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1.背景
轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)倉儲(chǔ)初始形態(tài)為基本的進(jìn)銷存（進(jìn)銷存軟件主要關(guān)注庫存、采購和銷售的管理，而WMS專注于倉庫內(nèi)部的物料搬運(yùn)、存儲(chǔ)和分揀等操作；前者解決的是管貨的能力，后者是在前者的基礎(chǔ)之上對(duì)倉庫的作業(yè)進(jìn)行過程指導(dǎo)和規(guī)范）系統(tǒng)，初始形態(tài)定位于質(zhì)檢系統(tǒng)中的倉儲(chǔ)模塊；因此也只是承擔(dān)的比較固定和簡單的實(shí)物進(jìn)銷存過程，沒有其他決策性、流程性等能力。初始形態(tài)下只運(yùn)營著自營少數(shù)站點(diǎn)，庫存量也是在一個(gè)人工能處理的量級(jí)；但隨著業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，帶來回收入倉貨物量的持續(xù)增長，系統(tǒng)操作效率正面臨著日益嚴(yán)重的瓶頸挑戰(zhàn)。
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1.1 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)倉介紹
基于上述背景我們開發(fā)了全新的WMS系統(tǒng)，有別于進(jìn)銷存系統(tǒng)；轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)WMS系統(tǒng)在WMS標(biāo)準(zhǔn)上設(shè)計(jì)了更加適合二手商品的流程和管理模式，自此轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)倉告別了效率低下、功能單一的進(jìn)銷存系統(tǒng)，邁向了打造更智能、更WMS標(biāo)準(zhǔn)倉庫的新篇章。在這一進(jìn)程中，自動(dòng)化設(shè)備的引入至關(guān)重要；在系統(tǒng)流程優(yōu)化的配合下它將提高倉庫運(yùn)營效率、降低人力成本，并實(shí)現(xiàn)了作業(yè)模式大跨越。
1.2 作業(yè)模式演變
隨著轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)快速發(fā)展，對(duì)履約倉儲(chǔ)的效率以及準(zhǔn)確性提出了更高的要求；在系統(tǒng)流程優(yōu)化迭代和引入輔助硬件設(shè)備的幫助下，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)倉實(shí)現(xiàn)了作業(yè)模式的三大跨越。
上圖涉及名詞解釋如下：
- PDA：手持終端設(shè)備（安卓系統(tǒng)）。
- DPS：亮燈電子貨架。
- 流水線：生產(chǎn)組織方式，將作業(yè)流程按流水線化串聯(lián)。
- AGV：AGV智能搬運(yùn)機(jī)器人。
- 輸送線：不間斷運(yùn)輸貨物的傳送帶。
從紙單走向無紙化、無人化的轉(zhuǎn)變過程中，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)建設(shè)了自己的設(shè)備控制系統(tǒng)（WCS）。
2.設(shè)備控制系統(tǒng)（WCS）
WMS系統(tǒng)主要聚焦的是業(yè)務(wù)相關(guān)的流程中，屬于軟件層的BS架構(gòu)系統(tǒng)；但是引入自動(dòng)化硬件勢必需要和硬件層打交道，那這就需要有對(duì)接和控制硬件的系統(tǒng)；參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此我們引入了設(shè)備控制系統(tǒng)，簡稱WCS（后文用此稱呼）。
2.1 系統(tǒng)架構(gòu)
WCS是介于WMS系統(tǒng)和PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)之間的管理控制系統(tǒng)。一方面，WCS系統(tǒng)與WMS系統(tǒng)進(jìn)行交互信息，接受WMS系統(tǒng)指令，并將其發(fā)送給PLC系統(tǒng)，從而驅(qū)動(dòng)產(chǎn)線產(chǎn)生相應(yīng)操作。另一方面，它將PLC系統(tǒng)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反映，并提供對(duì)PLC系統(tǒng)和產(chǎn)線的接口調(diào)試。下圖為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)WCS架構(gòu)圖：
2.2 通信協(xié)議
WCS對(duì)接的硬件設(shè)備對(duì)通信的支持形式各異，因此WCS系統(tǒng)目前采用的通信協(xié)議有如下幾類，以下詳細(xì)闡述各協(xié)議的應(yīng)用場景。
2.2.1 HTTP
HTTP超文本傳輸協(xié)議作為互聯(lián)網(wǎng)基石，HTTP本身應(yīng)用十分普及和適用。在WCS對(duì)接的硬件中，主要應(yīng)用于軟硬件交互簡單、硬件廠商支持HTTP的設(shè)備；例如：倉庫中使用的分揀滑道（一種用來根據(jù)商品屬性分撥到不同的出口的設(shè)備），從交互形式來看，分揀滑道只需要請(qǐng)求一次后臺(tái)接口即可完成作業(yè)。
交互流程：拍照掃碼 -> 請(qǐng)求商品出口 -> 執(zhí)行分撥
2.2.2 SSE
SSE是一種在基于瀏覽器的WEB應(yīng)用程序中僅從服務(wù)器向客戶端發(fā)送文本消息的技術(shù)，是基于HTTP協(xié)議中的持久連接，作為HTML5套件推出的輕量級(jí)長連接協(xié)議。主要的應(yīng)用是只有服務(wù)端給客戶端推送的場景；例如：自動(dòng)領(lǐng)取并打印揀貨任務(wù)（在WMS作業(yè)流程中，需要根據(jù)揀貨狀態(tài)自動(dòng)打印揀貨單），該場景下，打印機(jī)服務(wù)作為客戶端需根據(jù)業(yè)務(wù)流程自動(dòng)執(zhí)行打印任務(wù)；除了定時(shí)輪訓(xùn)方式外，SSE在此種場景下更加得心應(yīng)手。
2.2.3 WebSocket
WebSocket是HTML5標(biāo)準(zhǔn)下推出的一種新的協(xié)議，主要特性是實(shí)現(xiàn)了客戶端和服務(wù)端的全雙工通信。作為全雙工的通信協(xié)議，它允許請(qǐng)求的雙方互相發(fā)送數(shù)據(jù)。根據(jù)這個(gè)特性，在倉的應(yīng)用中主要應(yīng)用于WCS和硬件需雙向通信的場景；由于部分硬件支持的調(diào)用方式只有有線連接，為了達(dá)到服務(wù)端云端控制，因此我們提供了本地的WebSocket客戶端用于本地化硬件連接云端。例如：亮燈電子貨架（帶有亮燈能力的存貨貨架），除了服務(wù)端給電子貨架推送亮燈指令外，還需要關(guān)注亮燈指令執(zhí)行的結(jié)果。
在WebSocket長連接應(yīng)用的場景中，針對(duì)長連接遇到的部分問題，我們的解決方案如下：
- WebSocket客戶端熱備；部分場景下，長連接客戶端需要保持高可用；故針對(duì)這類場景采取的做法是，將本地的兩臺(tái)物理機(jī)通過Keepalived實(shí)現(xiàn)多機(jī)熱備，并提供VIP對(duì)外提供服務(wù)；流程如下圖：
- WebSocket消息丟失；針對(duì)長連接消息丟失的場景已經(jīng)處理策略如下圖：
- WebSocket心跳重連實(shí)現(xiàn)；連接通道空閑定時(shí)心跳，超時(shí)重連。如下圖：
2.2.4 TCP
TCP協(xié)議的應(yīng)用場景主要是部分廠商提供的控制程序僅支持TCP；例如：某康廠家的拍照攝像頭，該攝像頭在WMS應(yīng)用場景是在出庫流水線負(fù)責(zé)記錄訂單的出庫時(shí)間；包裹經(jīng)過傳送帶到達(dá)攝像頭的拍照區(qū)域后，攝像頭會(huì)自動(dòng)進(jìn)行拍照留存并上傳關(guān)鍵數(shù)據(jù)到WCS。
2.3 系統(tǒng)監(jiān)控
WebSocket長連接客戶端監(jiān)控頁面如下圖，該頁面能對(duì)所有WebSocket長連接客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)控以及實(shí)時(shí)硬件配置。
WebSocket長連接消息監(jiān)控頁面如下，在接入公司Prometheus監(jiān)控體系后，可以對(duì)WebSocket長連接的消息丟失量、消息重試數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警。
3.設(shè)備賦能業(yè)務(wù)
上文描述了我們在WCS所對(duì)接的硬件類型以及采用的協(xié)議，那這些硬件具體是如何為我們業(yè)務(wù)賦能？接下來我們看看設(shè)備在WMS流程中的落地（下文中的設(shè)備名稱可參考1.2.1）。
3.1 入庫業(yè)務(wù)
入庫業(yè)務(wù)指的是商品上架到系統(tǒng)的貨位上并產(chǎn)生庫存的流程，其主要流程：掃描商品條碼 -> 選擇上架貨位 -> 輸入上架數(shù)量 -> 發(fā)布庫存；從這個(gè)流程分析，需要人為操作的是前三個(gè)階段；針對(duì)這三個(gè)階段，我們的設(shè)備在不同的作業(yè)模式應(yīng)用如下：
從上表中可以看出，隨著作業(yè)模式的自動(dòng)化程度的提高，需要人工操作的步驟越來越少，那隨之操作的效率也就越來越高。
3.2 出庫業(yè)務(wù)
出庫業(yè)務(wù)指的是商品執(zhí)行出庫發(fā)貨任務(wù)并扣減庫存的流程，其人工操作主要流程：揀貨 -> 播種 -> 復(fù)核；對(duì)于這三個(gè)節(jié)點(diǎn)我們分別增加了對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備，下面是不同模式下的對(duì)比：
- 揀貨
- 播種
- 出庫-復(fù)核
3.3 其他
除了上述的嵌入到流程中的設(shè)備外，還有部分設(shè)備是完全本地化部署；也就是和系統(tǒng)沒有交互一些硬件，在某些場景也能輔助系統(tǒng)的流程做到又準(zhǔn)又快。以下應(yīng)用的部分硬件及其應(yīng)用描述：
3.3.1 異常剔除擋板
應(yīng)用場景為：在自動(dòng)化出庫流水線中，會(huì)存在部分硬件故障導(dǎo)致的出庫單據(jù)未正常流轉(zhuǎn)；這類異常數(shù)據(jù)在經(jīng)過異常剔除擋板掃描頭時(shí)，會(huì)被自動(dòng)推出正常流水線，交由倉庫人員人工處理。
3.3.2 自動(dòng)包裝機(jī)
在出庫人員操作了出庫復(fù)核流程后，商品和其他發(fā)貨單配件都已經(jīng)放置到包裹中；這時(shí)候只需要將包裹放置在流水線上，包裹就會(huì)自動(dòng)打包并傳遞到物流攬收處。
4.總結(jié)
隨著轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)的快速增長，對(duì)倉儲(chǔ)能力的要求也日益提高。為此，我們在整個(gè)流程中引入了自動(dòng)化設(shè)備，并有針對(duì)性地優(yōu)化了系統(tǒng)策略，強(qiáng)化了軟硬件的結(jié)合，以更好地支持業(yè)務(wù)發(fā)展。本文旨在分享轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)倉儲(chǔ)在充分考慮自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建WCS系統(tǒng)的思路及自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。
5.參考鏈接
- ??https://en.wikipedia.org/wiki/Warehouse_management_system??
- ??https://zhuanlan.zhihu.com/p/29401678?utm_source=wechat_session??
關(guān)于作者 ：涂志武 履約業(yè)務(wù)中臺(tái)研發(fā)
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