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轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)倉儲自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)踐

開發(fā) 項(xiàng)目管理
隨著轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)快速發(fā)展,對履約倉儲的效率以及準(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。

1.背景

轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)倉儲初始形態(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;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)。

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、更先進(jìn)的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,對履約倉儲的效率以及準(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。

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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:

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2.2 通信協(xié)議

WCS對接的硬件設(shè)備對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,分揀滑道只需要請求一次后臺接口即可完成作業(yè)。

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交互流程:拍照掃碼 -> 請求商品出口 -> 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。

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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。

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在WebSocket長連接應(yīng)用的場景中,針對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;故針對這類場景采取的做法是,將本地的兩臺物理機(jī)通過Keepalived實(shí)現(xiàn)多機(jī)熱備,并提供VIP對外提供服務(wù);流程如下圖:

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  • WebSocket消息丟失;針對長連接消息丟失的場景已經(jīng)處理策略如下圖:

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  • 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:

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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,攝像頭會自動(dòng)進(jìn)行拍照留存并上傳關(guān)鍵數(shù)據(jù)到WCS。

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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。

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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。

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3.設(shè)備賦能業(yè)務(wù)

上文描述了我們在WCS所對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:

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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;對于這三個(gè)節(jié)點(diǎn)我們分別增加了對應(yīng)的自動(dòng)化設(shè)備,下面是不同模式下的對比:

  • 揀貨

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  • 播種

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  • 出庫-復(fù)核

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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,對倉儲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

關(guān)于作者 :涂志武 履約業(yè)務(wù)中臺研發(fā)

責(zé)任編輯:武曉燕 來源: 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)技術(shù)
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