摘?要：传统的物流仓储管理系统普遍采用二维的可操作界面实现信息的交换和自动化仓储设备的调度，存在页面分散、信息不直观、信息量小、操作不便捷的问题。针对物理世界与虚拟世界融合与交互不足问题，研究了数字孪生技术在烟草仓储管理系统中的应用，提出了“车间层”、“设备层”、“控制层”的三层信息化架构，并在此基础上，建立了物流仓储的数字孪生平台，实现了物理实体向虚拟工厂的迁移，推进了物流仓储信息化、智能化、智慧化。

关键词：仓储管理系统、数字孪生、虚拟世界

一、引言

目前采用的仓储管理系统，通常采用二维图、表的方式向用户展示数据资源的信息价值，所表示的信息有限且较为抽象，物理世界与信息世界的交互与共融程度较低，存在页面分散、信息不直观、信息量小、操作不便捷的问题。

目前国内数字孪生技术的研究正处于起步阶段，理论研究较多、落地应用较少，主要研究集中在数字孪生技术在车间制造方面的应用，在物流仓储方面的研究和应用较少。因此，本文进一步聚焦数字化仓储，将数字孪生技术应用于烟草仓储管理，构建烟草仓储的数字孪生平台，更加实时、直观地呈现物联网系统的人员、设备、物料、环境及运行等方面的信息，辅助管理人员进行业务管理和决策。在物流运作的前端，运用智能硬件、物联网和大数据等智能技术和手段来提高物流系统的分析、决策和智能执行，从而提高物流仓储管理系统的智能和自动化水平。

二、基于数字孪生技术智慧化物流仓储总体思路

1.信息系统架构设计

本文设计了一种“车间层”、“设备层”、“控制层”的三层信息化架构，通过对车间层环境、设备层设备、控制层的PLC程序进行等比例建模，采用智能传感器获取车间、设备以及PLC关键节点的运行数据，并建立数字孪生体与设备的驱动关系，实现物流仓储的全流程、全时段、全方位的监测与控制。其过程如图1所示。

“车间层”指车间设备的数字孪生体及车间设备数字孪生体的参数信息，包括烟丝库、成品库、辅料库高架库的数字孪生体及货位的数字孪生体，其中货位的数字孪生体采用规定的编码标识坐标信息。

“设备层”指生产设备的数字孪生体及生产设备数字孪生体的参数信息，包括但不限于穿梭车数字孪生体、机器人数字孪生体、AGV数字孪生体、堆垛机数字孪生体及相应设备数字孪生体的参数信息。

“控制层”指根据实际车间内传输的信号控制车间层和设备层中的数字孪生体产生相应动作，并选择查看相应3D模型的参数信息，如通过鼠标移动以第一人称视角漫游整个仓储的模拟景象和分布，查看所对应设备的参数信息等。

同时，根据实际需要布置了智能传感器，通过PLC将智能传感器采集的数据传送至上位系统，驱动车间层、设备层的数字孪生体产生相应的动作。

2.智慧化解决方案

围绕数字孪生技术应用和仓储管理需要，提出了集“数据采集、数据处理、数据分析、远程监控、故障预警”功能于一体的智慧化仓储管理解决方案。

“集中管控”是将三个自动化库的运维管理、计划管理、作业管理、库存管理、数据分析、设备启停等集中在一个数字管控中心，远程进行货位管理、入库管理、在库管理、出库管理、作业分析等，通过计算机指令调度车间设备工作。

“数字驱动”是指对底层设备采集的数据清洗、处理、分析，并以电子看板的形式在物流管控中心上进行展示，实时呈现卷烟成品、卷烟材料以及烟丝的库存以及货位分布、计划生产等信息，结合生产计划和库存状况，自动制定需求计划、配盘计划、移库计划等，使仓库始终处于一个良好的库存状态。

“智能盘点”是指直接在物流集控中心上进行盘点，采用不同的颜色对存放物品的类别、规格、牌号等信息加以区分，车间统计可以轻松地了解在库物品的存放状态，通过鼠标点击要盘点的区域、货位，查看相应的规格、牌号、数量、质量等信息，完成精细化盘点。

“故障预警”是指生产现场设备的故障情况通过交换机实时传送至所映射的数字孪生体中，以闪烁或鸣笛的形式进行预警，中控操作工通过移动鼠标位置确认故障发生的真实物理位置、故障初步原因等信息，以语音的方式通知维修工进行维修，提高设备维修的效率。

“防差防错”是指物流集控中心在上位系统完成与MES对接，根据生产计划自动分解、下达烟丝和辅料配送计划以及成品入库计划，与人工制作的工单在数量逻辑关系上进行自动比对，判断数量关系是否匹配，实现物流工单防差错管理，同时增加二次防差错确认功能，确保物流工单精准、无误下达。

三、技术应用

1.基于webgl技术的建模过程

本文采用webgl技术对物流仓储进行建原，webgl技术的操作使用方便、全程实时数据三维可视化监控，方便发生异常时调阅及追溯，有助于提高故障排错率、提高生产效率，建模过程如图2所示。

未完、、

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