一、系統概述
分揀是將貨物按照品種、出入庫先後順序、倉儲位置、運送目的地等進行快速準確分類，或者從龐大儲位中快速準確查詢要出庫貨物的一項物流配送作業，也是智慧倉儲的一個重要環節。科學高效的分揀作業能夠有效提升物流配送效率和服務力，提高行業競爭力，降低企業運營成本，是物流配送生產力發展的必然要求。而高精度定位系統為降低分揀誤差率，降低人工干預，提高精準分揀效率提供有力的技術支撐。
本文針對現有分揀系統的效率低、容易出錯、人工成本高等實際問題，結合成都精位科技有限公司在UWB高精度定位軟硬體產品完全自主研發，產品效能在業界表現卓著的獨有優勢，提出基於高精度UWB定位的智慧倉儲管理系統方案。實現貨物分揀過程中AGV小車、移動貨架的位置監控，AGV小車導航規範，分揀任務智慧調配等功能，提高貨物分揀效率和可靠性，為進一步提高倉儲物流效率和企業生產率提供有力保障。
二、現有分揀系統常見問題
目前常見的分揀系統要麼是人員根據貨單推著車進行人工分揀，存在人力成本高，處理速度慢的問題，而且容易出錯；要麼採用AGV小車，在地面鋪設識別符號進行定軌導航和定位，存在AGV小車不能靈活移動和使用不均衡的問題。除此之外常用的問題還有：
（1） 電商倉庫為代表的直接面向消費者的倉庫，具有流動性高、品類繁多分散的特點，現有分揀方法對小批量、多品目的貨物分揀非常低效；
（2） 分揀過程對貨物的位置資訊缺乏實時跟蹤，分揀誤差率高，容易將貨品發往錯誤目的地；
（3） 分揀效率低，容易出現“人等貨”、“貨等人”、“車等人”、“人等車”等情況，各分揀工序之間銜接不協調；
（4） 人員的勞動強度大，依賴人的記憶或手工查詢貨品資訊，花費大量的時間；
（5） 對分揀過程所用傳輸工具缺乏監管和合理分配。
三、智慧分揀UWB高精度定位管理系統介紹
3.1 UWB定位技術
UWB是一種高速、低成本和低功耗新興無線通訊技術。UWB訊號是頻寬大於500MHz，基帶頻寬和載波頻率的比值大於0.2的脈衝訊號，具有很寬的頻帶範圍，美國聯邦通訊委員會FCC把無線資源中無牌照的3.1GHz～10.6GHz分配給UWB無線通訊系統使用，並限制訊號的發射功率在-41dBm以下。UWB作為一種高速率、低功耗、高容量的新興無線局域定位技術，目前應用主要聚焦在室內高精確定位，例如在工業自動化、物流倉儲、電力巡檢、自動駕駛等領域得到廣泛使用。
UWB訊號具有抗多徑干擾、穿透能力強的優勢，適用於靜止或者移動終端的高精度高頻度跟定位蹤。由於Wi-Fi訊號受人體和金屬干擾大，定位精度在3-5m，而藍芽iBeacon的後期維護工程量大，都不適合用於工業領域高精度定位。與工業領域常用的RFID技術相比，UWB定位精度和穩定性更高，前者更多應用於門禁和場區定位，不適用於移動終端的精準位置跟蹤。精位科技研發的UWB定位產品，定位精度最高可達釐米級，能夠完全滿足倉儲物流定位所需的精度，且系統功能、效能在國內外同類產品中具有軟硬體完全自主研發、裝置快速定製和場景快速部署等優勢。
3.2 UWB系統工作原理
UWB定位系統將作為智慧分揀系統的一個子系統，提供標籤位置、歷史軌跡、裝置狀態、裝置告警等資訊。UWB定位系統由標籤、基站、時間同步控制器（下面簡稱控制器）、定位伺服器軟體四部分組成。

圖3-1 UWB系統硬體裝置
基站、控制器、後臺伺服器通過有線建立連線，控制器定時向各基站傳送同步指令進行高精度時間同步矯正，打造UWB 系統根據訊號傳播時間進行高精度位置解算的先決條件。實時定位過程中，UWB標籤不停廣播UWB訊號，附近已實現時間同步的基站接收到訊號後，通過有線傳輸到後臺定位伺服器進行座標解算。
使用者手持智慧終端、貨架終端或重要貨品終端通過無線網路和後臺伺服器進行資訊互動。

圖3-1 UWB系統工作原理圖
3.3 UWB系統性能
 標籤定位精度：10cm。
 位置重新整理頻率：可調，單標籤重新整理率200Hz。
 併發識別數量：按照1/s的頻度，系統最多支援12000個標籤。
 位置資訊儲存時間：≥6個月。
 標籤電池壽命：電池壽命≥3個月，可更換電池。
 伺服器備用電源：停電後，備用電源應能保證整套定位系統連續工作時間≥2h。
 最大檢修週期：系統檢修週期≥12個月。
 裝置安全耐用：標籤/基站抗老化、防水、防爆、防塵。
 裝置認證需滿足工業製造領域行業規定。
四、智慧分揀系統業務框架

智慧分揀系統是智慧倉儲管理的重要組成部分。UWB高精度定位系統為智慧分揀提供AGV小車、移動貨架的位置實時監控，智慧分揀和WMS智慧倉儲系統共享貨物、工具、人員等基本資訊，WMS統一為整套系統提供告警、地圖展示、邏輯業務處理等管理。

其業務框架為：
（1）WMS伺服器負責分配操作任務到各個分揀工作站，並排程一定數量AGV小車搬運可移動貨架；
（2）AGV車完成可移動貨架在倉儲區和分揀工作站之間的搬運：從倉儲區取出相應移動貨架，將移動貨架送到對應工作站，分揀結束後，將空的移動貨架送回倉儲區；
（3）在分揀工作站，操作人員手持分揀終端對貨架上的貨物進行掃描，並將貨物分類放置；或者直接將貨物放在傳送帶上，傳送帶自動掃描貨品資訊，發往不同揀道口。
五、主要業務流程和功能
5.1 主要業務流程
5.1.1 入庫分揀流程

入庫分揀流程說明：
（1） 貨物到達後新增入庫分揀任務；
（2） 系統根據入庫貨物的類別和數量，依據閒置狀態、距離遠近、承載符合情況指定分揀工作站、工人、AGV小車和移動貨架；
（3） 如果貨物種類少或數量少，可將任務直接分配給工人使用手持終端進行貨物掃描，執行手工分揀；
（4） 如果貨物種類多或數量多，通過傳送帶實現自動掃描和分揀，將貨物傳送至適當分支出口；
（5） 貨物分揀完畢後，裝到空閒移動貨架（任務下發後由指定AGV小車運送至分揀出口）；
（6） 系統將運輸目的地和導航路徑傳送至指定AGV小車，AGV小車將裝置好的移動貨架運輸至目的地；
（7） 移動貨架到達目的地後，系統更新倉儲資訊，釋放分揀站、工人、AGV小車，準備接收下一個分揀任務；
（8） 入庫分揀任務結束。
5.1.2 出庫分揀流程

出庫流程說明：
（1） 新增出庫分揀任務；
（2） 系統查詢出出庫貨物所在移動貨架，根據出庫貨物的類別和數量，依據閒置狀態、距離遠近、承載符合情況指定AGV小車、分揀工作站、工人；
（3） AGV小車將移動貨架運輸至指定分揀工作站；
（4） 根據貨物種類和數量選擇人工掃描分揀或傳送帶自動分揀；
（5） 貨物分揀完畢後，分類放置相應出庫口；
（6） AGV小車將閒置的移動貨架運輸至指定區域，系統更新倉儲資訊，釋放分揀站、AGV小車、移動貨架，準備接收下一個分揀任務；
（7） 出庫分揀任務結束。
5.2 基本功能
5.2.1 移動貨架定位管理
（1） 對移動貨架進行實時定位和歷史軌跡查詢；
（2） 在整個倉儲區和分揀區對移動貨架進行全區域無盲點監控，異常情況可實現基於貨架位置的攝像頭視訊跟蹤監控；
（3） 在分揀過程中，移動貨架與貨物、AGV小車、分揀站之間存在任務繫結與解綁的邏輯關係。
5.2.2 AGV小車實時定位和展示
（1） 實時定位和歷史軌跡查詢；
（2） 系統可根據各區域統計實時線上車輛及各車輛工作狀態；
（3） 系統根據車輛工作狀態和承載能力，自動推送任務單；
（4） 車輛活動範圍限制和監控，越界告警；
（5） 在分揀過程中，AGV小車與移動貨架、分揀站之間存在任務繫結與解綁的邏輯關係。
5.2.3 分揀工作站（工人）任務推送
（1） 系統對分揀工作站的工作狀態進行實時監控；
（2） 分揀站工作人員通過手持終端接收分揀任務單進行人工分揀，也可通過分揀站終端接收任務進行傳送帶人工分揀；
（3） 執行分揀工作時，分揀站與AGV小車和移動貨架之間存在任務繫結與解綁的邏輯關係。
5.2.4 智慧排程及任務派送
（1） 任務單增刪改查；
（2） 智慧排程：根據依據閒置狀態、距離遠近、承載符合情況選擇合適的AGV小車、移動貨架及分揀臺；
（3） 任務單自動推送，將生成的任務單下發到指定的AGV小車、手持終端或分揀臺終端；
（4） 任務被拒後重新自動推送或人工推送；
（5） 任務單執行狀態跟蹤；
（6） 利用率分析，提供合理排程方案，均衡使用車輛/人員，降低閒置狀態。
5.2.5 導航與路徑規劃
（1） 入庫分揀任務下發後，系統根據AGV小車和移動貨架、分揀站的相對位置自動計算出最佳導航路徑，並下發至AGV小車，實現自動導航；
（2） 出庫分揀結束，移動貨架清空後，系統根據任務單結束狀態自動向AGV小車推送運輸空架任務和導航路徑。