智能倉儲是物(wù)流過程的一(yī)個環節。智能倉儲的應用，可以有效提升整體(tǐ)倉庫作業效率，保證了貨物(wù)倉庫管理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，并可方便地對庫存貨物(wù)的批次、保質期等進行管理，減少呆滞料的産生(shēng)，提升庫存周轉率，從而大(dà)大(dà)提升倉庫的信息化、智能化、自動化水平，爲企業創造更多利潤。作爲典型的自動化物(wù)流倉儲設備之一(yī)，自動化立體(tǐ)倉庫在各行業中(zhōng)的應用越來越廣泛，它代替了傳統的平面倉庫和貨架，通過充分(fēn)利用空間高度，增加了相同占地面積上的可用存儲空間；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；通過配套信息管理系統，提高了庫房及物(wù)料管理的工(gōng)作效率和信息化程度。自動化立體(tǐ)倉庫的主體(tǐ)由貨架、堆垛機、輸送機及操作控制系統組成，可引入AGV小(xiǎo)車(chē)完成托盤或料箱的流轉及搬運任務，提高了整個系統的自動化程度，能同時完成物(wù)料的存取及信息存儲功能。其中(zhōng)操作控制系統主要由WCS和WMS組成，在自動化立體(tǐ)倉庫系統中(zhōng)起着主導性的作用。

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(yī)層管理控制系統。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。它可以将PLC系統的狀态及數據實時采集并反映在軟件界面上，方便用戶進行手動操作及監控設備的實時狀态。WCS通常由WCS服務器、WCS工(gōng)作站兩部分(fēn)組成。服務器負責與WMS或其他系統的信息交互，同時負責維護後台數據庫。工(gōng)作站作爲自動化立體(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，并及時上報至服務端。

WCS的架構

WCS系統的整體(tǐ)架構采用四層結構自上至下(xià)進行構建，分(fēn)别爲應用層、服務層、功能層和數據層。

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

服務層：與設備的通訊需要搭建PLC通訊服務，完成PLC狀态信息的讀取和操作指令的寫入；數據庫訪問服務完成系統内部管理和控制信息的記錄及讀取；可視化看闆的實現需要具備資(zī)源文件讀寫和加載服務；WCS與外(wài)部上層管理系統（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(xià)達，通過外(wài)部系統接口完成服務。在任務分(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、AGV的任務作爲一(yī)個完整任務的三個獨立單元，根據實際情況進行組合和協調。在設備調試和用戶後期使用過程中(zhōng)，對WCS系統功能和性能展開(kāi)了測試與分(fēn)析，通過用戶真實使用環境下(xià)的實際操作和編寫測試用例方式相結合進行測試，針對用戶體(tǐ)驗進行了部分(fēn)優化和調整。服務層針對PLC信息獲取的服務以PLC通訊服務作爲基礎，針對具體(tǐ)功能流程服務進行自主開(kāi)發，包括PLC通訊、路徑規劃、任務生(shēng)成和分(fēn)解、入庫單據服務、庫位存儲服務、電子标簽服務等功能。将上述功能進行整合并形成通用功能服務，整體(tǐ)層次以功能流程爲基本單位，針對具體(tǐ)業務進行開(kāi)發。該過程需要使用服務的通信組件，使每個服務将自己提供給其他服務使用。

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

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，供服務訪問和功能調用。針對數據庫對象實體(tǐ)進行存儲和管理，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的接口，包括數據庫存儲和資(zī)源文件的存儲等。數據庫采用SQL Server搭建，并利用Redis進行緩存和遠程字典服務。針對兩種數據庫的操作進行通用化封裝，形成數據庫操作組件，供各個功能模塊進行調用。

WCS功能模塊

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都能夠穩定、高效地進行，并能夠應對多用戶協同使用和任務交叉排序的情況，促進了客戶的信息化建設和智能生(shēng)産。

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

基礎管理：包括用戶管理、角色管理、權限管理。用戶管理對系統用戶的基本信息進行增、删、改、查，超級管理員(yuán)賬戶可對普通操作用戶進行管理，普通操作用戶可對自己的密碼進行修改。角色管理可使管理員(yuán)對普通用戶的角色進行劃分(fēn)和分(fēn)配，如管理員(yuán)、操作員(yuán)、審計員(yuán)等。權限管理結合角色管理進行用戶行爲的限制和歸類，如托盤的使用權限分(fēn)配、操作功能入口的可進入限制等。

庫位管理：是對當前自動化立體(tǐ)倉庫所有庫位進行序列化生(shēng)成和管理，對其他設備外(wài)部的平庫貨架、虛拟貨區進行定義和劃分(fēn)，釆用統一(yī)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，可以配合AGV及堆垛機完成路線優化。結合用戶權限，可針對庫位進行用戶分(fēn)配、狀态變化，通過“禁用”和“啓用”功能來規定某貨位是否能放(fàng)置托盤，通過“凍結”和“解凍”功能來規定某托盤是否能用于出入庫操作。

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隊列的顯示、所有硬件設備實時狀态的顯示、用戶操作軌迹的實時顯示、物(wù)流設備整體(tǐ)運動狀态的可視化。得益于本設計架構的良好兼容性，在整體(tǐ)可視化系統的實現方式選擇時，既可采用二維也可采用三維的方式進行開(kāi)發。由于本項目涉及的堆垛機較多，且堆垛機兼顧巷道較多，故采用二維俯視圖的方式進行展示，用戶可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操作，料箱或托盤的初始化及凍結操作，PLC通訊必要參數配置和數據庫服務必要參數設置等。

任務調度模塊：對上遊系統發送的自動出入庫任務及自身發起的手動出入庫任務生(shēng)成隊列，并按照插入優先級進行排序，如設備發生(shēng)報警，可對隊列進行刷新和清空等操作。任務管理包括任務的生(shēng)成、插入、排序、删除、轉化等。根據任務操作類型的不同和涉及的硬件設備不同，進行整體(tǐ)任務的串聯和調度。在每一(yī)條任務生(shēng)成時，對當前時間進行序列化，并在當前數據庫中(zhōng)最新任務的基礎上進行追加，生(shēng)成流水号與當前任務綁定，從而保證任務的唯一(yī)性。如遇到出庫任務爲内側料箱，需要将外(wài)側料箱首先進行轉儲，則生(shēng)成一(yī)條轉儲類型的子任務，同當前父任務一(yī)同插入任務隊列，隊列中(zhōng)所有任務根據優先級進行排序。AGV管理分(fēn)爲AGV調度、工(gōng)作站管理、接駁點管理等。通過WEB API方式進行通訊，實現點位部署、AGV配置、搬運任務生(shēng)成與調度、整體(tǐ)日志(zhì)管理等功能。

系統接口模塊：WCS可根據實際需求接入掃描槍、RFID、PDA等衆多周邊設備，接口對接方式衆多，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，并可根據客戶實際需求完成數據及功能接口的定制開(kāi)發。

本文介紹了自動化立體(tǐ)倉庫WCS的體(tǐ)系架構和核心功能，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，弘智新版本的WCS将在項目中(zhōng)上線，讓我(wǒ)們共同期待吧。

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