《铝加工卷材立式智能仓库调度管理系统技术规范》-送审稿-编制说明

《铝加工卷材立式智能仓库调度管理系统技术规范》编制说明（送审稿）（一）任务来源中国有色金属工业协会下发有色标委[2022]102号《关于转发2022年第一批有色金属制（修）订项目计划的通知》的文件，下达了《铝加工卷材立式智能仓库调度管理系统技术规范》团体标准制定计划，技术归口单位为全国有色金属标准化技术委员会，项目计划编号2022-021-T/CNIA，项目完成年限2023年。由中铝瑞闽股份有限公司、陕西新惠德金诺电气设备有限公司负责起草。在标准制定过程中，为保证标准的全面性及准确性，在有色金属标准化技术委员会的组织下，标准编制过程中相继加入了西南铝业（集团）有限责任公司、厦门厦顺铝箔有限公司、山东魏桥宏发铝业科技有限公司。提供了不同铝加工企业所应用的卷材立式智能仓库的硬件结构形式、系统架构、数据库及系统功能模块，为标准的修订提供了大量的数据和资料，为丰富标准的应用提供数据支撑。最终本标准起草单位为：......。（二）主要参加单位和工作成员及其所作的工作1主要参加单位情况中铝瑞闽股份有限公司、陕西新惠德金诺电气设备有限公司是本标准的主编单位，制定了《铝加工卷材立式智能仓库调度管理系统技术规范》标准总体方案，组织各单位进行了系统软硬件以数据库方面的讨论，系统架构以及功能设置的研究和探讨，对不同铝加工企业应用的卷材立式智能仓库结构形式及调度管理系统进行比较和辨识。负责标准前期调研的表格发放、数据收集及分析，编制标准征求意见稿，组织并主持多次编制组工作会议。在标准征求意见阶段，多方收集并积极倾听各方提出的修改意见，组织编制组成员单位对收集到的意见进行讨论分析并对意见进行分析确认。结合编制组工作过程和内容，编制标准的预审稿、送审稿及征求意见汇总表等相关文件资料，并不断的收集和完善标准数据，带领编制组成员单位修改完善了标准。西南铝业(集团)有限责任公司、厦门厦顺铝箔有限公司、山东宏发铝业科技有限公司、云铝股份有限公司、新疆众和股份有限公司在标准编制中，积极参加各次工作会议和系统比对工作，提供系统软硬件架构和功能描述。对标准的条款提出了有效的修改建议，在工作会议上积极发表意见，在标准的编制过程中起到了良好的推动作用。2主要工作成员所负责的工作情况为了更好完成该标准的起草任务，成立了标准编制工作组，编制组主要成员及分工见表1.1。表1.1编制组成员及分工主要起草人负责工作中铝瑞闽股份有限公司负责标准制定的统筹规划与安排，各项事务的总协调中铝瑞闽股份有限公司负责标准内容的编制与确定，明确标准编写科学性和先进性要求。中铝瑞闽股份有限公司陕西新惠德金诺电气设备有限公司负责系统的开发设计、调试应用进行反复验证，中铝瑞闽股份有限公司陕西新惠德金诺电气设备有限公司负责调研表格的编制和数据收集。中铝瑞闽股份有限公司西南铝业(集团)有限责任公司厦门厦顺铝箔有限公司山东宏发铝业科技有限公司云铝股份有限公司新疆众和股份有限公司负责本单位调研情况的汇总和填报。陕西新惠德金诺电气设备有限公司负责对标准技术内容的审核确定。中铝瑞闽股份有限公司西南铝业(集团)有限责任公司厦门厦顺铝箔有限公司山东宏发铝业科技有限公司云铝股份有限公司新疆众和股份有限公司负责对标准条款进行梳理、对本标准提要的制定以及相关内容的讨论。（三）主要工作过程1预研阶段2021年7月~10月由中铝瑞闽股份有限公司在陕西新惠德金诺电气设备有限公司等单位的配合下，根据预研结果，形成了标准草案稿，标准项目建议书及立项报告。2立项阶段2021年11月，中铝瑞闽股份有限公司向全国有色金属标准化技术委员会提交了《铝加工卷材立式智能仓库调度管理系统技术规范》标准的立项建议书、立项报告、标准草案稿等。2022年7月，团体标准《铝加工卷材立式智能仓库调度管理系统技术规范》获得立项，计划编号：2022-021-T/CNIA。3起草阶段3.1第一次标准工作会议2023年4月24日～27日，全国有色金属标准化技术委员会于湖北省武汉市主持召开第一次标准工作会议。会议重点讨论了标准草稿，根据与会专家及企业代表认真研究和讨论，形成有效的更改意见，会后由标准主编单位根据会议内容进行修改，形成标准讨论稿。3.2第二次标准工作会议2022年10月16日~19日，全国有色金属标准化技术委员会于湖北省黄石市主持召开预审标准工作会议，与会专家对本标准进行了讨论，提出了宝贵意见，撰写了会议纪要。会上要求增加智能仓库类型章节，突出卷材立体仓库类型，突出行业属性，不体现具体数据库产品名称（SQLSERVER）和编程语言。根据与会专家及企业代表认真研究和讨论，形成有效的更改意见，会后由标准主编单位根据会议内容进行修改。4征求意见阶段编制组以邮件、会议、电话等形式向国内主要有立式智能仓库生产供应商以及使用单位征求意见，共计征集单位数量为20家，其中生产企业2家，占总数的10%，应用企业18家，占总数的90%。征求意见有回函的单位数17家，回函并有建议或意见的单位数12家，未回函单位数3家。编制组对收集到的意见进行分析讨论及相关数据确认，于2023年10月形成《征求意见稿意见汇总处理表》，送审稿及其编制说明。5审查阶段5.1标准技术专家审查会议2024年4月XX日～XX日，全国有色金属标准化技术委员会于在XX召开了审定会议，会议对《铝加工卷材立式智能仓库调度管理系统技术规范》送审稿进行了审查，根据与会专家及企业代表认真研究和讨论，形成修改意见（见会议纪要会后由标准主编单位根据会议内容形成标准报批稿及编制说明。5.2委员审查会议2024年XX月XX日，全国有色金属标准化技术委员会以函审的形式对标准报批材料进行审查。全国有色金属标准化技术委员会轻金属分技术委员会（SAC/TC243/SC1）全体委员共计XX名，实际参与委员XX名。审查结论为XX。6报批阶段202X年X月，根据审定会议纪要，修订了标准的送审稿，编制《XX》的报批稿，报标委会秘书1先进性原则在消化吸收世界上最先进的铝加工卷材立式智能管理系统的基础上，根据国内铝加工的生产特点和物流运转模式，自行设计、编程、调试并成功应用，最终总结形成标准的技术规范，既保证标准内容的先进性，又可以满足不同用户提高物流效率的要求。2适用性原则广泛调研已经应用卷材立式智能仓库的企业，深入细致了解其所采用的调度管理系统的软硬件架构和应用模式，识别不同系统之间的差异，并保证标准内容覆盖所有企业的应用场景，确保本文件的适用3可操作性原则本标准经过众多企业验证，标准结构清晰，条款简洁易懂，图示例清晰，方便标准使用者的使用，试验结果一致性高。4规范性原则标准文本的编写应符合GB/T1.1-2020标准的要求。本标准适用于最终产品形态为卷材，适配立式仓库及相关物流设备的各类铝加工企业或者同类型有色金属加工企业的仓库调度管理系统的设计、开发、调试、应用过程。2规范性引用文件本文件引用的规范性文件均为现行、有效的国际标准及国家标准，具体如下：系统软件设计、开发、调试和运行维护依据GB/T8566-2022系统与软件工程软件生存周期过程；系统应用及业务操作参考GB/T18768-2002《数码仓库应用系统规范》；系统设计开发依据GB/T19001-2016质量管理体系要求；计算机机房建设依据GB2887-2011《计算场地通用规范》；数据通信和网络远程访问依据IEEE802.1x基于端口的网络访问控制标准；网络信息安全依据GB/T17963-2000信息技术开放系统互连网络层安全协议；库房自动化设备网络管理依据GB/Z19219-2003工业自动化、时限通信体系结构、时限通信系统的用户需求和网络管理软件界面设计依据GB/T4025-2010人机界面标志标识的基本和安全规则指示器和操作器的编码规软件模块开发依据GB/T19003-2008软件工程和GB/T19001-2000应用于计算机软件的指南；软件成本开发控制依据GB/T36964-2018软件工程软件开发成本度量规范；软件开发测试依据GB/T15532-2008计算机软件测试规范；系统稳定性和可靠性依据GB/T14394-2008计算机软件可靠性和可维护性管理；3术语和定义标准本部分主要定义了企业制造执行系统（MES）、仓库管理系统（WMS）、仓库控制系统（WCS）和巷道堆垛起重车（STC）的术语和定义。4系统架构系统架构主要规范了系统技术架构和系统物理架构两部分内容。4.1系统技术架构系统技术架构系统提供标准的统一接口平台，实现与企业制造执行管理系统（MES）业务的无缝对接，获取MES系统的出入库生产任务，调度执行后，将执行结果上传至MES系统，上传设备相关信息及运行实时数据等信息。系统技术架构主要包括系统应用层、数据管理层、设备控制层和底层硬件设备层图1系统技术架构4.2系统物理架构采用库房内局域网和企业内部网两层网络架构设计，库房内所有硬件设备统一部署在一个局域网内，通过防火墙与企业内部网进行连接，实现与MES数据信息共享。库房内物理设备主要包括堆垛起重设备、外围物流辅助设备（小车等）、高速卷帘门、视频监控、业务操作终端、移动式操作终端、数据库服务器、WEB应用服务器、仓储设备调度监控终端、交换机等设备。图2系统物理架构5系统数据库标准本部分主要规范的数据库的类型和数据库的运行环境和数据库安全的要求，以及数据库结构的设计要求。系统数据库采用关系型数据库（DBMS）系统数据库；该数据库是网络数据库，支持各客户端网络访问和加密控制功能；5.1数据库运行环境CPUIntel8核2.6G以上；64G以上内存；硬盘1TB支持RAID10磁盘阵列支持TCP/IP、HTTP、SOAP协议；带宽2M以上，操作系统WindowsServer2012R2；5.2数据库安全维护热机双备：两台服务器安装热机双备软件，保证服务器互为备份，任何一台服务器出问题不影响数据库系统运行；5.3数据库结构设计规范按照第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）进行设计5.4数据库实体关系数据库实体关系主要包括：系统用户实体关系、单位库房实体关系、货架储位实体关系、物料实体关系、任务实体关系、设备命令实体关系、设备故障实体关系等。数据库典型结构设计见表1。表1数据库典型结构设计6软件界面及功能模块标准本部分规范了系统的软件界面和系统功能模块的设计、开发等的说明和要求，以及功能分类要求。主要包括智能仓储调度监控管理系统（含移动终端系统）。6.1软件界面布置智能仓储调度监控管理系统软件界面主菜单包括系统登陆、系统配置、仓位管理、设备管理、码头配置、机列配置、鞍座配置、日志查询等；操作界面包括待办任务、全局监控、设备状态监控、储位监控、储位查询、物料查询、风机监控等。图3登录界面图4系统主界面6.2系统接口标准本部分主要规范了系统接口的设计和定义要求，规定了系统内部接口和系统外部接口。系统内部接口包括系统与内部服务接口（内部软件接口）、系统与仓储控制系统接口（内部硬件接系统中的外部接口包含软件及硬件接口两部分。系统通过对各个外部设备通讯协议进行封装，形成动态链接库，通过统一的接口进行调用。系统通过对MES系统服务接口进行封装，形成动态链接库，通过统一的接口进行调用。表2典型内部接口表VERIFY_OPERATOR_FOR_R该服务用于验证用户的合法性，验证通过后方可登录验证调度任务的正确性以及是否满足库房当前的出入GET_NEXT_WORKTASK_EXE获取任务工单是否完成通过传入工单号，查询任务工单执行情况，否则未完成通过用户扫描物料条码，调用服务，获取物料详细信图5典型接口示意图6.2软件功能模块整个系统总体划分为智能仓储调度管理系统，自动化仓储控制系统以及移动操作终端系统等三部分。具体见下表系统功能模块结构图。图6系统功能模块结构图6.2.1智能仓储调度管理系统系统管理典型系统管理包括自动设备配置、风机配置、码头配置、用户管理、库房管理、组织结构管理、储位管理，具体如下：a）自动设备配置，主要包括设备名称，设备编号。b）风机配置，主要包括风机组名，风机名称，风机编号、风机状态等信息。c）码头配置，主要包括码头名称、码头编号、码头类型、所属车间、所属自动小车、对应货架列d）用户管理，包括用户维护、角色维护和权限维护子模块。e）库房管理，主要包括库房维护、库区维护等子模块。f）组织机构管理，包含单位维护和部门维护等模块；可通过系统新增、修改、删除单位、部门信g）储位管理如下：——储位配置：根据立库/平库配置信息生成立库/平库的储位信息。储位信息主要包括：储位ID、储位编号、储位状态、储位列号、储位层号、顺序号、是否可用、所属排号等信息。——储位禁用：在仓库遇到特殊情况时可禁用当前储位。——储位启用：在储位恢复正常后，重新启用该储位。系统登录系统登录主要完成系统用户登录系统的功能，系统登录为用户名/密码登录，需要输入用户名以及对应的密码并进行验证后登录，此处对密码进行加密处理，当登陆失败时可以清空用户名和密码，重新输入用户名和密码再次登陆。日志管理日志管理主要包括系统登陆日志、操作日志、故障记录等日志管理。任务管理典型任务管理模块包括出库管理、入库管理和库房盘点，具体如下：a）出库管理，实现上下游各工序出库等业务流程，具体出库业务流程以MES系统接口规范中定义的出库类型为准。出库管理能对设备出库工作进行管理，根据产生或接收的任务单，对卷材进行出库操作，并核验和登记。系统遵循先进先出原则，出库过程中根据物料的位置信息实现自动筛选出库，调度仓库设备、外围小车实现自动出库。b）入库管理，实现上下游各工序入库等业务流程，具体入库业务流程以MES系统接口规范中定义的入库类型为准。入库管理能对设备入库工作进行管理，根据不同的入库任务将设备放入仓库不同的区域、储位中，并对入库设备进行定位和登记。c）库房盘点，具备采用人工对库房内的实物进行逐一清点，盘查并记录盘点信息，根据盘点数据，更改库房存储数据，并将盘点信息上传MES平台系统。监控展示典型监控展示模块包括储位监控、储位统计、库存统计和任务监控，具体如下：a）储位监控：软件系统可根据立库的排、列信息，将每个储位虚拟展示在软件界面上，通过该虚拟界面能够查询每个储位里存放的物料信息。b）储位统计：储位统计展示包括库房总储位数量、已用数量和剩余数量。c）库存统计：库存统计监控展示各种规格卷材的库存统计信息。d）任务监控：任务监控展示当前执行的出入库任务工单信息、任务总数量、已执行数量和剩余数量。资产管理典型资产管理包括物料信息下载和物料信息建档，具体如下：a）物料信息下载：从MES系统下载卷材信息到本系统数据库。b）物料信息建档：当MES系统和本系统在没有网络的情况下，在本系统内对卷材进行本地建档。统计查询典型统计查询模块包括物料查询、储位查询、工单查询，具体如下：a）物料查询实现根据物料组合参数查询当前库房库存、领出、运行的物料信息。1）查询条件包含单位、库房、库区、存放区、位置、规格、卷材编号、重量等。2）查询的数据包含卷材ID、卷材编号、规格、入库时间等。3）卷材编号查询可关联查询物料详细参数信息和出入库流转记录信息及检定记录信息。b）储位查询：输入或选择储位编号进行储位查询，查询数据包括储位状态、储位编号以及储位下存放的物料信息。c）工单查询可根据不同的条件组合查询任意时间段内，当前库房所有出入库任务的情况，并能够通过该任务查看任务执行详细情况。典型工单查询包括历史任务查询，具体如下：1）历史任务查询的条件主要有：创建单位、创建时间段、创建人员、任务类型、任务是单号、完成状态、设备类型、设备规格等。2）历史任务查询的信息主要有：任务名称、任务编号、接口系统对应编号、任务类型、任务数量、处理数量、任务状态、任务执行情况等。告警信息典型告警信息模块包括物料超期告警、工单超期告警、设备故障告警等告警信息。6.2.2自动化仓储控制系统自动搬运自动仓储控制系统堆垛机接到指令后能够将货物自动搬运入库和出库。自动寻址自动仓储控制系统接到自动化仓管理系统的任务指令后，能够自动寻找取货地址和放货地址。自动定位自动仓储控制系统在入库状态下放货完成后，将定位信息自动提交到自动化仓储管理系统，完成自动定位功能。手/自动功能自动仓储控制系统支持手动和自动切换功能，既能在手动下搬运物料，也能在自动状态下搬运物料。6.2.3移动终端系统系统登录功能系统登录分为自动登录和手动输入登录：——自动登录：根据当前刷卡用户进行自动登录；——手动输入登录：在没有刷卡的情况下，手动输入账号和密码方式进行登录。工单执行功能该界面用列表方式显示已配置单位执行的工单信息，可已选择工单执行出入库任务。物料查询实现扫描物料条码显示物料详细信息，包括物料的基本信息和存放位置。创建WMS入库实现创建本地入库工单功能，在移动操作终端输入入库码头、入库库房、入库卷号ID等信息创建入库任务。创建WMS出库实现创建本地出库工单功能，在移动操作终端输入出库码头、出库库房、出库卷号ID等信息创建入库任务。图7移动终端任务窗口示意图6.3调度算法标准本部分主要规范了一轨双车的调度算法要求，基于配备巷道式堆垛起重设备的卷材立式仓库，一般具备单巷道和双巷道模式，其中核心调度算法为单巷道“一轨多车”调度规范。6.4系统输出文档标准本部分规范系统最终输出的文档。a）卷材立式智能仓库调度管理系统说明书；b）卷材立式智能仓库移动终端系统操作说明；c)卷材立式智能仓库调度管理系统操作维护手册。本文件起草过程中没有检索到专利和知识产权问题，如果涉及到专利和知识产权时请使用单位与专利和知识产权方协商，根据GB/T1.1，标准发布机构不承担识别这些专利的责任。（一）项目的必要性简述随着中国铝加工行业转型升级的不断进行，高端智能化物流系统替代进口已成为国内铝加工物流装备发展的方向。国内铝加工行业近十数年发展迅速，综合大型铝加工基地拔地而起，其中最具有技术经济效益的配套装备投资方案，清一色首选配备立式智能仓库为物流中枢。然而，当前国内铝加工行业并没有深度适配铝加工生产过程特性的立式智能仓库解决方案，因此国内已投用的立式智能仓库项目，几乎均由欧美老牌冶金装备供应商提供。总结已经投产的项目，均存在国际供应商“技术封锁”的现象，同时也存在其设计的物流运转模式无法与国内的铝加工生产模式深度适配，从而造成运转效率低，空耗大等问题。（二）项目的可行性简述目前国内已有部分铝加工厂家通过引进不同国际供应商的立式智能仓库，积累了比较丰富的应用和运维经验，如西南铝业（集团）有限责任公司、厦顺铝箔有限公司、山东宏发铝业科技有限公司等。但还有许多厂家还没有真正认识到立式智能仓库对于提升厂内物流效率和物料管理方面的巨大好处，即便是已经配备国际先进立式智能仓库，也因未能深度匹配本土铝加工生产运行模式而无法实现装备能力最大化实现。因此，对该类立式智能仓库的调度管理系统进行国产化，同时进行适配性优化，可以实现进口技术