WCS是什么？WCS是仓库控制系统的全面解释
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2024-11-29
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WCS是仓库控制系统(Warehouse Control System) 的缩写，是介于WMS系统和PLC系统之间的一
智能仓储是物流过程的一个环节。智能仓储有效提升整体仓库作业效率，保证了货物仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，并可方便地对库存货物的批次、保质期等进行管理，减少呆滞料的产生，提升库存周转率，从而大大提升仓库的信息化、智能化、自动化水平，为企业创造更多利润。（来源：Soo56）
而在智能仓储中，其数字化信息管理主要是集中在中间层WCS和上层WMS，今天我们一起深入的了解一下WCS系统以及其在智能仓储中发挥着怎样的作用。
什么是WCS
WCS是仓库控制系统(Warehouse Control System) 的缩写，是介于WMS系统和PLC系统之间的一层管理控制系统，可以有效协调各种物流设备如输送机、堆垛机、穿梭车以及机器人、分拣机、电子标签、AGV等物流设备之间的运行，主要通过任务引擎和消息引擎，优化分解任务、分析执行路径，为上层系统的调度指令提供执行保障和优化，实现对各种设备系统接口的集成、统一调度和监控。
WCS系统的组成
通信模块：包括与上层系统通信的接口、与下层设备和子系统的通信方式。
数据库模块：存储任务状态、任务规则、运行日志等。
任务引擎：决定 WCS 的运行方式。
WCS的架构
WCS系统的整体架构采用四层结构自上至下进行构建，分别为应用层、服务层、功能层和数据层。
应用层：应用层负责用户界面的呈现和数据信息的显示，以及部分控制功能的入口，不对业务逻辑或数据操作进行处理。应用层主要针对UI进行设计和客户端开发，实现用户和业务流程及后端数据的接入及交互。
服务层：与设备的通讯需要搭建PLC通讯服务，完成PLC状态信息的读取和操作指令的写入；数据库访问服务完成系统内部管理和控制信息的记录及读取；可视化看板的实现需要具备资源文件读写和加载服务；WCS与外部上层管理系统（WMS、ERP、MOM、MES 等）或控制系统（PDA、RFID、PAD、LED等）进行信息交互和指令下达，通过外部系统接口完成服务。
在任务分解的过程中，结合自身设备和现场物流环境的特点，将堆垛机、传输线、AGV的任务作为一个完整任务的三个独立单元，根据实际情况进行组合和协调。在设备调试和用户后期使用过程中，对WCS系统功能和性能展开了测试与分析，通过用户真实使用环境下的实际操作和编写测试用例方式相结合进行测试，针对用户体验进行了部分优化和调整。服务层针对PLC信息获取的服务以PLC通讯服务作为基础，针对具体功能流程服务进行自主开发，包括PLC通讯、路径规划、任务生成和分解、入库单据服务、库位存储服务、电子标签服务等功能。将上述功能进行整合并形成通用功能服务，整体层次以功能流程为基本单位，针对具体业务进行开发。该过程需要使用服务的通信组件，使每个服务将自己提供给其他服务使用。
功能层：结合具体的业务逻辑，针对特定的设备任务进行操作，负责对访问服务调用的数据模型进行处理，完成数据的管理和应用功能的实现。该层主要完成核心业务功能，同时将设备控制动作进行串联，完成设备与软件功能的交互，针对不同的功能需求进行逻辑处理和指令响应。根据客户的需求和设备的动作流程，按照设备的每个独立结构和功能单元进行模块划分，控制输送线和堆垛机运动的模块为内部传输模块；控制外形检测、称重的部分为检测模块；控制AGV的模块为搬运模块。
数据层：针对PLC状态点进行数据采集，创建持久化的数据模型，供服务访问和功能调用。针对数据库对象实体进行存储和管理，完成编程对象和数据库表之间的映射。数据层是系统数据访问与操作的接口，包括数据库存储和资源文件的存储等。数据库采用SQL Server搭建，并利用Redis进行缓存和远程字典服务。针对两种数据库的操作进行通用化封装，形成数据库操作组件，供各个功能模块进行调用。
WCS功能
实时通讯：WCS与WMS实时通讯，进行信息交互。
实时控制：WCS系统与自动化设备进行实时控制。
设备监控：WCS系统获取自动化设备的反馈信息，获取任务执行情况以及自动化设备的状态。
故障预警：WCS及时获取物流设备的故障预警状态，在系统界面进行预警。
WCS功能模块
WCS实现仓库的出入库、调拨、库存转移和库存盘点等日常业务都能够稳定、高效地进行，并能够应对多用户协同使用和任务交叉排序的情况，促进了客户的信息化建设和智能生产。
系统管理：包括用户角色创建及账号密码管理，角色权限分配及配置，系统出入库操作日志记录及查询，设备报警记录浏览及检索，针对出入库频次、 料箱使用频次、设备报警频次等数据的统计图表。
基础管理：包括用户管理、角色管理、权限管理。用户管理对系统用户的基本信息进行增、删、改、查，超级管理员账户可对普通操作用户进行管理，普通操作用户可对自己的密码进行修改。角色管理可使管理员对普通用户的角色进行划分和分配，如管理员、操作员、审计员等。权限管理结合角色管理进行用户行为的限制和归类，如托盘的使用权限分配、操作功能入口的可进入限制等。
库位管理：是对当前自动化立体仓库所有库位进行序列化生成和管理，对其他设备外部的平库货架、虚拟货区进行定义和划分，釆用统一的编码规则进行界定和标识。在推荐入库货位时，根据每个货位的状态和位置，可以配合AGV及堆垛机完成路线优化。结合用户权限，可针对库位进行用户分配、状态变化，通过“禁用”和“启用”功能来规定某货位是否能放置托盘，通过“冻结”和“解冻”功能来规定某托盘是否能用于出入库操作。
设备监控模块：包括整体布局俯视动态图，堆垛机水平移动实时位置监控，提升机实时高度显示，控制模式显示，仓库存储空间分布，料箱或托盘状态，以及部分关键PLC状态点显示。设备监控实现针对当前任务队列的显示、所有硬件设备实时状态的显示、用户操作轨迹的实时显示、物流设备整体运动状态的可视化。得益于本设计架构的良好兼容性，在整体可视化系统的实现方式选择时，既可采用二维也可采用三维的方式进行开发。由于本项目涉及的堆垛机较多，且堆垛机兼顾巷道较多，故采用二维俯视图的方式进行展示，用户可观测到每个硬件设备的实时位置和移动速度。手动出入库任务的发起，对巷道进行封锁，控制输送机进行移动，对设备报警进总体恢复。
参数设置模块：包括货位初始化及禁用操作，料箱或托盘的初始化及冻结操作，PLC通讯必要参数配置和数据库服务必要参数设置等。
任务调度模块：对上游系统发送的自动出入库任务及自身发起的手动出入库任务生成队列，并按照插入优先级进行排序，如设备发生报警，可对队列进行刷新和清空等操作。任务管理包括任务的生成、插入、排序、删除、转化等。根据任务操作类型的不同和涉及的硬件设备不同，进行整体任务的串联和调度。在每一条任务生成时，对当前时间进行序列化，并在当前数据库中最新任务的基础上进行追加，生成流水号与当前任务绑定，从而保证任务的唯一性。如遇到出库任务为内侧料箱，需要将外侧料箱首先进行转储，则生成一条转储类型的子任务，同当前父任务一同插入任务队列，队列中所有任务根据优先级进行排序。AGV管理分为AGV调度、工作站管理、接驳点管理等。通过WEB API方式进行通讯，实现点位部署、AGV配置、搬运任务生成与调度、整体日志管理等功能。
系统接口模块：WCS可根据实际需求接入扫描枪、RFID、PDA等众多周边设备，接口对接方式众多，支持市面主流的数据对接方式，例如：WebServices数据库中间表、SOCKET、REST、HTTP协议等，并可根据客户实际需求完成数据及功能接口的定制开发。
WCS功能实现任务调度模块:对上游系统发送的自动出入库任务及自身发起的手动出入库任务生成队列，并按照插入优先级进行排序，如设备发生报警，可对队列进行刷新和清空等操作。
手动控制模块:包括手动岀入库任务的发起，对巷道进行封锁，控制输送机进行移动,对设备报警进 行总体恢复。
WCS系统与WMS的关系
WCS系统与WMS系统进行交互信息，接受WMS系统指令，并将其发送给PLC系统，从而驱动产线产生相应机械动作。另一方面，它将PLC系统的状态及数据实时反映在界面上，并提供对PLC系统和产线的手动调试接口。如果把WMS比做人的大脑，那WCS就是人的神经系统。
WMS+WCS后的变化
1、降低经验依赖，减少工作量
标准化的仓库业务流程，既降低了对人的操作难度要求，又能辅助人员完成各种仓库作业。
比如：人员无需记录库内每个货位分区，也不需要记住每个物料放在哪个位置，也不需要自己去思考拣选时该先做哪一个订单行，也不需要考虑自己该怎么去完成，这些WMS系统都会进行提示和指示的。
2、控制设备作业
在智能仓储中，有很多智能设备的，比如AGV小车、智能叉车、RFID电子标签、搬运设备和输送设备等等，而这些设备是由WCS来控制。通过WMS系统下达作业指令到WCS中，WCS便会控制这些设备进行作业。而如果设备出现故障和异常后，可以在直接在以虚拟化的形式直接呈现给维护人员，便于设备的及时恢复和维护。
3、作业信息可追溯
WMS系统通过条码、RFID等介质，再利用各类传感器对物料的作业数据进行扫描信息采集后，会实时同步到WMS系统以供查看，并会形成操作记录，方便后续进行追溯。
4、自动判断物料存放储位
通过WMS系统的策略管理，物料的存放位置、下架位置都是WMS系统提前设定好的条件下存放的，这样一来，既可以快速合理摆放好不同种类、大小、规格的物料，又能提升仓库空间使用率。
5、合理区分设备与人工处理工作
WMS系统将从收货、验货、入库一直到出库发货，所有的环节都被拆分成一步步的逻辑关系嵌套。对于自动化设备负责的物料处理，则一定按照严格的程序执行；对于需要人工处理的，信息系统也会将其拆分成可执行的单个步骤供人员依据执行。
6、提升仓库的处理量
通过WMS系统和WCS的组合应用，可以快速处理入库、出库、调拨、盘点等作业，在减少仓库作业人员及工作时间、提高人均作业量的情况下，也能提高仓库作业的准确率，提高了仓库处理的业务量。
通过智能仓储的应用，借助条码化和智能化技术手段，实现仓库作业条码化、作业过程透明化、库存管理精准化、数据采集自动化和仓库信息集成化，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的仓库协同管理平台。
WCS在智能仓储的作用
全自动智能优化物流动线，物流设备自行执行出入库任务；
三维方式显示仓库货位；
实现自动数据采集，实时监控物流设备情况，如运行速度、运行状态、剩余电量等，并提醒做出迅速处理；
远程终端如手机等可通过Internet 网络直接连接到物流设备中，进行数据读取和设备指令的发送、故障检测和故障排除。
