WMS/WCS知識(shí)點(diǎn)：倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)

現(xiàn)在各個(gè)企業(yè)在倉(cāng)儲(chǔ)管理的運(yùn)用上，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的要求也越來(lái)越高。WMS和WCS在倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化中分別扮演戰(zhàn)略指導(dǎo)和戰(zhàn)術(shù)實(shí)施角色，通過(guò)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)交互協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的高效、精準(zhǔn)運(yùn)作。

其中WMS統(tǒng)籌規(guī)劃和調(diào)控倉(cāng)庫(kù)運(yùn)營(yíng)，WCS精確操控和協(xié)調(diào)自動(dòng)化設(shè)備，共同推動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)管理的現(xiàn)代化與智能化轉(zhuǎn)型。

在整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)模式轉(zhuǎn)變其實(shí)經(jīng)歷了以下四個(gè)階段。

01 倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)模式轉(zhuǎn)變       

1、紙單作業(yè)

早期的WMS，是沒(méi)有PDA的，傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)作業(yè)，入庫(kù)則是先實(shí)物入庫(kù)后，在系統(tǒng)上登記入庫(kù)的數(shù)據(jù)。

出庫(kù)則是拿著紙單對(duì)照著系統(tǒng)指示的位置去揀貨出庫(kù)。 

這樣做的弊端也很明顯，即容易漏做或做錯(cuò)。          

2、PDA作業(yè)       

隨著智能手機(jī)的普及，PDA搭載著移動(dòng)android終端的成熟化，配載各個(gè)廠商的WMS PDA系統(tǒng)亮相。                     

倉(cāng)庫(kù)作業(yè)漸漸可以只使用PDA進(jìn)行實(shí)時(shí)作業(yè)，即作業(yè)人員攜帶PDA去倉(cāng)庫(kù)收貨，攜帶PDA去揀貨出庫(kù)，根據(jù)PDA的指示去作業(yè)，通過(guò)掃描的引導(dǎo)和數(shù)量的確認(rèn)，盡可能減少了作業(yè)上錯(cuò)誤。        

但所有的操作依然依賴于人工。    

3、自動(dòng)化設(shè)備作業(yè)       

小件則是基于DPS+PDA+流水線作業(yè)。大件則會(huì)使用到堆垛機(jī)+流水線作業(yè)。

1）DPS+PDA          

DPS是指，電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)，它的原理是基于SKU管理的揀選方式，該系統(tǒng)包括燈光揀選系統(tǒng)、燈光分配系統(tǒng)、播種墻應(yīng)用。

摘果式（DPS）作業(yè)原理：針對(duì)每一張訂單，由揀貨員完全用人工方式根據(jù)訂單上的貨品信息到相應(yīng)的存儲(chǔ)位置將貨品逐一挑出來(lái)集中。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)訂單無(wú)后續(xù)操作，對(duì)人員技能要求低簡(jiǎn)單直接；缺點(diǎn)是單個(gè)訂單揀選，效率低。

相關(guān)介紹如下：     

      電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)具有易于觀察的燈光，可指示操作人員到達(dá)哪個(gè)貨位、揀選什么貨品、數(shù)量是多少。

揀選或分配后，操作員按下按鈕確認(rèn)交易且顯示屏關(guān)閉。

這種電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)是電商及快遞物流倉(cāng)實(shí)現(xiàn)中小件商品大批量定向揀選的理想選擇，揀貨位固定一位一品。

優(yōu)勢(shì)是借助視覺(jué)指示，解放雙手、揀貨速度快、在單個(gè)SKU揀取效率和準(zhǔn)確率上更高、不依賴員工的熟練程度（只需按照提示揀選相應(yīng)產(chǎn)品及數(shù)量即可，完全實(shí)現(xiàn)傻瓜式操作）。

缺點(diǎn)則是如果增加SKU，就需要增加相應(yīng)的電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)貨架及電子標(biāo)簽。

2）自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

立體倉(cāng)庫(kù)也泛成為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、立庫(kù)、AS/RS倉(cāng)庫(kù)、無(wú)人倉(cāng)庫(kù)、智能倉(cāng)庫(kù)。

立庫(kù)倉(cāng)庫(kù)基本都是采用立體貨架承載貨箱或托盤(pán)來(lái)儲(chǔ)存貨物，并通過(guò)集成堆垛機(jī)、穿梭車、信息采集系統(tǒng)、輸送機(jī)、分揀機(jī)、揀選系統(tǒng)、機(jī)器人、AGV、WMS倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)、WCS倉(cāng)庫(kù)設(shè)備控制系統(tǒng)等軟硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)物流裝備的智能化、自動(dòng)化協(xié)同作業(yè)。

立體倉(cāng)庫(kù)由于使用立體貨架來(lái)存儲(chǔ)貨物，存儲(chǔ)區(qū)可以大幅度地向高空發(fā)展，充分利用倉(cāng)庫(kù)地面和空間，因此，節(jié)省了庫(kù)存占地面積，提高了空間利用率。       

一般來(lái)說(shuō)，智能化高架倉(cāng)儲(chǔ)其空間利用率為普通平庫(kù)的2-5倍，這是相當(dāng)可觀的。

使用機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備，運(yùn)行和處理速度快，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

另外通過(guò)借助WMS的庫(kù)存批次管理，輕松做到先進(jìn)先出。                   

4、自動(dòng)化設(shè)備作業(yè)+自動(dòng)化傳輸          

自動(dòng)化傳輸是使用了AGV+輸送線設(shè)備，AGV即智能搬運(yùn)機(jī)器。          

常見(jiàn)的AGV有以下幾種，托盤(pán)搬運(yùn)AGV、揀選AGV、叉車式AGV、潛伏頂升式AGV。 

分別應(yīng)用不同的場(chǎng)景：

輸送線則是不間斷運(yùn)輸貨物到指定目的地，中間可能會(huì)根據(jù)不同的標(biāo)簽分流到不同的目的地。該方案實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)輸，進(jìn)一步節(jié)省了人工搬運(yùn)貨物的成本。              

常見(jiàn)的方案如入庫(kù)時(shí)，使用AGV將貨物整托盤(pán)送至自動(dòng)化立庫(kù)入庫(kù)，根據(jù)自動(dòng)化立庫(kù)掃描相關(guān)的托盤(pán)號(hào)，觸發(fā)立庫(kù)上架動(dòng)作。

出庫(kù)時(shí)，自動(dòng)化立庫(kù)將貨取出，貨物根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算出相關(guān)的口子，觸發(fā)AGV任務(wù)，用AGV將貨搬運(yùn)至相應(yīng)的出庫(kù)口。          

如果存在零揀商品，則由AGV搬運(yùn)小車將剩余的整托貨物送至巷道入庫(kù)口（垛口），由堆垛機(jī)將貨物入庫(kù)。

02 倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化立體對(duì)軟件系統(tǒng)要求（WMS/WCS）

自動(dòng)化立體庫(kù)的軟件系統(tǒng)主要包括WMS系統(tǒng)，WCS系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等。有的供應(yīng)商將監(jiān)控系統(tǒng)與WCS系統(tǒng)集成在一起，統(tǒng)稱為WCS系統(tǒng)。對(duì)此，從系統(tǒng)實(shí)施角度考慮，采用分開(kāi)設(shè)計(jì)的架構(gòu)，取得了較好的效果。

1、WMS系統(tǒng)功能定位

作為立體庫(kù)的WMS系統(tǒng)，除了要求具備普通的WMS功能外，還有很多特別之處?？偨Y(jié)如下：

（1）組盤(pán)要求

組盤(pán)要求非常嚴(yán)格，絕對(duì)不能超差和超重，這是AS/RS系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。AS/RS有尺寸和重量監(jiān)測(cè)裝置，要求這兩項(xiàng)均不超過(guò)設(shè)定值。

（2）貨位均衡

自動(dòng)化立體庫(kù)基于作業(yè)安全和效率的考慮，對(duì)貨位分配有特別的要求。一般情況下，要求同一SKU的多個(gè)托盤(pán)被均勻分配到不同巷道，在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中各巷道的托盤(pán)數(shù)基本相同。這是與普通的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)不同的地方；

（3）實(shí)時(shí)性要求

一方面堆垛機(jī)完成每個(gè)作業(yè)的時(shí)間并不相同，另一方面由于故障等原因，會(huì)導(dǎo)致分配的任務(wù)并不能按時(shí)完成，從而打亂了原先的分配原則。這時(shí)要求WMS系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)情況分配貨位。此外，由于堆垛機(jī)是自動(dòng)完成作業(yè)的，所以WMS要實(shí)時(shí)記錄貨位的變化，避免出現(xiàn)賬實(shí)不符；

（4）故障處理

WMS故障類型很多。主要有兩個(gè)需要處理：

貨位空故障：出庫(kù)時(shí)，當(dāng)記錄的貨位有托盤(pán)，但實(shí)際監(jiān)測(cè)沒(méi)有，造成帳實(shí)不符。

貨位滿故障：入庫(kù)時(shí)，當(dāng)記錄的貨位無(wú)貨物，但實(shí)際監(jiān)測(cè)有托盤(pán)，造成賬實(shí)不符。

此外的故障還有庫(kù)存不準(zhǔn)確等，也需要處理。維持庫(kù)存準(zhǔn)確是保證作業(yè)流暢的前提。

（5）在線揀選

在線揀選是AS/RS系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能。WMS對(duì)此要有相應(yīng)支持。

在線揀選對(duì)于波次揀選時(shí)，要求減少堆垛機(jī)作業(yè)次數(shù)，一次完成整個(gè)波次的揀選，有些類似于提總揀選。

在線揀選在揀選完成后，面臨托盤(pán)回庫(kù)的問(wèn)題。有兩種策略：其一是回到原貨位，其二是重新分配貨位。不管采用哪種策略，WMS將擔(dān)負(fù)管理貨位和分配貨位的責(zé)任。如果揀選完成后成了空托盤(pán)，堆垛機(jī)可將空托盤(pán)自動(dòng)收集成垛存放在靠近揀選位的某個(gè)空貨格內(nèi)。

（6）貨位鎖定

貨位鎖定對(duì)于AS/RS系統(tǒng)非常重要。有時(shí)是因?yàn)槎讯鈾C(jī)故障需要鎖定貨位，有時(shí)是因?yàn)槠渌蛐枰i定。WMS系統(tǒng)應(yīng)提供自動(dòng)和手工鎖定貨位的功能。

（7）貨位狀態(tài)管理

AS/RS系統(tǒng)的貨位狀態(tài)有很多種，如空貨位、滿貨位、入庫(kù)狀態(tài)、出庫(kù)狀態(tài)、鎖定狀態(tài)，此外還要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)其他狀態(tài)。

（8）與WCS接口

當(dāng)然，除與ERP有接口外，WMS必須與自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)WCS有接口。

2、WCS系統(tǒng)功能定位

WCS，即倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)，位于WMS（倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)）與PLC（可編程邏輯控制器）之間，扮演著重要的管理角色。它主要負(fù)責(zé)接收WMS發(fā)出的指令，經(jīng)過(guò)空間計(jì)算和任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)配后，再將這些指令發(fā)送給PLC系統(tǒng)。這樣，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)及其輸送設(shè)備便能依據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的機(jī)械動(dòng)作。

（1）通訊功能

WCS的通信能力是其高效運(yùn)作的基石。它必須與底層的PLC設(shè)備保持順暢的無(wú)縫溝通，以實(shí)時(shí)接收設(shè)備狀態(tài)并發(fā)送控制指令。同時(shí)，WCS還需與上層的WMS系統(tǒng)進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)交換，從而確保作業(yè)指令的準(zhǔn)確傳遞和設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（2） 任務(wù)管理功能

WCS作為倉(cāng)庫(kù)作業(yè)的指揮中樞，其任務(wù)管理功能至關(guān)重要。它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)作業(yè)的緊急程度和優(yōu)先級(jí)進(jìn)行智能調(diào)度。在面臨作業(yè)沖突時(shí)，WCS展現(xiàn)出卓越的靈活性，能夠迅速調(diào)整作業(yè)順序，從而有效避免擁堵，確保倉(cāng)庫(kù)作業(yè)的高效流暢。

（3）異常處理功能

在通訊中斷、設(shè)備故障等不可預(yù)見(jiàn)的情況下，WCS具備手動(dòng)完成作業(yè)并更新?tīng)顟B(tài)的能力，同時(shí)，它還能將作業(yè)狀態(tài)實(shí)時(shí)上報(bào)給WMS，以確保庫(kù)存信息的及時(shí)更新。這種靈活的異常處理功能，使得WCS能夠在緊急情況下保持高效運(yùn)作，有效應(yīng)對(duì)因設(shè)備故障或其他原因引發(fā)的異常作業(yè)情況。

（4）監(jiān)控功能

WCS配備了實(shí)時(shí)監(jiān)控界面，該界面能直觀地展示各類設(shè)備的狀態(tài)，包括聯(lián)機(jī)、脫機(jī)、待機(jī)、工作以及故障等。此外，對(duì)于如堆垛機(jī)這樣的移動(dòng)設(shè)備，該界面還能依據(jù)PLC提供的行走數(shù)據(jù)，在地圖上大致標(biāo)出設(shè)備的位置。而對(duì)于輸送機(jī)這類非移動(dòng)設(shè)備，則能實(shí)時(shí)顯示其托盤(pán)占位情況。

總結(jié)：

綜上所述，WMS與WCS在倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化環(huán)境中形成了一種職責(zé)分明、協(xié)作緊密的關(guān)系。WMS作為倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)作的“智慧大腦”，用于統(tǒng)籌規(guī)劃和精細(xì)調(diào)控整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)營(yíng)活動(dòng)。WCS作為WMS指令的執(zhí)行者和自動(dòng)化設(shè)備的監(jiān)控者。相互之間深度融合與協(xié)同大大提升了倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)的績(jī)效，也為企業(yè)的整體供應(yīng)鏈優(yōu)化與競(jìng)爭(zhēng)力提升提供了強(qiáng)大動(dòng)力。

以上是有關(guān)倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用，您掌握了嗎？