混场调度技术为柔性搬运带来的新机遇和挑战

在本⽂我们提出了⼀个新的概念——“柔性极限”:通过增加AGV/AMR所能达到的产能最⼤值或最⾼性价⽐。本次我们将基于柔性极限的概念,分享⼀下壹悟科技在AGV/AMR的混场调度上的思考。

深⼊浅出柔性搬运

从⼀维到⼆维:当AGV开始⾏⾛

在仓库或者⼯⼚,AGV/AMR正在代替⼈类完成⼤量搬运⼯作。基于AGV可以在平⾯内和楼层间灵活移动的天然优势,看似难以解决、或者只能靠⼈⼯实现的传统流程变得可以低成本实现。

通过AGV/AMR,我们可以编排链式、环线、或点到点等各式各样的任务,从⽽实现了⼆维空间内的流程⾃由。

随着业务量的增长,柔性搬运的优势体现逐渐体现:运⼒不⾜时可以动态的调整AGV数量。这时⼀个问题便随之而来:AGV/AMR最⼤可以增加到多少?柔性的极限是多⼤?

制约柔性极限的因素其实有很多,如地图布局、场地⾯积、充电桩数量、AGV基础属性等,都会导致当AGV/AMR数量增加到某个值后,产能不增反降——经常性的拥堵、死锁、以及充电桩受制于场地无法扩增、总功率过高导致跳闸等问题。

壹悟的探索

为了解决这个问题,壹悟研发了两套系统:

1)AGV/AMR仿真系统——可以配置真实AGV的物理参数进⾏⾏为模拟,包括导航⽅式,⼏何参数和运动参数等;

2)流程仿真——基于真实地图和业务流程编排,和壹悟调度系统(RCS)进⾏1:1运⾏,探索是否可以突破柔性极限。

这个尝试的⾃信来源于底层RCS调度系统的算法效率和仿真真实度。从⼤约2年前开始,壹悟开始逐步对外提供商业化业务仿真咨询服务,并得到了越来越多客户的认同。

从⼆维到三维

打破次元壁的封锁

当⼈们不再仅满⾜于AGV/AMR带来的搬运便利,⽽将提⾼存储效率的责任也赋予AGV/AMR时,AGV/AMR开始从⼆维平⾯慢慢向上拓展到了三维空间:⼀个更⼴阔、充满想象⼒等世界随之⽽打开:

■ ⾼位空间的货架可以是能放置托盘的⼤货架,也可以是放置普通料箱的密集货架,也可以是不等间距的货架;

■ 存放的对象可以是料箱、托盘、原箱等形式不⼀的容器,也可以不同层放置不同的容器;

■ 搬运的⼯具可以是叉车、料箱车、或者是潜伏AGV/AMR等。

显然,AGV/AMR的更⾼与更快不可兼得。但是如果将更⾼的AGV/AMR专注于垂直搬运,将更快的AGV/AMR专注于平⾯搬运,那么⽆论从效率还是成本来看,都是最佳组合。

很快,类似叉车+潜伏AGV的⽅案开始出现并迅速到达了第⼀个柔性极限:由于叉车和潜伏AGV在不同的区域运⾏,空间的浪费导致存储效率下降,同时由于需要接驳货物,AGV需要将货物搬运到区域的联结点,进⼀步增加了叉车的横向移动距离。

看似“东风不与周郎便”,实际上这些问题都可以规约到混场调度。如果不同的AGV可以在同⼀个区域作业,那么场地空间便可以节约下来,接驳点也可以更灵活的设置。久而久之,⾏业发展出了不同的混场调度等级:

■ 区域隔离级别:有个别点线需要统⼀管理。通过巧妙的地图设计,规避混场,视觉上可以达到混场效果。

■ 巷道锁闭级别:当⼀个AGV进⼊类似巷道空间后,将整个巷道进⾏封锁,退出后再将所有权转让给其它AGV。

■ 感知混场级别:在厘⽶级的范围内每个AGV都在系统中感知彼此的存在,将空间误差纳入计算后,只要两个AGV没有碰撞的可能,绝不做冗余动作。

壹悟的探索

壹悟的RCS调度系统实现了感知混场级别——基于AGV的实时位置,动态计算AGV的可⾏路径,最⼩化的减少⽆效⾛动。

为了让业务拥有更多的规划⾃由,我们的混场可以是不同导航⽅式(⼆维码,视觉,SLAM, 磁条)的AGV混场,也可以是不同功能的AGV/AMR(分拣AGV、潜伏式顶升AGV、⾃动导航叉车、料箱AGV,AMR), 从⽽争取释放柔性极限创造更多可能。

从三维到四维

藏在时空中的秘密

在三维化的解决⽅案中,空间利⽤率的上限显⽽易见,但是搬运的柔性极限在哪⾥?伴随着垂直搬运次数的增加,高存储率下搬运效率提升的需求也随之出现。

⾃动化叉车取货和放货的速度可以通过秒表计时,潜伏式AGV每秒的⾏⾛距离可以通过卷尺测量。既然都是定值,法门何处?

如果通过最优匹配每个AGV/AMR任务,预先调拨所需要的⾼位货物到平⾯,将平⾯暂时不⽤的货物搬运⾄⾼位,那就可以真正做到“业务感知”,即WCS层⾯的调度优化。通过⾼低位的提前置换,换来的是业务可感知效率的显著提⾼。

壹悟的探索

壹悟的WCS系统通过对出⼊库订单特征和当前库存分布进⾏智能分析,能够完成对仓库搬运性能的整体优化,尽量减少搬运次数,优化核⼼资源利⽤率。

在近⼏年,壹悟科技先后探索了基于分拣AGV+料箱AGV的料箱搬运组合模式、分拣AGV+料箱AGV+潜伏式AGV的料箱+托盘组合模式、⾃动叉车(forklift)+潜伏式AGV的托盘组合模式、纯潜伏式AGV的货架搬运模式等。

最后:

AGV/AMR调度的终点不在混场调度,站在混场调度的地平线,我们看到了更⼴阔的未来。下⼀次,让我们聊聊混场调度中的算法与技术。

文/栾瑞鹏

极有出息的女人,有你吗?
能管理好时间的女人
时间最怕的两个词,一是拖延,一是滥用。 爱拖延的人,总是说着:明天、明天、明天。 什么事情都可以拖到明天,明日复明日,明日何其多? 即使能尽量做到不拖延,但常常,把时间用错了地方。 无节制的加班,你以为是在争取时间,实际是消耗了时间更消耗了身体。

我们每一天好像都很忙,很累,但是像一个无头苍蝇一样做事,又能有什么用呢? 会管理自己时间的女人,她们身上有着当今社会最重要的一项质量:效率。 把时间用在刀刃上,不消耗不浪费,恰如其分地用最合理的时间,即完善了工作又享受了生活。 这样的女人,值得人佩服。
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佩斯基已呈现伊久姆、红利曼和波帕斯纳亚的毒蘑菇特征,正在成为多方向进攻发起的桥头堡和补给集散分配地,所以,日后这个地名或许会被反复提及。
目前来讲,大鹅正沿着佩斯基向西北扩大纵深发展,下一站鸡鸣驿区域会花费一番精力,一旦拿下这里,逐步的,就有机会从外围迂回到阿夫杰耶夫卡乌军防区南部和西部,使其最终呈现被多面包夹的状态,使其远期有被合围的可能性,若是最终被合围,则其苦心经营的小马奇诺防线可能会失去效力。当然,同时也有利于威胁阿夫杰耶夫卡小城镇群和马林卡小城镇群的侧翼安全。当然,反过来,如果是乌军占优势,这个突出部,也会是乌军两翼夹击的对象。只是大鹅在火力方面占绝对优势,所以,一旦楔入到乌军纵深,则不惧乌军形成两翼夹击的局面,这也是战场优势的一种体现。
在各个战场上,大鹅已形成了现代战争的一种新的特点:一如既往的,是炮兵开道,扫清对手的重火力,再派步兵进击。佩斯基这个方向进攻的炮火支援,是由DNP第11炮团执行,更多的时候是类似于打锦州的时候,将炮火集中使用,所以,在攻坚方面优势不小。而步兵推进过程中,会兼顾步炮协同。步炮协同的关键环节,大鹅常常是派出侦察兵与无人机相结合,对目标进行精准定位和精准打击,所以,感觉可以用新的名词来描述这种行为,比如:侦炮协同,察打协同为主,主要还是由侦查人员通过小型无人机寻找目标,而后发送目标参数给炮兵,炮兵标定诸元,进行精准打击,这样,就会在最大程度保存有生力量的基础上,依靠不对称战争,最大程度的实现对对手人员和装备的摧毁。现代战争的精准打击程度,要远远高于过去,所以精准杀伤力是非常巨大,因为,钻孔钻地都不在话下,这也可以解释为什么北顿涅茨克城市群乌军原来5.5万人,但是,打到最后,就剩下不足万人了,那么多乌军士兵人间蒸发了一样。
但是,大鹅对于目标的选择与打击,似乎也动了心思的。原因是,看了不少镜头,发现一个特点,大鹅遇到仓促逃跑的军官或者士兵,常常是网开一面,任其逃跑,尽量避免杀伤之。而是将火力攻击的重点放在顽强抵抗的军官和士兵。大鹅有一套神逻辑,他们认为,喜欢逃跑的军官和士兵,没有打击的价值,不打击反而会具有心理战的价值,这样必然会导致一个结果,逐步的,喜欢逃跑的军官和士兵处于各个作战队伍之中,占比越来越大,必然会导致整个队伍弥漫着消极出逃畏战的情绪,对乌军领土防卫带来极大的负面影响,这也是为什么说,兵不在多而在于精将不在于能而在于勇的道理。
而察打一体作战模式还有不足之处,原因是,发现目标,如果用无人机兼顾打击的话,载弹量有限,且察打一体机总数太少,总杀伤力太小,反而容易打草惊蛇,让主力目标有出逃可能性。所以,大鹅之前使用过伊朗版的察打一体机之后,就很少报道使用了。这个好处是,没有了载弹的概念,无人机就可以做到微型化和小型化,更重要的还是廉价化和规模化,可以让更多的侦查人员使用,只负责侦查用。由于体积小,重量轻,不容易被察觉,便于携带和管理,且续航时间不短,反而更为实用。所以,更确切的说,是无人机在技术侦察兵的协助下,与远程火炮系统对接,有点机炮协同的意义,或者叫人机炮协同,这就远远超过传统的步炮协同的意义了。
从这个角度来讲,如果估计没错的话,模拟梧桐,可以考虑纯侦查级无人机蜂群系统与炮兵的协同,察打一体机只有蜂群级出动,可能才有对所发现的目标主力进行全部摧毁作用,当然,这类无人机造价要高得多,且燃油或电力消耗较大,打完弹药之后,可能会很快退出战场,所以,只是作为整个作战系统的一种辅助意义,而只有侦查功能的小型无人机,或许是不可或缺的主力机型。估计体积较大的察打机,在有被偷袭可能的复杂战场环境下,只能藏在小型无人机身后,在小型机绝对安全的基础上,再用起来损失可能会更小,或者叫做特混级蜂群。当然,说起蜂群,只有兔子有条件做到,这对大鹅来讲,还是太奢侈了。如果大鹅从一开始就极力发展规模化无人机产业,并按照蜂群的概念来打,说不定估计基辅当时都能拿下来。但是,这常常取决于经济实力,这方面就超过大鹅的能力了。事实上,说起蜂群决胜,在现代战争中,已有最新的经典案例,就是前年的亚美尼亚和阿塞拜疆之间的战争。在阿塞拜疆的察打一体机蜂群面前,亚美尼亚的人员和装备各个都变成了活靶子,毫无还手之力,露头即被消灭,这仗没法打,被迫割地求和。
在完全掌握制空权的鹰酱那里,在中东战场上,主要还是无人机察打一体,以摧毁人员为主要目标。当然,最终决定战争胜负走向的是民心。如果当年鹰酱不用无人机来滥杀无辜,激怒全民,也不至于日后在伊拉克、阿富汗、利比亚和叙利亚等地全面失势。
闲言少叙,言归正传,由于佩斯基两侧,无论是马林卡还是阿夫杰耶夫卡,都是村镇集群的龙头,所以,最终整个集群拿下来,还需要花费较大精力。但是,马林卡这个龙头,已攻入很大一部分,可能会最先被大鹅彻底拿下。尤其是横亘城市的河流北岸似乎已被大鹅全面占领,东侧的大部分也已被大鹅攻占,由于大河的阻挡,北岸只能以炮火支持南岸,南岸大鹅只能单向发展,所以,估计巷战进展不会太快。第150师第102团和当时攻克马里乌波尔的部队正在城市巷战中积极争取进一步扩大地盘。由于是对垒式作战,无法包夹,而巷战又得想办法避免人盾干扰,这也是为什么虽然早就突入马林卡城市,但是进展不快的原因。估计大鹅只有彻底占领北岸全域,并想办法迂回到城市西侧,才有机会迫使马林卡守军撤兵,显然,这也需要时间,当然,也可能在这种迂回形成之前,大鹅的巷战平推式发展,也最终可能会将乌军赶出马林卡,但由于马林卡有小城镇群的依托补给,不会轻易放弃,因而战斗会非常惨烈。而乌军目前表现的作战特点也是如此,就像刚刚发生的索莱达撤退几公里一样,只有侧翼防线被突破之后,到了可能被包饺子之前的最后一刻,才可能会决定撤兵。这就需要大鹅只好两手准备,一边争取直接实现目标,一边努力一直打到形成多面包夹态势时,再迫使其出城。
那么,乌军如何守住马林卡,避免大鹅长驱直入。大鹅何时彻底攻占马林卡,是直接拿下还是迂回包抄后拿下,欲知后事如何,且听下回分解。


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