智能(néng)倉儲是物(wù)流過程的一個環節。智能(néng)倉儲的應用(yòng)，可(kě)以有(yǒu)效提升整體(tǐ)倉庫作(zuò)業效率，保證了貨物(wù)倉庫管理(lǐ)各個環節數據輸入的速度和準确性，确保企業及時準确地掌握庫存的真實數據，并可(kě)方便地對庫存貨物(wù)的批次、保質(zhì)期等進行管理(lǐ)，減少呆滞料的産(chǎn)生，提升庫存周轉率，從而大大提升倉庫的信息化、智能(néng)化、自動化水平，為(wèi)企業創造更多(duō)利潤。作(zuò)為(wèi)典型的自動化物(wù)流倉儲設備之一，自動化立體(tǐ)倉庫在各行業中(zhōng)的應用(yòng)越來越廣泛，它代替了傳統的平面倉庫和貨架，通過充分(fēn)利用(yòng)空間高度，增加了相同占地面積上的可(kě)用(yòng)存儲空間；通過堆垛機和貨叉的快速移動，實現了由物(wù)到人的便捷存取；通過配套信息管理(lǐ)系統，提高了庫房及物(wù)料管理(lǐ)的工(gōng)作(zuò)效率和信息化程度。自動化立體(tǐ)倉庫的主體(tǐ)由貨架、堆垛機、輸送機及操作(zuò)控制系統組成，可(kě)引入AGV小(xiǎo)車(chē)完成托盤或料箱的流轉及搬運任務(wù)，提高了整個系統的自動化程度，能(néng)同時完成物(wù)料的存取及信息存儲功能(néng)。其中(zhōng)操作(zuò)控制系統主要由WCS和WMS組成，在自動化立體(tǐ)倉庫系統中(zhōng)起着主導性的作(zuò)用(yòng)。

WCS是倉庫控制系統(Warehouse Control System)的縮寫。WCS是介于WMS系統和PLC系統之間的一層管理(lǐ)控制系統。它與WMS系統進行信息交互，接收WMS系統發來的指令，進行計算和任務(wù)優先級調配之後，将其發送給PLC系統，從而驅動自動化立體(tǐ)倉庫及輸送設備觸發相應的機械動作(zuò)。它可(kě)以将PLC系統的狀态及數據實時采集并反映在軟件界面上，方便用(yòng)戶進行手動操作(zuò)及監控設備的實時狀态。WCS通常由WCS服務(wù)器、WCS工(gōng)作(zuò)站兩部分(fēn)組成。服務(wù)器負責與WMS或其他(tā)系統的信息交互，同時負責維護後台數據庫。工(gōng)作(zuò)站作(zuò)為(wèi)自動化立體(tǐ)倉庫的核心控制系統，負責向相關機械設備發送執行指令及獲取設備的實時狀态，并及時上報至服務(wù)端。

WCS的架構

WCS系統的整體(tǐ)架構采用(yòng)四層結構自上至下進行構建，分(fēn)别為(wèi)應用(yòng)層、服務(wù)層、功能(néng)層和數據層。

應用(yòng)層：應用(yòng)層負責用(yòng)戶界面的呈現和數據信息的顯示，以及部分(fēn)控制功能(néng)的入口，不對業務(wù)邏輯或數據操作(zuò)進行處理(lǐ)。應用(yòng)層主要針對UI進行設計和客戶端開發，實現用(yòng)戶和業務(wù)流程及後端數據的接入及交互。

服務(wù)層：與設備的通訊需要搭建PLC通訊服務(wù)，完成PLC狀态信息的讀取和操作(zuò)指令的寫入；數據庫訪問服務(wù)完成系統内部管理(lǐ)和控制信息的記錄及讀取；可(kě)視化看闆的實現需要具(jù)備資源文(wén)件讀寫和加載服務(wù)；WCS與外部上層管理(lǐ)系統（WMS、ERP、MOM、MES 等）或控制系統（PDA、RFID、PAD、LED等）進行信息交互和指令下達，通過外部系統接口完成服務(wù)。在任務(wù)分(fēn)解的過程中(zhōng)，結合自身設備和現場物(wù)流環境的特點，将堆垛機、傳輸線(xiàn)、AGV的任務(wù)作(zuò)為(wèi)一個完整任務(wù)的三個獨立單元，根據實際情況進行組合和協調。在設備調試和用(yòng)戶後期使用(yòng)過程中(zhōng)，對WCS系統功能(néng)和性能(néng)展開了測試與分(fēn)析，通過用(yòng)戶真實使用(yòng)環境下的實際操作(zuò)和編寫測試用(yòng)例方式相結合進行測試，針對用(yòng)戶體(tǐ)驗進行了部分(fēn)優化和調整。服務(wù)層針對PLC信息獲取的服務(wù)以PLC通訊服務(wù)作(zuò)為(wèi)基礎，針對具(jù)體(tǐ)功能(néng)流程服務(wù)進行自主開發，包括PLC通訊、路徑規劃、任務(wù)生成和分(fēn)解、入庫單據服務(wù)、庫位存儲服務(wù)、電(diàn)子标簽服務(wù)等功能(néng)。将上述功能(néng)進行整合并形成通用(yòng)功能(néng)服務(wù)，整體(tǐ)層次以功能(néng)流程為(wèi)基本單位，針對具(jù)體(tǐ)業務(wù)進行開發。該過程需要使用(yòng)服務(wù)的通信組件，使每個服務(wù)将自己提供給其他(tā)服務(wù)使用(yòng)。

功能(néng)層：結合具(jù)體(tǐ)的業務(wù)邏輯，針對特定的設備任務(wù)進行操作(zuò)，負責對訪問服務(wù)調用(yòng)的數據模型進行處理(lǐ)，完成數據的管理(lǐ)和應用(yòng)功能(néng)的實現。該層主要完成核心業務(wù)功能(néng)，同時将設備控制動作(zuò)進行串聯，完成設備與軟件功能(néng)的交互，針對不同的功能(néng)需求進行邏輯處理(lǐ)和指令響應。根據客戶的需求和設備的動作(zuò)流程，按照設備的每個獨立結構和功能(néng)單元進行模塊劃分(fēn)，控制輸送線(xiàn)和堆垛機運動的模塊為(wèi)内部傳輸模塊；控制外形檢測、稱重的部分(fēn)為(wèi)檢測模塊；控制AGV的模塊為(wèi)搬運模塊。

數據層：針對PLC狀态點進行數據采集，創建持久化的數據模型，供服務(wù)訪問和功能(néng)調用(yòng)。針對數據庫對象實體(tǐ)進行存儲和管理(lǐ)，完成編程對象和數據庫表之間的映射。數據層是系統數據訪問與操作(zuò)的接口，包括數據庫存儲和資源文(wén)件的存儲等。數據庫采用(yòng)SQL Server搭建，并利用(yòng)Redis進行緩存和遠(yuǎn)程字典服務(wù)。針對兩種數據庫的操作(zuò)進行通用(yòng)化封裝(zhuāng)，形成數據庫操作(zuò)組件，供各個功能(néng)模塊進行調用(yòng)。

WCS功能(néng)模塊

WCS實現倉庫的出入庫、調撥、庫存轉移和庫存盤點等日常業務(wù)都能(néng)夠穩定、高效地進行，并能(néng)夠應對多(duō)用(yòng)戶協同使用(yòng)和任務(wù)交叉排序的情況，促進了客戶的信息化建設和智能(néng)生産(chǎn)。

系統管理(lǐ)：包括用(yòng)戶角色創建及賬号密碼管理(lǐ)，角色權限分(fēn)配及配置，系統出入庫操作(zuò)日志(zhì)記錄及查詢，設備報警記錄浏覽及檢索，針對出入庫頻次、 料箱使用(yòng)頻次、設備報警頻次等數據的統計圖表。

基礎管理(lǐ)：包括用(yòng)戶管理(lǐ)、角色管理(lǐ)、權限管理(lǐ)。用(yòng)戶管理(lǐ)對系統用(yòng)戶的基本信息進行增、删、改、查，超級管理(lǐ)員賬戶可(kě)對普通操作(zuò)用(yòng)戶進行管理(lǐ)，普通操作(zuò)用(yòng)戶可(kě)對自己的密碼進行修改。角色管理(lǐ)可(kě)使管理(lǐ)員對普通用(yòng)戶的角色進行劃分(fēn)和分(fēn)配，如管理(lǐ)員、操作(zuò)員、審計員等。權限管理(lǐ)結合角色管理(lǐ)進行用(yòng)戶行為(wèi)的限制和歸類，如托盤的使用(yòng)權限分(fēn)配、操作(zuò)功能(néng)入口的可(kě)進入限制等。

庫位管理(lǐ)：是對當前自動化立體(tǐ)倉庫所有(yǒu)庫位進行序列化生成和管理(lǐ)，對其他(tā)設備外部的平庫貨架、虛拟貨區(qū)進行定義和劃分(fēn)，釆用(yòng)統一的編碼規則進行界定和标識。在推薦入庫貨位時，根據每個貨位的狀态和位置，可(kě)以配合AGV及堆垛機完成路線(xiàn)優化。結合用(yòng)戶權限，可(kě)針對庫位進行用(yòng)戶分(fēn)配、狀态變化，通過“禁用(yòng)”和“啓用(yòng)”功能(néng)來規定某貨位是否能(néng)放置托盤，通過“凍結”和“解凍”功能(néng)來規定某托盤是否能(néng)用(yòng)于出入庫操作(zuò)。

設備監控模塊：包括整體(tǐ)布局俯視動态圖，堆垛機水平移動實時位置監控，提升機實時高度顯示，控制模式顯示，倉庫存儲空間分(fēn)布，料箱或托盤狀态，以及部分(fēn)關鍵PLC狀态點顯示。設備監控實現針對當前任務(wù)隊列的顯示、所有(yǒu)硬件設備實時狀态的顯示、用(yòng)戶操作(zuò)軌迹的實時顯示、物(wù)流設備整體(tǐ)運動狀态的可(kě)視化。得益于本設計架構的良好兼容性，在整體(tǐ)可(kě)視化系統的實現方式選擇時，既可(kě)采用(yòng)二維也可(kě)采用(yòng)三維的方式進行開發。由于本項目涉及的堆垛機較多(duō)，且堆垛機兼顧巷道較多(duō)，故采用(yòng)二維俯視圖的方式進行展示，用(yòng)戶可(kě)觀測到每個硬件設備的實時位置和移動速度。手動出入庫任務(wù)的發起，對巷道進行封鎖，控制輸送機進行移動，對設備報警進總體(tǐ)恢複。

參數設置模塊：包括貨位初始化及禁用(yòng)操作(zuò)，料箱或托盤的初始化及凍結操作(zuò)，PLC通訊必要參數配置和數據庫服務(wù)必要參數設置等。

任務(wù)調度模塊：對上遊系統發送的自動出入庫任務(wù)及自身發起的手動出入庫任務(wù)生成隊列，并按照插入優先級進行排序，如設備發生報警，可(kě)對隊列進行刷新(xīn)和清空等操作(zuò)。任務(wù)管理(lǐ)包括任務(wù)的生成、插入、排序、删除、轉化等。根據任務(wù)操作(zuò)類型的不同和涉及的硬件設備不同，進行整體(tǐ)任務(wù)的串聯和調度。在每一條任務(wù)生成時，對當前時間進行序列化，并在當前數據庫中(zhōng)最新(xīn)任務(wù)的基礎上進行追加，生成流水号與當前任務(wù)綁定，從而保證任務(wù)的唯一性。如遇到出庫任務(wù)為(wèi)内側料箱，需要将外側料箱首先進行轉儲，則生成一條轉儲類型的子任務(wù)，同當前父任務(wù)一同插入任務(wù)隊列，隊列中(zhōng)所有(yǒu)任務(wù)根據優先級進行排序。AGV管理(lǐ)分(fēn)為(wèi)AGV調度、工(gōng)作(zuò)站管理(lǐ)、接駁點管理(lǐ)等。通過WEB API方式進行通訊，實現點位部署、AGV配置、搬運任務(wù)生成與調度、整體(tǐ)日志(zhì)管理(lǐ)等功能(néng)。

系統接口模塊：WCS可(kě)根據實際需求接入掃描槍、RFID、PDA等衆多(duō)周邊設備，接口對接方式衆多(duō)，支持市面主流的數據對接方式，例如：WebServices數據庫中(zhōng)間表、SOCKET、REST、HTTP協議等，并可(kě)根據客戶實際需求完成數據及功能(néng)接口的定制開發。

本文(wén)介紹了自動化立體(tǐ)倉庫WCS的體(tǐ)系架構和核心功能(néng)，探讨了其系統流程，弘智目前正在根據項目經驗規劃升級弘智WCS系統，在2個月後，弘智新(xīn)版本的WCS将在項目中(zhōng)上線(xiàn)，讓我們共同期待吧。

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