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WCS軟件在自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的應(yīng)用
在自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)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(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展離不開(kāi)物流裝備和物流軟件這兩個(gè)關(guān)鍵因素。通常,自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)軟件由兩部分組成:倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)(WMS)、倉(cāng)庫(kù)設(shè)備控制系統(tǒng)(WCS)。WMS不僅涉及倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)規(guī)則,還涉及與整個(gè)大物流系統(tǒng)的各種信息接口,這些信息接口使倉(cāng)儲(chǔ)子系統(tǒng)和整個(gè)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(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)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(wèn)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(wèn)題;其次要解決物流軟件的規(guī)劃問(wèn)題,包括WMS和WCS。
自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)大致可分為三個(gè)層次,最上層是WMS,負(fù)責(zé)倉(cāng)儲(chǔ)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(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程,并且這個(gè)過(guò)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(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中是非常重要的部分。在一個(gè)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(lái)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(dòng)。如托盤的流動(dòng)。高度自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的物流自動(dòng)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(gè)要求在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可能會(huì)有些矛盾,如在調(diào)度一軌雙車時(shí)(在同一個(gè)水平運(yùn)行軌道上擁有兩個(gè)可以交叉作業(yè)的穿梭小車,由于兩個(gè)小車作業(yè)區(qū)的交叉,所以需要WCS對(duì)其進(jìn)行必要的調(diào)度),如果追求安全就會(huì)應(yīng)該讓兩個(gè)小車距離遠(yuǎn)一些。但如果追求高效,就要求兩個(gè)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(shí)全天候穩(wěn)定運(yùn)行,故障時(shí)間應(yīng)最小化,并且發(fā)生故障時(shí)可以很快恢復(fù)正常的執(zhí)行狀態(tài);
3 高度自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)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(huì)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(gè)分階段實(shí)施的過(guò)程,因此要求WCS應(yīng)建立在一個(gè)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(huì)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(chǎng)景中的應(yīng)用
高度自動(dòng)化的倉(cāng)儲(chǔ)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(huì)變得更加復(fù)雜,如有時(shí)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(gè)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(dòng)作,而只是協(xié)調(diào)多種設(shè)備的工作。因?yàn)槊恳粋(gè)設(shè)備都有自身的控制系統(tǒng),在自動(dòng)化系統(tǒng)中最常見(jiàn)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(gè)設(shè)備都可以自主地完成某個(gè)特定流程,則WCS需要處理的工作量大大減少,并且整個(gè)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(lái)看都是有利的。
自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的很多設(shè)備在處理任務(wù)時(shí)是互不相關(guān)的,例如兩臺(tái)堆垛機(jī)通常沒(méi)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(tái)設(shè)備對(duì)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(huì)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(jì)的角度就是常說(shuō)的基于接口的編程,如圖3所示。
從圖3中看出,WCS對(duì)每種設(shè)備的控制大致歸納為兩個(gè)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(guò)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(guò)對(duì)每種設(shè)備的抽象分層后。各層的功能相對(duì)獨(dú)立。整個(gè)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(huì)對(duì)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(shí)只需更換設(shè)備通訊層即可。
路徑管理
在自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)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(shuō)的路徑管理。在談到路徑管理或路徑優(yōu)化時(shí),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(shí)還需要結(jié)合自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)物流設(shè)備的特點(diǎn)做一些額外的考慮。
在自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中,某些關(guān)鍵設(shè)備對(duì)路徑的影響很大。甚至?xí)绊懙搅鞒痰恼?zhí)行,如堆垛機(jī)一旦出現(xiàn)故障,則系統(tǒng)的出入庫(kù)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(dòng)肯定需要占據(jù)一定的物理位置。而物流系統(tǒng)中某臺(tái)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(huì)流向某個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),就會(huì)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(wèn)題,導(dǎo)致達(dá)不到系統(tǒng)的最大通過(guò)率,從而影響整個(gè)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(lái)修正相應(yīng)的搜索策略。
總之,在自動(dòng)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(shí)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(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)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(duì)整個(gè)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(guò)程中,實(shí)施人員或WCS開(kāi)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(gè)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(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的功能。
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