自动化立体仓库软件（WMS/WCS）功能介绍

立体库的软件系统主要包括WMS系统，WCS系统和监控系统等。有的供应商将监控系统与WCS系统集成在一起，统称为WCS系统。对此，从系统实施角度考虑，采用分开设计的架构，取得了较好的效果。

WMS系统

作为立体库的WMS系统，除了要求具备普通的WMS功能外，还有很多特别之处。总结如下：

（1）组盘要求

组盘要求非常严格，绝对不能超差和超重，这是AS/RS系统的显著特点。AS/RS有尺寸和重量监测装置，要求这两项均不超过设定值；

（2）货位均衡

自动化立体库基于作业安全和效率的考虑，对货位分配有特别的要求。一般情况下，要求同一SKU的多个托盘被均匀分配到不同巷道，在整个作业过程中各巷道的托盘数基本相同。这是与普通的仓库管理系统不同的地方；

（3）实时性要求

一方面堆垛机完成每个作业的时间并不相同，另一方面由于故障等原因，会导致分配的任务并不能按时完成，从而打乱了原先的分配原则。这时要求WMS系统根据实时情况分配货位。此外，由于堆垛机是自动完成作业的，所以WMS要实时记录货位的变化，避免出现账实不符；

（4）故障处理

WMS故障类型很多。主要有两个需要处理：

货位空故障：出库时，当记录的货位有托盘，但实际监测没有，造成帐实不符。

这一类故障将直接影响本次发货，而系统也需要进行处理。一般情况下，处理此类错误首先需要人工确认监测结果是否正确。如果属于监测错误，则应修复设备，排除故障，重新作业；如果检测无误，则要求重新分配货位，并对当前货位进行跟踪处理。

货位满故障：入库时，当记录的货位无货物，但实际监测有托盘，造成账实不符。

这一类故障影响入库作业，处理此类错误首先需要人工确认监测结果是否正确。如果属于监测错误，则应修复设备，排除故障，继续作业；如果检测无误，则要求重新分配货位并对当前货位的货物进行跟踪，修复库存。

此外的故障还有库存不准确等，也需要处理。维持库存准确是保证作业流畅的前提。

（5）在线拣选

在线拣选是AS/RS系统的一项重要功能。WMS对此要有相应支持。

在线拣选对于波次拣选时，要求减少堆垛机作业次数，一次完成整个波次的拣选，有些类似于提总拣选；

在线拣选在拣选完成后，面临托盘回库的问题。有两种策略：其一是回到原货位，其二是重新分配货位。不管采用哪种策略，WMS将担负管理货位和分配货位的责任。如果拣选完成后成了空托盘，堆垛机可将空托盘自动收集成垛存放在靠近拣选位的某个空货格内。

（6）货位锁定

货位锁定对于AS/RS系统非常重要。有时是因为堆垛机故障需要锁定货位，有时是因为其他原因需要锁定。WMS系统应提供自动和手工锁定货位的功能。

（7）货位状态管理

AS/RS系统的货位状态有很多种，如空货位、满货位、入库状态、出库状态、锁定状态，此外还要根据实际应用设计其他状态。

（8）与WCS接口

当然，除与ERP有接口外，WMS必须与自动化监控系统有接口。由于系统和设备的多样性，接口也具有多样性。伍强科技设计的WCS系统架构，将WMS与设备隔离开来，实现了WMS与设备无关，进而简化WMS的设计、发布和维护。

立体库WMS的特性还有很多，如盘库策略和方法、货位的优先级管理、双深度货位管理等。限于篇幅，不一一例举。

WCS系统

关于WCS的概念，大家理解的并不一致。从我的观点来看，WCS乃是位于WMS之下和监控系统之上的信息系统，完成WMS与自动化系统的连接。这是WMS系统与自动化系统无关性理论的基本内容。有人把WCS理解为监控系统，是没有理解关于WMS与自动化系统无关性理论的重要性。从一定意义上讲，WMS与设备无关理念的提出，是对物流技术做出的重大贡献。

众所周知，一个复杂的物流系统，其自动化系统会不止一个。有时，这些自动化系统并不是一个供应商所提供，这就形成了多个子监控系统。如果WMS直接与这些监控系统连接，势必破坏WMS的独立性和标准化，给系统开发和维护带来很大困难。试想，如果一个WMS实施的每一个系统都是不一样的，未来的维护将是怎样的一个态势？此外，一个基本的事实是大部分WMS厂商并不了解自动化系统。

下图表示了两种结构的差异：

图1表达的结构是传统的结构。WMS直接与设备连接。有人问，这有何不妥吗？这个问题只有对物流系统实施非常熟悉的人才知道，这一结构是导致很多矛盾产生的根源。其实，更大的问题还不是这里，而是这种非标准化设计思想，导致了WMS系统本身的不稳定。更不要说实施、部署、维护的困难了。

WCS的基本功能包括接受WMS的作业指令，经过整理、组合形成各自动化系统的作业指令，分发给各自动化系统。同时，接收各自动化系统的现场状态，反馈给WMS。

从WCS的角度看，WMS是关于作业要求的发出者。在入库作业时，将托盘货物存放在什么位置；在出库作业时，要求货物从什么位置出，出多少，这些应是WMS的工作内容。而具体由什么系统去执行，并不是WMS要关心的事情，WCS则完成了任务分发的工作。这种架构设计看似简单，却给物流系统带来了革命性的影响。

WCS有如下显著特点：

• 明确了WMS与设备无关的概念，结构清晰，易于维护；

• 理清了WMS与监控系统的职责，各司其职，不再有理不清的矛盾；

• 对于大型物流中心，大大减少了联合调试的时间；

• 系统稳定性大大加强；

• 便于远程部署WMS系统，尤其是云端系统的部署变得可行。

监控系统

顾名思义，监控系统完成自动化作业的任务监控。

在一个自动化立体库系统中，监控系统要求与立体库设备发生紧密的互动，主要是堆垛机、输送机、穿梭车等。在其他系统中，还有分分拣机、AGV、机械手等自动化设备。

堆垛机监控系统

入库：一个堆垛机的入库作业循环包括：

1 接受输送机系统的入库请求；

2 堆垛机达到入库口（其中包括运行的加速、运行、减速、停准等动作，起升的载货台回原位动作）；

3 堆垛机取货作业（其中包括伸叉、叉体到位、微升、微升到位、回叉、回叉对中等动作），取货完成，还需要发给输送机一个取货完成指令，以便输送机释放占位；

4 堆垛机运行到指定位置（包括水平位置和高度位置）；

5 堆垛机检查货位是否有货（如有货则报故障）；

6 堆垛机放货作业（其中包括伸叉、叉体到位、微降、微降到位、回叉、回叉对中等动作）；

7 堆垛机待机。

一个完整的出库环节包括：

1 接受监控系统的出库请求（在一个队列里的第一条指令）；

2 堆垛机达到预定货位位置（其中包括运行的加速、运行、减速、停准等动作，起升的载货台要求同步运动到预定位置）；

3 堆垛机检查货位是否有货（如无货则报故障）；

4 堆垛机取货作业（其中包括伸叉、叉体到位、微升、微升到位、回叉、回叉对中等动作）；

5 堆垛机运行到指定出库口位置（包括水平位置和载货台高度位置），有时，一个巷道有多个出库口。因此，指定出库口非常重要；

6 堆垛机向输送机系统发出卸货申请，输送机即刻回复是否可以卸货；

7 当允许放货时，堆垛机执行放货作业（其中包括伸叉、叉体到位、微降、微降到位、回叉、回叉对中等动作）；

8 堆垛机待机。

在整个作业循环中，堆垛机要求时刻监控货物是否在运行中超差。如果发现超差，将立即停止运行，并报故障。

对于堆垛机系统来说，每个控制系统与监控系统的交互并不是完全一样的。有的是将整个作业循环作为一个事务来处理，这样交互的内容就很少；有的是将整个循环划分为多个小循环和多个小事务，交互的情形就比较多。总体来看，各有优缺点。

输送机监控系统

相对来说，输送机监控系统要简单一些。这是由输送机的功能简单决定的。在输送阶段，几乎没有什么需要监控，一切按照内部逻辑运行，只是在出现故障时需要处理。而在分流段，则需要根据系统规划的路线或外部的条形码信息决定分流路线。但输送机也有复杂的地方，如条码的识别就是一个问题。系统不仅要求识别要准确，而且要求快捷，但现实是这两点都难以做到。

穿梭车监控系统

穿梭车的监控有点类似于堆垛机，但比堆垛机要简单一些，主要是没有载货台的控制，也没有货叉作业（注：有些穿梭车采用货叉）。

图形显示系统

监控系统的另一工作是图形显示，可以安排专门的计算机系统完成。

一个好的图形显示可以观看到整个中心的作业情况，对于日常维护是非常重要的。