erp 和生產(chǎn)執(zhí)行層 mes 之下的自動(dòng)化控制層，系統(tǒng)要求完成以下三方面 的任務(wù)：(1) 執(zhí)行生產(chǎn)訂單：可準(zhǔn)確、可靠的接收 erp 傳送的物料數(shù)據(jù)， 執(zhí)行生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng) mes 下達(dá)的生產(chǎn)訂單；(2) 配置生產(chǎn)原料：高效、穩(wěn)定的管理物流信息，調(diào)度物流設(shè)備， 全自動(dòng)為制絲、卷包生產(chǎn)提供所需原輔材料；(3) 反饋生產(chǎn)信息：實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的為生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)mes 反饋物料消耗數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊包括配方自動(dòng)化物流系統(tǒng)、嘴棒自動(dòng)化物流系

10、統(tǒng)、輔料自動(dòng)化物流系統(tǒng)、煙絲自動(dòng)化物流系統(tǒng)、成品自動(dòng)化物流 系統(tǒng)五個(gè)子系統(tǒng)。五個(gè)子系統(tǒng)相互配合，完成全系統(tǒng)的功能。其結(jié) 構(gòu)圖如下圖 1 所示：圖 1 功能結(jié)構(gòu)模塊示意圖在規(guī)劃設(shè)計(jì)上，煙廠提出采用信息化程度高、占地面積小、效率匸交發(fā)表專家一LB 國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)高、投資少的自動(dòng)化物流模式；在項(xiàng)目的總體規(guī)劃布局上，整體系 統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)與生產(chǎn)區(qū)既相互獨(dú)立，又緊密聯(lián)系。在實(shí)體設(shè)計(jì)中規(guī)劃 了原料配方自動(dòng)化出入庫(kù)流程、煙絲自動(dòng)化出入庫(kù)流程、輔料自動(dòng) 化出入庫(kù)流程、成品自動(dòng)化出入庫(kù)流程、嘴棒實(shí)料盤和空料盤自動(dòng) 化出入庫(kù)流程等，保證了全系統(tǒng)的功能覆蓋。自動(dòng)化物流系統(tǒng)的主要設(shè)備采用了具有國(guó)際先進(jìn)水平的巷道堆垛機(jī)、機(jī)器

11、人、agv 激光導(dǎo)引小車、高速往復(fù)式穿梭車、煙箱分揀 輸送機(jī)等物流設(shè)備，提高了青州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)的技術(shù)水 平，保證了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)青州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)中的物流管理軟件系統(tǒng)建在先進(jìn)的 工業(yè)控制網(wǎng)上，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境下，上聯(lián)企業(yè) 的信息管理系統(tǒng)，下聯(lián)工業(yè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，是自動(dòng)化物流系統(tǒng)的調(diào) 度核心和信息存儲(chǔ)處理中心。2.2 網(wǎng)絡(luò)配置青州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)由 5 個(gè)立體庫(kù)共 611 臺(tái)套單機(jī)設(shè)備構(gòu) 成，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖 2 所示。整套系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用 了前端的中控室和后端的現(xiàn)場(chǎng)。其中，中控室主要包括：數(shù)據(jù)庫(kù)服 務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)后備

12、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、配方庫(kù)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、管理 計(jì)算機(jī)、調(diào)度計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等。現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)主要是有各網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)匸交發(fā)表專家一LB 國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng) 組成，構(gòu)成了現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖 2 自動(dòng)化物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)青州卷煙廠物流管理軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以集成技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)物流 指令快速、準(zhǔn)確的執(zhí)行及物流信息的收集、處理、傳送、存儲(chǔ)和分 析，并做出正確的決策以協(xié)調(diào)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)物料高效有序 的流動(dòng)和科學(xué)管理以滿足工廠作業(yè)計(jì)劃的需要。同時(shí)，還通過(guò)對(duì)物 資消耗、庫(kù)存分析，及時(shí)、準(zhǔn)確地了解某一段時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)情況， 為企業(yè)信息決策支持系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為上級(jí)信息管理系統(tǒng)提供 生產(chǎn)物流信息。3.1

13、體系結(jié)構(gòu)根據(jù)青州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和功能分析，自動(dòng)化 物流系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為以下三個(gè)層次：信息管理層、調(diào)度控制層和 設(shè)備執(zhí)行層。(1) 信息管理層：主要實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的管理功能。同時(shí)，還是銜 接自動(dòng)化物流系統(tǒng)與企業(yè)信息管理系統(tǒng)的接口層。(2) 調(diào)度控制層：連接信息管理層和設(shè)備控制層的紐帶。(3) 設(shè)備執(zhí)行層：集成了各種執(zhí)行設(shè)備的工業(yè)控制網(wǎng)或?qū)Ｓ每刂?系統(tǒng)。在青州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)中包括：輸送控制系統(tǒng)、堆垛 機(jī)控制系統(tǒng)等。匸交發(fā)表專家一LB 國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)3.2 功能模塊青州卷煙廠自動(dòng)化物流管理軟件系統(tǒng)采用昆船自行開(kāi)發(fā)的物流管理軟件包- 全面集成物流管理軟件timms 的最新 版本。 軟

14、件由 tm 管理模塊、tdcs 調(diào)度模塊、tinf 接口模塊等核心應(yīng)用模塊組成，采用多層應(yīng)用服務(wù)體系。軟件架構(gòu)模型如圖3 所示，每個(gè)模塊的功能模型如圖 4 所示，軟件界面如圖 5 所示。軟件的主要功能模塊包括：tm 物料管理模 塊、tdcs 調(diào)度管理模塊以及 tinf 接口管理模塊。青州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)可以分別獨(dú)立完成各高架立體庫(kù)物流設(shè)備的運(yùn)行、停機(jī)、故障報(bào)警等各種過(guò)程控制。通 過(guò)各子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)操作員終端可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)、自動(dòng)、在線控制模式 的切換，還可對(duì)每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)操作及狀態(tài)指示、參數(shù)和物流信 息的維護(hù)等功能。通過(guò)各上位監(jiān)控系統(tǒng)可以分別監(jiān)控子系統(tǒng)中所有 設(shè)備的運(yùn)行狀況、輸送任

15、務(wù)的執(zhí)行情況等。(1)tm 物料管理模塊tm 管理模塊是 timms 軟件的核心之一，使用 erp 思想實(shí)現(xiàn)物流管 理，由位置管理、物料管理、收貨管理、庫(kù)存管理、任務(wù)管理等子 模塊組成，是物流系統(tǒng)應(yīng)用邏輯的支持平臺(tái)，并提供了一系列標(biāo)準(zhǔn) 立體倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)管理策略。匸交發(fā)表專家一LB 國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)(2) tdcs 調(diào)度管理模塊tdcs 調(diào)度模塊是 timms 軟件的核心之一，負(fù)責(zé)將物流任務(wù)分解到 各個(gè)運(yùn)輸段，并根據(jù)運(yùn)輸段控制器的定義下達(dá)相應(yīng)的控制指令，同 時(shí)實(shí)時(shí)采集控制器的信息，根據(jù)控制設(shè)備的功能定義和指令完成情 況轉(zhuǎn)化成物料出入庫(kù)請(qǐng)求。該模塊不僅集成了物流系統(tǒng)中調(diào)度控制層的調(diào)度控制接口，還采 用面向

16、對(duì)象的方法設(shè)計(jì)集成了物流系統(tǒng)中設(shè)備執(zhí)行層所有的控制 器的底層通信接口(輸送線控制器、堆垛機(jī)控制器等)，真正實(shí)現(xiàn) 物流調(diào)度控制層與設(shè)備執(zhí)行層的全面集成。 該模塊還提供開(kāi)放的調(diào) 度控制接口( tcp/ip 通訊)供第三方控制對(duì)象的集成。(3) tinf接口管理模塊tinf 接口模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化物流系統(tǒng)與青州卷煙廠企業(yè)級(jí)信息系 統(tǒng)(erp和 meS 和數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的接口。timms 軟件具備一套接口標(biāo)準(zhǔn)供相關(guān)信息系統(tǒng)對(duì)timms 進(jìn)行訪問(wèn)和數(shù)據(jù)交換，也可以針對(duì)不同的信息系統(tǒng)定制接口。支持的接口方式包括：(a) webservice(本項(xiàng)目使用此接口方式通訊)；(b) remote ；(c) com

17、 ；(d) read write table4 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)匸交發(fā)表專家一LB 國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)電控系統(tǒng)是物流系統(tǒng)中設(shè)備執(zhí)行的控制核心，包含設(shè)備控制層和 物流監(jiān)控層，是自動(dòng)化物流系統(tǒng)中重要的組成部分。電控系統(tǒng)需要 完成的任務(wù)包括：(1) 向上聯(lián)接物流系統(tǒng)的調(diào)度計(jì)算機(jī)，接受物料的輸送指令；(2) 向下聯(lián)接輸送設(shè)備實(shí)現(xiàn)底層輸送設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、輸送物料的檢 測(cè)與識(shí)別，完成物料輸送的過(guò)程控制及信息的傳遞。(3) 提供內(nèi)容豐富、形象生動(dòng)的人機(jī)界面、安全保護(hù)措施和多種操作模式，輔助工作人員進(jìn)行設(shè)備操作和維護(hù)。4.1 電控架構(gòu)本方案采用 profinet 控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)電控系統(tǒng)；主控器件采用西門子公司 S7-400

18、系列 plc，帶 profinet 接口；現(xiàn)場(chǎng)分布式 i/o、 電機(jī)啟動(dòng)器經(jīng) im151-3 pn 網(wǎng)關(guān)通過(guò)本地 x200 交換機(jī)接入 profinet 網(wǎng)絡(luò)；機(jī)器人、往復(fù)式穿梭車、條碼識(shí)別器等不具備 profi net 協(xié) 議接口的設(shè)備直接接入profibus-dp 控制網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于上層調(diào)度計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，電控系統(tǒng)提供了工業(yè)以太網(wǎng)接口，使用 opc 協(xié)議進(jìn)行通訊。4.2 輸送監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)是調(diào)度控制層的一部分，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層的所有輸送設(shè)備 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，是提供給管理人員的人機(jī)界面，放置在中控 室內(nèi)。監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、通訊網(wǎng)卡等硬件系統(tǒng)構(gòu)成，選用匸交發(fā)表專家一m國(guó)學(xué)朮發(fā)叢網(wǎng)won derware公司的集成開(kāi)發(fā)軟件in touch作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)， 可通過(guò) profinet總線網(wǎng)絡(luò)與下層控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。5 結(jié)論青州卷煙廠自動(dòng)化物流系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列的軟硬件系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè) 計(jì)、調(diào)試以及投入使用后，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確，滿足了制絲、 卷包生產(chǎn)和成品煙調(diào)撥出庫(kù)要求。該系統(tǒng)既是建設(shè)數(shù)字化企業(yè)的重 要組成部分，也是企業(yè)信息化建設(shè)的重要組成部分，為企業(yè)信息決 策支持系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)該系統(tǒng)自運(yùn)行以來(lái)，大幅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了車間環(huán)境，極 大地提升了生產(chǎn)自動(dòng)化水平，使生產(chǎn)組織扁平化，生產(chǎn)過(guò)程透明化、 柔