AGV 小車調度系統的架構解析

1. 管理層（決策層）

• 核心定位：全局任務規劃與資源協調，對接上層業務系統并生成調度策略。
• 關鍵模塊：
  • 任務管理引擎：接收訂單（如 WMS 的出入庫指令、MES 的物料配送需求），按優先級、路徑優化等規則拆分任務隊列。
  • 智能算法模塊：集成路徑規劃算法（如改進 Dijkstra、A * 算法）、任務分配策略（如遺傳算法優化多車協同），動態規避擁堵并平衡設備負載。
  • 數字孿生監控：通過 3D 可視化界面實時展示 AGV 位置、狀態（運行 / 充電 / 故障）、任務進度，支持異常預警（如電量低、任務超時）。

2. 控制層（執行調度層）

• 核心定位：將管理層指令轉化為 AGV 可執行的控制信號，實現集群協同與實時管控。
• 關鍵模塊：
  • 交通管制系統：基于區域權限管理（如設置禁止通行區、優先通行路徑）和動態避障算法（激光雷達 + 視覺融合），避免多車碰撞或死鎖。
  • 通信網關：支持多協議轉換（如 MQTT、OPC UA、Modbus），兼容不同廠商 AGV與傳感器（RFID、二維碼讀頭）。
  • 充電管理：結合電量預測與任務間隙，智能調度 AGV 至充電樁（如電磁感應充電、換電站），保障連續作業。
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3. 執行層（設備層）

• 核心定位：AGV 本體的物理執行與底層數據采集。
• 關鍵模塊：
  • 導航模塊：支持激光 SLAM、視覺導航、UWB 厘米級定位等多模態導航，適應復雜環境（如無明顯標識的工廠車間、動態障礙物場景）。
  • 作業機構：根據負載類型（托盤、料箱、貨架）配置頂升、叉取、牽引等執行機構，兼容柔性生產需求。
  • 傳感器組：集成激光雷達（避障）、IMU（慣性導航）、編碼器（里程計），實時反饋位置、速度、障礙物距離等數據。

上下游系統對接邏輯與技術要點

上游系統：業務指令入口

1. 生產制造系統（MES）
   • 對接場景：承接生產線工單，如 “將原料 A 從倉庫 Q3 區配送至裝配線 R2 工位”。
   • 數據交互：
     • 輸入：工單 ID、物料類型、配送時間窗、目的地坐標；
     • 輸出：任務完成狀態、實際耗時、AGV 編號。
   • 技術實現：通過 REST API 或消息隊列（如 Kafka）實時同步，支持事務性消息確保指令不丟失。
2. 倉儲管理系統（WMS）
   • 對接場景：響應出入庫需求，如 “從貨架 L1-05 取出貨物 X，搬運至分揀臺 S4”。
   • 數據交互：
     • 輸入：庫位坐標、貨物重量 / 尺寸、出入庫類型（整箱 / 拆零）；
     • 輸出：庫存實時位置、AGV 作業異常（如貨位與訂單不符）。
   • 技術實現：基于 WMS 的波次計劃，調度系統提前規劃 AGV 集群任務，避免庫區擁堵。
3. 企業資源計劃（ERP）
   • 對接場景：同步全局產能規劃，如 “Q2 季度增產 30%，需提升物流效率 25%”。
   • 數據交互：
     • 輸入：產能目標、物料需求計劃（MRP）、設備預算；
     • 輸出：物流 KPI（如日均搬運量、設備利用率）、瓶頸分析報告。
   • 技術實現：通過 ETL 工具定期同步數據，支持 BI 報表動態展示物流與生產的協同效率。

下游系統：設備與數據出口

1. 物聯網平臺（IoT Platform）
   • 對接場景：接入工廠級 IoT 平臺，實現 AGV 全生命周期管理。
   • 數據交互：
     • 上行：實時傳輸電量、行駛里程、故障代碼、傳感器原始數據；
     • 下行：接收固件升級指令、參數遠程調整（如限速閾值、避障靈敏度）。
   • 技術實現：采用 MQTT-SN 協議降低功耗，支持邊緣計算節點預處理數據（如過濾無效噪聲）。
2. 智能倉儲設備（如堆垛機、輸送線）
   • 對接場景：構建 “AGV + 立體庫 + 分揀線” 自動化鏈路，如 “AGV 將料箱送至輸送線，經分揀后存入高位貨架”。
   • 數據交互：
     • 信號聯動：通過 IO 硬接線或 Profinet 協議同步啟停信號（如 AGV 到達接駁口時觸發輸送線運行）；
     • 位置校準：通過二維碼地標或 UWB 定位，確保 AGV 與設備接口精準對接（誤差≤5mm）。
3. 人機交互終端（HMI/APP）
   • 對接場景：供操作人員臨時干預調度（如緊急插單、手動呼叫 AGV）。
   • 數據交互：
     • 輸入：人工指令（如 “AGV-03 立即前往維修區”）、優先級調整；
     • 輸出：實時地圖、任務列表、設備詳情（如 AGV 當前速度、剩余電量）。
   • 技術實現：基于 WebGL 開發輕量化界面，支持 PC 端與移動端（如 PDA）訪問，兼容權限管理（如區分管理員與普通員工）。