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ＷＣＳ軟件在自動倉儲系統(tǒng)中的應(yīng)用

 

     在自動倉儲系統(tǒng)復(fù)雜多變的應(yīng)用環(huán)境中，WCS必須要保證高可靠性和高效率。因此，WCS的規(guī)劃十分重要。

　　倉儲系統(tǒng)的發(fā)展離不開物流裝備和物流軟件這兩個關(guān)鍵因素。通常，自動化倉儲物流系統(tǒng)軟件由兩部分組成：倉庫管理系統(tǒng)(WMS)、倉庫設(shè)備控制系統(tǒng)(WCS)。WMS不僅涉及倉儲系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)規(guī)則，還涉及與整個大物流系統(tǒng)的各種信息接口，這些信息接口使倉儲子系統(tǒng)和整個物流環(huán)境有機(jī)地結(jié)合在一起。協(xié)調(diào)運(yùn)作。

　　在自動倉儲系統(tǒng)的規(guī)劃中，首先要解決物流系統(tǒng)的整體流程規(guī)劃、功能規(guī)劃等問題，以及為了滿足流程或完成功能所需要配置的相應(yīng)硬件設(shè)備的選擇問題；其次要解決物流軟件的規(guī)劃問題，包括WMS和WCS。

　　自動倉儲系統(tǒng)大致可分為三個層次，最上層是WMS，負(fù)責(zé)倉儲業(yè)務(wù)邏輯的處理；最下層是具體的物流設(shè)備，如巷道堆垛機(jī)、AGV系統(tǒng)等；WCS位于WMS與物流設(shè)備之間的中間層，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、調(diào)度底層的各種物流設(shè)備，使底層物流設(shè)備可以執(zhí)行倉儲系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，并且這個過程完全是按照程序預(yù)先設(shè)定的流程執(zhí)行的。

　　調(diào)度控制軟件的規(guī)劃在自動倉儲系統(tǒng)中是非常重要的部分。在一個復(fù)雜的、高可靠性的系統(tǒng)中，調(diào)度控制軟件的重要性更加顯著。

　　設(shè)備調(diào)度控制軟件應(yīng)滿足的要求

　　設(shè)備控制是指一種用來協(xié)調(diào)、調(diào)度底層物流設(shè)備作業(yè)的機(jī)制。WCS系統(tǒng)將負(fù)責(zé)控制實(shí)物的流動。如托盤的流動。高度自動化倉儲系統(tǒng)中的物流自動化控制系統(tǒng)一般要滿足以下要求。

　　1　應(yīng)安全、高效地調(diào)度、協(xié)調(diào)底層物流設(shè)備運(yùn)行。當(dāng)然，這個要求在實(shí)際應(yīng)用時可能會有些矛盾，如在調(diào)度一軌雙車時(在同一個水平運(yùn)行軌道上擁有兩個可以交叉作業(yè)的穿梭小車，由于兩個小車作業(yè)區(qū)的交叉，所以需要WCS對其進(jìn)行必要的調(diào)度)，如果追求安全就會應(yīng)該讓兩個小車距離遠(yuǎn)一些。但如果追求高效，就要求兩個小車只要不出現(xiàn)撞車就可以交叉作業(yè)；

　　

　　2　設(shè)備控制系統(tǒng)應(yīng)能夠7×24小時全天候穩(wěn)定運(yùn)行，故障時間應(yīng)最小化，并且發(fā)生故障時可以很快恢復(fù)正常的執(zhí)行狀態(tài)；

　　3　高度自動化倉儲系統(tǒng)雖然是先進(jìn)和高效的方式，但資金投入很大，有些投資者可能會選擇分階段投入，這也導(dǎo)致在項(xiàng)目中WCS軟件也應(yīng)該是一個分階段實(shí)施的過程，因此要求WCS應(yīng)建立在一個可以靈活伸縮的架構(gòu)之上；

　　4　目前在軟件行業(yè)中新技術(shù)層出不窮，并且WCS位于承上啟下的中間層。它的上層WMS或下層物流設(shè)備都可能會出現(xiàn)變化，所以WCS應(yīng)有完善的兼容不同技術(shù)、不同系統(tǒng)的能力。

WCS在典型場景中的應(yīng)用

　　高度自動化的倉儲系統(tǒng)一般都由多種物流設(shè)備組成，而且隨著流程、需求的變化。設(shè)備控制會變得更加復(fù)雜，如有時需要跟蹤設(shè)備控制子系統(tǒng)中任務(wù)的當(dāng)前執(zhí)行情況，或單獨(dú)查看物流設(shè)備B中的某個設(shè)備狀態(tài)等。

　　這里需要明確的是，WCS通常并不直接控制物流設(shè)備的動作，而只是協(xié)調(diào)多種設(shè)備的工作。因?yàn)槊恳粋�設(shè)備都有自身的控制系統(tǒng)，在自動化系統(tǒng)中最常見的就是PLC，WCS只需要和PLC中的控制程序通訊即可。其次，如果系統(tǒng)中的每一個設(shè)備都可以自主地完成某個特定流程，則WCS需要處理的工作量大大減少，并且整個系統(tǒng)的通訊量也將減小，從系統(tǒng)運(yùn)行效率和可靠性上來看都是有利的。

　　自動倉儲系統(tǒng)的很多設(shè)備在處理任務(wù)時是互不相關(guān)的，例如兩臺堆垛機(jī)通常沒有任何相互影響的關(guān)系，所以為了高效地控制多種物流設(shè)備，從軟件技術(shù)角度考慮，WCS應(yīng)該是基于多線程或多進(jìn)程的模式。每類設(shè)備或單臺設(shè)備對應(yīng)相應(yīng)的控制線程或進(jìn)程。WCS并行地控制這些設(shè)備，將會提高系統(tǒng)的處理效率。

　　新增或更新現(xiàn)有設(shè)備

　　隨著物流裝備的不斷更新，不同的項(xiàng)目中完成相同功能的設(shè)備很可能是不一樣的，這就要求WCS可以根據(jù)項(xiàng)目中選用的不同設(shè)備，按照基本一致的模式去調(diào)度、控制這些設(shè)備，從軟件設(shè)計的角度就是常說的基于接口的編程，如圖3所示。

　　從圖3中看出，WCS對每種設(shè)備的控制大致歸納為兩個層次：設(shè)備控制層、設(shè)備通訊層。這種劃分相當(dāng)于把設(shè)備的通用控制邏輯抽象到設(shè)備控制層中，而設(shè)備通訊層則只負(fù)責(zé)不同設(shè)備的連接。物流流程的執(zhí)行邏輯從上層經(jīng)過中間層的協(xié)議打包轉(zhuǎn)化成直接的特殊設(shè)備控制指令發(fā)到具體的物流設(shè)備中，物流設(shè)備的狀態(tài)則從反方向傳到上層。

　　通過對每種設(shè)備的抽象分層后。各層的功能相對獨(dú)立。整個系統(tǒng)的耦合性大大降低，只要滿足一定的接口規(guī)范。就可以在WCS中單獨(dú)更換某一層，而不會對其他正常運(yùn)行的功能產(chǎn)生影響。例如，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況需要把設(shè)備通訊層從TCP連接換成串口方式，或由于物流設(shè)備的更新，設(shè)備通訊協(xié)議出現(xiàn)了變化。此時只需更換設(shè)備通訊層即可。

　　

　　路徑管理

　　在自動倉儲系統(tǒng)的流程控制中。除了信息流程控制外，還有很重要的實(shí)物搬運(yùn)流程控制，這就是常說的路徑管理。在談到路徑管理或路徑優(yōu)化時，可能最先想到各種最短路徑的算法，比如經(jīng)典的Dijkstra算法等。WCS的路徑管理也是建立在類似的算法基礎(chǔ)之上，但在實(shí)際應(yīng)用時還需要結(jié)合自動倉儲系統(tǒng)物流設(shè)備的特點(diǎn)做一些額外的考慮。

　　在自動倉儲系統(tǒng)中，某些關(guān)鍵設(shè)備對路徑的影響很大。甚至?xí)�影響到流程的正常�?zhí)行，如堆垛機(jī)一旦出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)的出入庫業(yè)務(wù)將受到很大影響。所以，WCS在執(zhí)行正常的最優(yōu)路徑搜索算法前，首先要考慮的就是設(shè)備是否可用。

　　其次。實(shí)物的流動肯定需要占據(jù)一定的物理位置。而物流系統(tǒng)中某臺設(shè)備的容量又是有限的，如果只是考慮路徑最優(yōu)，則大量物料都將會流向某個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，就會引起在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)入口排隊(duì)和前置節(jié)點(diǎn)的阻塞問題，導(dǎo)致達(dá)不到系統(tǒng)的最大通過率，從而影響整個物流系統(tǒng)的效率。因此。WCS需要考慮設(shè)備的一些固有屬性和運(yùn)行特點(diǎn)來修正相應(yīng)的搜索策略。

　　總之，在自動化物流系統(tǒng)中應(yīng)用最優(yōu)路徑算法前，需要根據(jù)項(xiàng)目的需求作一定的調(diào)整，即WCS要注意到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D是根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)隨時可能發(fā)生變化的，這樣才能滿足實(shí)際的業(yè)務(wù)或者設(shè)備運(yùn)行的特點(diǎn)。

　　總之，在自動倉儲系統(tǒng)中應(yīng)用WCS，除了要考慮軟件或其他技術(shù)方面的原因，選擇合適的控制策略對整個系統(tǒng)運(yùn)行的效率、安全性和穩(wěn)定性都有很大影響。從非技術(shù)、非策略的方面考慮，在實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)施過程中，實(shí)施人員或WCS開發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)向最終用戶清晰、完整地傳達(dá)WCS的特點(diǎn)和操作要領(lǐng)，這樣才能使WCS真正運(yùn)行在一個可維護(hù)的、穩(wěn)定的環(huán)境中，真正最大限度地發(fā)揮WCS在自動倉儲系統(tǒng)中的功能。

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