WMS/WCS知識點：倉儲自動化系統

現在各個企業在倉儲管理的運用上，對自動化設備的要求也越來越高。WMS和WCS在倉儲自動化中分別扮演戰略指導和戰術實施角色，通過精準數據交互協同工作，實現倉儲作業的高效、精準運作。

其中WMS統籌規劃和調控倉庫運營，WCS精確操控和協調自動化設備，共同推動倉儲管理的現代化與智能化轉型。

在整個倉儲系統的發展過程中，倉儲作業模式轉變其實經歷了以下四個階段。

01 倉儲作業模式轉變       

1、紙單作業

早期的WMS，是沒有PDA的，傳統的倉庫作業，入庫則是先實物入庫后，在系統上登記入庫的數據。

出庫則是拿著紙單對照著系統指示的位置去揀貨出庫。 

這樣做的弊端也很明顯，即容易漏做或做錯。          

2、PDA作業       

隨著智能手機的普及，PDA搭載著移動android終端的成熟化，配載各個廠商的WMS PDA系統亮相。                     

倉庫作業漸漸可以只使用PDA進行實時作業，即作業人員攜帶PDA去倉庫收貨，攜帶PDA去揀貨出庫，根據PDA的指示去作業，通過掃描的引導和數量的確認，盡可能減少了作業上錯誤。        

但所有的操作依然依賴于人工。    

3、自動化設備作業       

小件則是基于DPS+PDA+流水線作業。大件則會使用到堆垛機+流水線作業。

1）DPS+PDA          

DPS是指，電子標簽揀選系統，它的原理是基于SKU管理的揀選方式，該系統包括燈光揀選系統、燈光分配系統、播種墻應用。

摘果式（DPS）作業原理：針對每一張訂單，由揀貨員完全用人工方式根據訂單上的貨品信息到相應的存儲位置將貨品逐一挑出來集中。優點是對訂單無后續操作，對人員技能要求低簡單直接；缺點是單個訂單揀選，效率低。

相關介紹如下：     

      電子標簽揀選系統具有易于觀察的燈光，可指示操作人員到達哪個貨位、揀選什么貨品、數量是多少。

揀選或分配后，操作員按下按鈕確認交易且顯示屏關閉。

這種電子標簽揀選系統是電商及快遞物流倉實現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。

優勢是借助視覺指示，解放雙手、揀貨速度快、在單個SKU揀取效率和準確率上更高、不依賴員工的熟練程度（只需按照提示揀選相應產品及數量即可，完全實現傻瓜式操作）。

缺點則是如果增加SKU，就需要增加相應的電子標簽揀選系統貨架及電子標簽。

2）自動化立體倉庫

立體倉庫也泛成為自動化立體倉庫、立庫、AS/RS倉庫、無人倉庫、智能倉庫。

立庫倉庫基本都是采用立體貨架承載貨箱或托盤來儲存貨物，并通過集成堆垛機、穿梭車、信息采集系統、輸送機、分揀機、揀選系統、機器人、AGV、WMS倉庫管理系統、WCS倉庫設備控制系統等軟硬件結合，實現倉庫物流裝備的智能化、自動化協同作業。

立體倉庫由于使用立體貨架來存儲貨物，存儲區可以大幅度地向高空發展，充分利用倉庫地面和空間，因此，節省了庫存占地面積，提高了空間利用率。       

一般來說，智能化高架倉儲其空間利用率為普通平庫的2-5倍，這是相當可觀的。

使用機械和自動化設備，運行和處理速度快，提高了勞動生產率，降低操作人員的勞動強度。

另外通過借助WMS的庫存批次管理，輕松做到先進先出。                   

4、自動化設備作業+自動化傳輸          

自動化傳輸是使用了AGV+輸送線設備，AGV即智能搬運機器。          

常見的AGV有以下幾種，托盤搬運AGV、揀選AGV、叉車式AGV、潛伏頂升式AGV。 

分別應用不同的場景：

輸送線則是不間斷運輸貨物到指定目的地，中間可能會根據不同的標簽分流到不同的目的地。該方案實現了自動化運輸，進一步節省了人工搬運貨物的成本。              

常見的方案如入庫時，使用AGV將貨物整托盤送至自動化立庫入庫，根據自動化立庫掃描相關的托盤號，觸發立庫上架動作。

出庫時，自動化立庫將貨取出，貨物根據系統計算出相關的口子，觸發AGV任務，用AGV將貨搬運至相應的出庫口。          

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

02 倉儲自動化立體對軟件系統要求（WMS/WCS）

自動化立體庫的軟件系統主要包括WMS系統，WCS系統和監控系統等。有的供應商將監控系統與WCS系統集成在一起，統稱為WCS系統。對此，從系統實施角度考慮，采用分開設計的架構，取得了較好的效果。

1、WMS系統功能定位

作為立體庫的WMS系統，除了要求具備普通的WMS功能外，還有很多特別之處。總結如下：

（1）組盤要求

組盤要求非常嚴格，絕對不能超差和超重，這是AS/RS系統的顯著特點。AS/RS有尺寸和重量監測裝置，要求這兩項均不超過設定值。

（2）貨位均衡

自動化立體庫基于作業安全和效率的考慮，對貨位分配有特別的要求。一般情況下，要求同一SKU的多個托盤被均勻分配到不同巷道，在整個作業過程中各巷道的托盤數基本相同。這是與普通的倉庫管理系統不同的地方；

（3）實時性要求

一方面堆垛機完成每個作業的時間并不相同，另一方面由于故障等原因，會導致分配的任務并不能按時完成，從而打亂了原先的分配原則。這時要求WMS系統根據實時情況分配貨位。此外，由于堆垛機是自動完成作業的，所以WMS要實時記錄貨位的變化，避免出現賬實不符；

（4）故障處理

WMS故障類型很多。主要有兩個需要處理：

貨位空故障：出庫時，當記錄的貨位有托盤，但實際監測沒有，造成帳實不符。

貨位滿故障：入庫時，當記錄的貨位無貨物，但實際監測有托盤，造成賬實不符。

此外的故障還有庫存不準確等，也需要處理。維持庫存準確是保證作業流暢的前提。

（5）在線揀選

在線揀選是AS/RS系統的一項重要功能。WMS對此要有相應支持。

在線揀選對于波次揀選時，要求減少堆垛機作業次數，一次完成整個波次的揀選，有些類似于提總揀選。

在線揀選在揀選完成后，面臨托盤回庫的問題。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將擔負管理貨位和分配貨位的責任。如果揀選完成后成了空托盤，堆垛機可將空托盤自動收集成垛存放在靠近揀選位的某個空貨格內。

（6）貨位鎖定

貨位鎖定對于AS/RS系統非常重要。有時是因為堆垛機故障需要鎖定貨位，有時是因為其他原因需要鎖定。WMS系統應提供自動和手工鎖定貨位的功能。

（7）貨位狀態管理

AS/RS系統的貨位狀態有很多種，如空貨位、滿貨位、入庫狀態、出庫狀態、鎖定狀態，此外還要根據實際應用設計其他狀態。

（8）與WCS接口

當然，除與ERP有接口外，WMS必須與自動化監控系統WCS有接口。

2、WCS系統功能定位

WCS，即倉庫控制系統，位于WMS（倉庫管理系統）與PLC（可編程邏輯控制器）之間，扮演著重要的管理角色。它主要負責接收WMS發出的指令，經過空間計算和任務優先級調配后，再將這些指令發送給PLC系統。這樣，自動化立體倉庫及其輸送設備便能依據指令執行相應的機械動作。

（1）通訊功能

WCS的通信能力是其高效運作的基石。它必須與底層的PLC設備保持順暢的無縫溝通，以實時接收設備狀態并發送控制指令。同時，WCS還需與上層的WMS系統進行頻繁的數據交換，從而確保作業指令的準確傳遞和設備狀態的實時監控。

（2） 任務管理功能

WCS作為倉庫作業的指揮中樞，其任務管理功能至關重要。它能夠實時監控設備的運行狀態，并根據作業的緊急程度和優先級進行智能調度。在面臨作業沖突時，WCS展現出卓越的靈活性，能夠迅速調整作業順序，從而有效避免擁堵，確保倉庫作業的高效流暢。

（3）異常處理功能

在通訊中斷、設備故障等不可預見的情況下，WCS具備手動完成作業并更新狀態的能力，同時，它還能將作業狀態實時上報給WMS，以確保庫存信息的及時更新。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作，有效應對因設備故障或其他原因引發的異常作業情況。

（4）監控功能

WCS配備了實時監控界面，該界面能直觀地展示各類設備的狀態，包括聯機、脫機、待機、工作以及故障等。此外，對于如堆垛機這樣的移動設備，該界面還能依據PLC提供的行走數據，在地圖上大致標出設備的位置。而對于輸送機這類非移動設備，則能實時顯示其托盤占位情況。

總結：

綜上所述，WMS與WCS在倉儲自動化環境中形成了一種職責分明、協作緊密的關系。WMS作為倉儲運作的“智慧大腦”，用于統籌規劃和精細調控整個倉庫的運營活動。WCS作為WMS指令的執行者和自動化設備的監控者。相互之間深度融合與協同大大提升了倉儲運營的績效，也為企業的整體供應鏈優化與競爭力提升提供了強大動力。

以上是有關倉儲自動化系統相關知識及應用，您掌握了嗎？