ＷＣＳ軟件在自動倉儲系統中的應用

 

     在自動倉儲系統復雜多變的應用環境中，WCS必須要保證高可靠性和高效率。因此，WCS的規劃十分重要。

　　倉儲系統的發展離不開物流裝備和物流軟件這兩個關鍵因素。通常，自動化倉儲物流系統軟件由兩部分組成：倉庫管理系統(WMS)、倉庫設備控制系統(WCS)。WMS不僅涉及倉儲系統的業務流程、業務規則，還涉及與整個大物流系統的各種信息接口，這些信息接口使倉儲子系統和整個物流環境有機地結合在一起。協調運作。

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

　　自動倉儲系統大致可分為三個層次，最上層是WMS，負責倉儲業務邏輯的處理；最下層是具體的物流設備，如巷道堆垛機、AGV系統等；WCS位于WMS與物流設備之間的中間層，負責協調、調度底層的各種物流設備，使底層物流設備可以執行倉儲系統的業務流程，并且這個過程完全是按照程序預先設定的流程執行的。

　　調度控制軟件的規劃在自動倉儲系統中是非常重要的部分。在一個復雜的、高可靠性的系統中，調度控制軟件的重要性更加顯著。

　　設備調度控制軟件應滿足的要求

　　設備控制是指一種用來協調、調度底層物流設備作業的機制。WCS系統將負責控制實物的流動。如托盤的流動。高度自動化倉儲系統中的物流自動化控制系統一般要滿足以下要求。

　　1　應安全、高效地調度、協調底層物流設備運行。當然，這個要求在實際應用時可能會有些矛盾，如在調度一軌雙車時(在同一個水平運行軌道上擁有兩個可以交叉作業的穿梭小車，由于兩個小車作業區的交叉，所以需要WCS對其進行必要的調度)，如果追求安全就會應該讓兩個小車距離遠一些。但如果追求高效，就要求兩個小車只要不出現撞車就可以交叉作業；

　　

　　2　設備控制系統應能夠7×24小時全天候穩定運行，故障時間應最小化，并且發生故障時可以很快恢復正常的執行狀態；

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

　　4　目前在軟件行業中新技術層出不窮，并且WCS位于承上啟下的中間層。它的上層WMS或下層物流設備都可能會出現變化，所以WCS應有完善的兼容不同技術、不同系統的能力。

WCS在典型場景中的應用

　　高度自動化的倉儲系統一般都由多種物流設備組成，而且隨著流程、需求的變化。設備控制會變得更加復雜，如有時需要跟蹤設備控制子系統中任務的當前執行情況，或單獨查看物流設備B中的某個設備狀態等。

　　這里需要明確的是，WCS通常并不直接控制物流設備的動作，而只是協調多種設備的工作。因為每一個設備都有自身的控制系統，在自動化系統中最常見的就是PLC，WCS只需要和PLC中的控制程序通訊即可。其次，如果系統中的每一個設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，并且整個系統的通訊量也將減小，從系統運行效率和可靠性上來看都是有利的。

　　自動倉儲系統的很多設備在處理任務時是互不相關的，例如兩臺堆垛機通常沒有任何相互影響的關系，所以為了高效地控制多種物流設備，從軟件技術角度考慮，WCS應該是基于多線程或多進程的模式。每類設備或單臺設備對應相應的控制線程或進程。WCS并行地控制這些設備，將會提高系統的處理效率。

　　新增或更新現有設備

　　隨著物流裝備的不斷更新，不同的項目中完成相同功能的設備很可能是不一樣的，這就要求WCS可以根據項目中選用的不同設備，按照基本一致的模式去調度、控制這些設備，從軟件設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對每種設備的控制大致歸納為兩個層次：設備控制層、設備通訊層。這種劃分相當于把設備的通用控制邏輯抽象到設備控制層中，而設備通訊層則只負責不同設備的連接。物流流程的執行邏輯從上層經過中間層的協議打包轉化成直接的特殊設備控制指令發到具體的物流設備中，物流設備的狀態則從反方向傳到上層。

　　通過對每種設備的抽象分層后。各層的功能相對獨立。整個系統的耦合性大大降低，只要滿足一定的接口規范。就可以在WCS中單獨更換某一層，而不會對其他正常運行的功能產生影響。例如，根據項目的實際情況需要把設備通訊層從TCP連接換成串口方式，或由于物流設備的更新，設備通訊協議出現了變化。此時只需更換設備通訊層即可。

　　

　　路徑管理

　　在自動倉儲系統的流程控制中。除了信息流程控制外，還有很重要的實物搬運流程控制，這就是常說的路徑管理。在談到路徑管理或路徑優化時，可能最先想到各種最短路徑的算法，比如經典的Dijkstra算法等。WCS的路徑管理也是建立在類似的算法基礎之上，但在實際應用時還需要結合自動倉儲系統物流設備的特點做一些額外的考慮。

　　在自動倉儲系統中，某些關鍵設備對路徑的影響很大。甚至會影響到流程的正常執行，如堆垛機一旦出現故障，則系統的出入庫業務將受到很大影響。所以，WCS在執行正常的最優路徑搜索算法前，首先要考慮的就是設備是否可用。

　　其次。實物的流動肯定需要占據一定的物理位置。而物流系統中某臺設備的容量又是有限的，如果只是考慮路徑最優，則大量物料都將會流向某個關鍵節點，就會引起在關鍵節點入口排隊和前置節點的阻塞問題，導致達不到系統的最大通過率，從而影響整個物流系統的效率。因此。WCS需要考慮設備的一些固有屬性和運行特點來修正相應的搜索策略。

　　總之，在自動化物流系統中應用最優路徑算法前，需要根據項目的需求作一定的調整，即WCS要注意到系統的結構拓撲圖是根據設備的狀態隨時可能發生變化的，這樣才能滿足實際的業務或者設備運行的特點。

　　總之，在自動倉儲系統中應用WCS，除了要考慮軟件或其他技術方面的原因，選擇合適的控制策略對整個系統運行的效率、安全性和穩定性都有很大影響。從非技術、非策略的方面考慮，在實際項目的實施過程中，實施人員或WCS開發團隊應向最終用戶清晰、完整地傳達WCS的特點和操作要領，這樣才能使WCS真正運行在一個可維護的、穩定的環境中，真正最大限度地發揮WCS在自動倉儲系統中的功能。

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