1.背景

轉轉倉儲初始形態為基本的進銷存（進銷存軟件主要關注庫存、采購和銷售的管理，而WMS專注于倉庫內部的物料搬運、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之上對倉庫的作業進行過程指導和規范）系統，初始形態定位于質檢系統中的倉儲模塊；因此也只是承擔的比較固定和簡單的實物進銷存過程，沒有其他決策性、流程性等能力。初始形態下只運營著自營少數站點，庫存量也是在一個人工能處理的量級；但隨著業務的快速發展，帶來回收入倉貨物量的持續增長，系統操作效率正面臨著日益嚴重的瓶頸挑戰。

1.1 轉轉倉介紹

基于上述背景我們開發了全新的WMS系統，有別于進銷存系統；轉轉WMS系統在WMS標準上設計了更加適合二手商品的流程和管理模式，自此轉轉倉告別了效率低下、功能單一的進銷存系統，邁向了打造更智能、更先進的WMS標準倉庫的新篇章。在這一進程中，自動化設備的引入至關重要；在系統流程優化的配合下它將提高倉庫運營效率、降低人力成本，并實現了作業模式大跨越。

1.2 作業模式演變

隨著轉轉業務快速發展，對履約倉儲的效率以及準確性提出了更高的要求；在系統流程優化迭代和引入輔助硬件設備的幫助下，轉轉倉實現了作業模式的三大跨越。

上圖涉及名詞解釋如下：

• PDA：手持終端設備（安卓系統）。
• DPS：亮燈電子貨架。
• 流水線：生產組織方式，將作業流程按流水線化串聯。
• AGV：AGV智能搬運機器人。
• 輸送線：不間斷運輸貨物的傳送帶。

從紙單走向無紙化、無人化的轉變過程中，轉轉建設了自己的設備控制系統（WCS）。

2.設備控制系統（WCS）

WMS系統主要聚焦的是業務相關的流程中，屬于軟件層的BS架構系統；但是引入自動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；參考行業標準，因此我們引入了設備控制系統，簡稱WCS（后文用此稱呼）。

2.1 系統架構

WCS是介于WMS系統和PLC（可編程邏輯控制器）系統之間的管理控制系統。一方面，WCS系統與WMS系統進行交互信息，接受WMS系統指令，并將其發送給PLC系統，從而驅動產線產生相應操作。另一方面，它將PLC系統的狀態及數據實時反映，并提供對PLC系統和產線的接口調試。下圖為轉轉WCS架構圖：

2.2 通信協議

WCS對接的硬件設備對通信的支持形式各異，因此WCS系統目前采用的通信協議有如下幾類，以下詳細闡述各協議的應用場景。

2.2.1 HTTP

HTTP超文本傳輸協議作為互聯網基石，HTTP本身應用十分普及和適用。在WCS對接的硬件中，主要應用于軟硬件交互簡單、硬件廠商支持HTTP的設備；例如：倉庫中使用的分揀滑道（一種用來根據商品屬性分撥到不同的出口的設備），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。

交互流程：拍照掃碼 -> 請求商品出口 -> 執行分撥

2.2.2 SSE

SSE是一種在基于瀏覽器的WEB應用程序中僅從服務器向客戶端發送文本消息的技術，是基于HTTP協議中的持久連接，作為HTML5套件推出的輕量級長連接協議。主要的應用是只有服務端給客戶端推送的場景；例如：自動領取并打印揀貨任務（在WMS作業流程中，需要根據揀貨狀態自動打印揀貨單），該場景下，打印機服務作為客戶端需根據業務流程自動執行打印任務；除了定時輪訓方式外，SSE在此種場景下更加得心應手。

2.2.3 WebSocket

WebSocket是HTML5標準下推出的一種新的協議，主要特性是實現了客戶端和服務端的全雙工通信。作為全雙工的通信協議，它允許請求的雙方互相發送數據。根據這個特性，在倉的應用中主要應用于WCS和硬件需雙向通信的場景；由于部分硬件支持的調用方式只有有線連接，為了達到服務端云端控制，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），除了服務端給電子貨架推送亮燈指令外，還需要關注亮燈指令執行的結果。

在WebSocket長連接應用的場景中，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通過Keepalived實現多機熱備，并提供VIP對外提供服務；流程如下圖：

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

• WebSocket心跳重連實現；連接通道空閑定時心跳，超時重連。如下圖：

2.2.4 TCP

TCP協議的應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應用場景是在出庫流水線負責記錄訂單的出庫時間；包裹經過傳送帶到達攝像頭的拍照區域后，攝像頭會自動進行拍照留存并上傳關鍵數據到WCS。

2.3 系統監控

WebSocket長連接客戶端監控頁面如下圖，該頁面能對所有WebSocket長連接客戶端進行實時狀態的監控以及實時硬件配置。

WebSocket長連接消息監控頁面如下，在接入公司Prometheus監控體系后，可以對WebSocket長連接的消息丟失量、消息重試數等指標進行實時監控預警。

3.設備賦能業務

上文描述了我們在WCS所對接的硬件類型以及采用的協議，那這些硬件具體是如何為我們業務賦能？接下來我們看看設備在WMS流程中的落地（下文中的設備名稱可參考1.2.1）。

3.1 入庫業務

入庫業務指的是商品上架到系統的貨位上并產生庫存的流程，其主要流程：掃描商品條碼 -> 選擇上架貨位 -> 輸入上架數量 -> 發布庫存；從這個流程分析，需要人為操作的是前三個階段；針對這三個階段，我們的設備在不同的作業模式應用如下：

從上表中可以看出，隨著作業模式的自動化程度的提高，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 出庫業務

出庫業務指的是商品執行出庫發貨任務并扣減庫存的流程，其人工操作主要流程：揀貨 -> 播種 -> 復核；對于這三個節點我們分別增加了對應的自動化設備，下面是不同模式下的對比：

• 揀貨

• 播種

• 出庫-復核

3.3 其他

除了上述的嵌入到流程中的設備外，還有部分設備是完全本地化部署；也就是和系統沒有交互一些硬件，在某些場景也能輔助系統的流程做到又準又快。以下應用的部分硬件及其應用描述：

3.3.1 異常剔除擋板

應用場景為：在自動化出庫流水線中，會存在部分硬件故障導致的出庫單據未正常流轉；這類異常數據在經過異常剔除擋板掃描頭時，會被自動推出正常流水線，交由倉庫人員人工處理。

3.3.2 自動包裝機

在出庫人員操作了出庫復核流程后，商品和其他發貨單配件都已經放置到包裹中；這時候只需要將包裹放置在流水線上，包裹就會自動打包并傳遞到物流攬收處。

4.總結

隨著轉轉業務的快速增長，對倉儲能力的要求也日益提高。為此，我們在整個流程中引入了自動化設備，并有針對性地優化了系統策略，強化了軟硬件的結合，以更好地支持業務發展。本文旨在分享轉轉倉儲在充分考慮自身業務特點的基礎上，構建WCS系統的思路及自動化設備應用實踐的經驗。

5.參考鏈接

• ??https://en.wikipedia.org/wiki/Warehouse_management_system??
• ??https://zhuanlan.zhihu.com/p/29401678?utm_source=wechat_session??

關于作者 ：涂志武 履約業務中臺研發