软总线技术在智能化物流仓储信息系统的应用

2021-12-02 10:53| 发布者: www.daoteng56.com| 查看:

摘要: 基于软总线技术设计了一种交互适配器和协议转换方式, 适用于多异构网络、多交互系统的智能化仓储物流信息系统的数据交互平台.将仓储系统、销售系统、资产识别系统、物流系统等相关系统有机结合在一起, 实现了多系统的信息交互、数据共享、功能复用. ...
目前物流产业已经形成了以系统技术为核心, 以信息技术、运输技术、配送技术、装卸搬运技术、自动化仓储技术、库存控制技术、包装技术等专业技术为支撑的现代化物流装备技术格局.采用无线互联网技术、卫星定位技术、地理信息系统 (GIS) 、射频标识技术等技术实现信息化;采用自动导引小车技术、搬运机器人技术等技术实现自动化;采用电子识别、电子跟踪技术、智能运输系统等技术实现智能化是今后发展的方向[1]. 一个现代化的智能化仓储物流系统, 需要与各种软硬件系统进行交互, 同时其交互方式包含SOCKET, WEB服务、OPC, Profi bus-DP , RS232, 无线, 中间数据库等方式.交互对象包括信息系统、PLC系统、无线设备、电控信息板卡等.但目前国内的仓储物流信息系统没有统一的信息平台, 管理相对比较分散.如库房内部有自成体系的底层管理系统、物流运输有GIS、业务方面有销售系统、订货系统、监控系统等.这些系统之间交互十分困难、用户使用过程中存在大量重复劳动, 同时容易出错[2].本研究以XML为基础, 采用软总线方式并辅以协议转换适配器, 将各个交互应用系统通过公开的交互适配器挂接在信息交互总线上[3], 使各个交互系统透明有序的进行交互, 解决了多交互系统的信息传递、提高了用户的管理水平.

1智能化仓储物流信息系统架构

硬件总线一般分为数据总线、地址总线和控制总线等, 分别传输数据信息、地址信息和控制指令.但随着计算机系统软件或服务程序的发展, 出现了网络环境下数据处理和跨平台计算、多用户数据的同步处理、异构系统的互操作、多级分布式系统协同工作等多种应用.为满足这些多层次、多样化信息应用的需求, 出现了不同阶段的软件集成的即插即用的软件集成方式.本研究基于软总线配合交互适配器、协议转换、异常处理、Web Service等技术, 实现了适用于多异构网络、多交互系统的智能化仓储物流信息系统的数据交互平台[4,5].
智能化仓储物流信息系统的系统结构如图1所示, 需要与供应商、分销商、仓储分中心进行数据交互, 同时需要进行智能化仓储硬件设备的协调调度, 保证整个生产过程的顺利、流畅、可靠运转.其交互方式多样, 交互数据繁多.如与供应商、分销商采用Web Service进行订单、送货单的数据交互, 主要包括物料类型、货物数量、交货时间、订单类型、物料参数信息等.仓储硬件设备采用OPC, Profi bus-DP总线进行二进制数据交互, 主要包括货物位置信息、任务数量信息、任务物料信息等;车辆状态监控采用GPRS无线交互方式实时将车辆路线信息、车辆状况反馈到智能化仓储物流信息平台;资产识别系统由于交互数量大、频率高则采用SOCKET进行二进制交互, 实时将识别到的物料信息传递给信息平台.
由于交互系统多, 交互数据格式多样, 异常处理十分复杂.尤其是硬件调度时, 一旦系统交互出现异常, 导致其信息流和实物流出现偏差, 从而需要信息、实物、操作的回滚是一件基本上无法完成的任务.同时随着物流产业的发展, 其外部接入系统数量、方式会越来越多样化, 如果不采用一种标准化、总线式设计, 保证这些系统能够灵活、方便的接入/退出, 其后期的维护、更新工作也十分艰巨.

2软总线设计

为解决该智能化仓储物流系统的互操作, 本研究采用XML语言定义了一种交互适配器, 同时采用面向对象方式及反身映射技术, 将各个交互应用系统通过公开的交互适配器有机的挂接在信息交互总线上, 使各个交互系统透明有序的进行交互.其实现技术架构, 包括信息请求、交互适配器、总线管理中心、消息处理中心、信息服务.信息请求方通过交互适配器组装交互信息, 并发送至消息处理中心, 消息处理中心进行消息解析后, 经过协议转换, 并通过交互适配器将相应信息发布给对应的处理方[6,7,8].
软总线实现结构见图2.各交互系统通过交互适配器透明的挂接在软总线上.而软总线主要负责消息的处理、各交互系统适配器的配置、各交互系统交互异常的处理.各交互系统对等, 在软总线的统一调度下进行通信.当交互系统需要交互时, 如仓储系统需要与资产识别系统进行交互请求时, 仓储系统首先向软总线请求交互, 软总线根据交互适配器的配置, 自动寻址到资产识别系统, 并经过消息中心、协议转换调用其相关服务, 服务返回结果会在软总线的调度下自动沿逆交互通道返回.同时软总线调度中心进行操作日志记录和交互过程监控, 一旦出现异常, 及时传给相关处理系统进行处理.
图2软总线实现结构图2软总线实现结构  下载原图
Fig.2Soft-bus actualizing structure
通过软总线与交互适配器相结合的方式, 智能化仓储物流信息系统中相关交互系统有机结合在一起, 各交互系统只需要处理系统内部的相关信息, 所有外部交互都透明的传递给软总线进行处理.如仓储系统只需要进行底层堆垛机、传输带的运转、高层货位分配、货物出入库, 而对应的订单信息、资产识别信息则由其他系统进行处理, 并通过软总线透明的交互给仓储系统, 真正实现高内聚、低耦合, 避免目前有些仓储信息系统越做越大、内容越来越多的弊端.
系统交换序列见图3.各交互系统在通过软总线与其他系统交互时主要分为2个阶段.阶段1主要进行系统服务的注册, 服务请求方提出申请, 软总线与服务提供方进行交互后, 选择协议转换方式、源、目的系统地址等信息, 形成正式的适配器配置文件注册在软总线信息交互中心, 等待激活.阶段2主要进行系统的服务交互, 服务请求方提出请求申请, 软总线激活对应的交互适配器, 并依据配置规则进行协议转换, 将数据传输至服务提供方, 按照配置将反馈数据传输至服务请求方[9,10].
图3系统交互序列图图3系统交互序列图  下载原图
Fig.3System sequence diagram
在这种系统设计结构中, 各集成系统就像是硬件的“插件”, 通过交互适配器可以随意的添加和删减, 系统的灵活性和可靠性都大大提高, 虽然基于总线的系统模型还是一种面向对象的结构.但系统中的对象是按照规范设计的模块, 这些定义良好的模块在各个系统中共存, 并且基于中间件相互作用, 从而可以将若干模块组合起来, 同时具有工程开放性和对所依赖环境的自我调整能力.

3交互服务定义

整个系统架构采用服务 (SOA理念) 的方式提供数据交互;接口交互技术采用Web Service方式;交换数据内容组织格式统一采用XML方式, 字符编码格式采用UTF-8.
在接口交互过程服务提供方需要对允许进行数据交换的对端服务器IP地址进行验证和限制, 以此验证接口调用双方身份的合法性, 增强系统的安全.接口调用的客户端以及服务提供的服务端, 都需要对异常进行处理, 并需要将在接口调用过程中产生的异常信息通过异常信息中心提供的异常接收服务提交给异常信息中心.
在Web Service接口服务中, 只定义了一个接口方法:sysService, 以供对方调用.在系统间接口利用Web Service交互过程中, 客户端 (Client) 发起数据交互请求, 调用服务器 (Server) 提供Web Service接口方法, 服务端处理请求并应答客户端请求, 交互流程图如图4所示.
异常处理流程见图5.各交互业务系统内部发生异常时, 在业务系统内部不但要进行正常的异常处理操作, 同时还需要将该异常的详细信息通过Web Service发送给异常信息中心.异常信息中心在接收到该异常信息后, 通过各种形式的信息展示;同时需要根据系统定义的异常规则, 将此异常信息通知给与此异常相关的其他业务系统, 与此异常相关的其他业务系统在接收到该异常后根据系统内定义的异常处理规则进行相应的异常操作处理[11,12].
图5异常处理流程图5异常处理流程  下载原图
Fig.5Exception handling process

4结语

本研究分析了多种软件集成方式, 并根据实际需要, 基于软总线技术, 设计出一种实用的交互适配器, 采用协议转换方式.实现了多系统的信息交互、数据共享、功能复用.实现硬件电气转换与软件数据帧转换的分离, 降低了异构通信方式交互的维护成本, 降低了异构通信方式交互的难度、提高了异构通信方式交互可靠性.
通过软总线与交互适配器相结合的方式, 智能化仓储物流信息系统中相关交互系统有机的结合在一起, 从上游供应商MIS开始进行订货, 软总线会及时将订货信息反馈至仓储系统, 仓储系统会根据订货信息进行货位安排、库存整理等相关工作.当供应商到货后, 软总线协调仓储系统、资产识别系统进行货物接收、入库.当需要进行销售时, 软总线协调仓储系统、资产识别系统、销售系统进行货物出库, 同时实时跟踪物流情况, 将货物的运输信息实时反馈到信息处理中心.基于软总线的智能化物流仓储信息系统可为企业现场工作人员提供实时的工作指导, 为管理人员提供各工作环节的瓶颈分析、节拍计算, 提供辅助决策, 满足仓储物流企业的实际需求.