轉轉倉儲自動化系統實踐

來源：轉轉技術

• 1、背景

• 1.1、轉轉倉介紹
• 1.2、作業模式演變

• 2、裝置控制系統（WCS）

• 2.1、系統架構
• 2.2、通訊協議
• 2.2.1、HTTP
• 2.2.2、SSE
• 2.2.3、WebSocket
• 2.2.4、TCP
• 2.3、系統監控

• 3、裝置賦能流程

• 3.1、入庫業務
• 3.2、出庫業務
• 3.3、其他
• 3.3.1、異常剔除擋板
• 3.3.2、自動包裝機

• 4、總結

• 5、參考連結

1.背景

轉轉倉儲初始形態為基本的進銷存（進銷存軟體主要關注庫存、採購和銷售的管理，而WMS專注於倉庫內部的物料搬運、儲存和分揀等操作；前者解決的是管貨的能力，後者是在前者的基礎之上對倉庫的作業進行過程指導和規範）系統，初始形態定位於質檢系統中的倉儲模組；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

基於上述背景我們開發了全新的WMS系統，有別於進銷存系統；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，邁向了打造更智慧、更先進的WMS標準倉庫的新篇章。在這一程式中，自動化裝置的引入至關重要；在系統流程最佳化的配合下它將提高倉庫運營效率、降低人力成本，並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；在系統流程最佳化迭代和引入輔助硬體裝置的幫助下，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：手持終端裝置（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智慧搬運機器人。
• 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，轉轉建設了自己的裝置控制系統（WCS）。

2.裝置控制系統（WCS）

WMS系統主要聚焦的是業務相關的流程中，屬於軟體層的BS架構系統；但是引入自動化硬體勢必需要和硬體層打交道，那這就需要有對接和控制硬體的系統；參考行業標準，因此我們引入了裝置控制系統，簡稱WCS（後文用此稱呼）。

2.1 系統架構

WCS是介於WMS系統和PLC（可程式設計邏輯控制器）系統之間的管理控制系統。一方面，WCS系統與WMS系統進行互動資訊，接受WMS系統指令，並將其傳送給PLC系統，從而驅動產線產生相應操作。另一方面，它將PLC系統的狀態及資料實時反映，並提供對PLC系統和產線的介面除錯。下圖為轉轉WCS架構圖：

2.2 通訊協議

WCS對接的硬體裝置對通訊的支援形式各異，因此WCS系統目前採用的通訊協議有如下幾類，以下詳細闡述各協議的應用場景。

2.2.1 HTTP

HTTP超文字傳輸協議作為網際網路基石，HTTP本身應用十分普及和適用。在WCS對接的硬體中，主要應用於軟硬體互動簡單、硬體廠商支援HTTP的裝置；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裝置），從互動形式來看，分揀滑道只需要請求一次後臺介面即可完成作業。

互動流程：拍照掃碼 -> 請求商品出口 -> 執行分撥

2.2.2 SSE

SSE是一種在基於瀏覽器的WEB應用程式中僅從伺服器向客戶端傳送文字訊息的技術，是基於HTTP協議中的持久連線，作為HTML5套件推出的輕量級長連線協議。主要的應用是隻有服務端給客戶端推送的場景；例如：自動領取並列印揀貨任務（在WMS作業流程中，需要根據揀貨狀態自動列印揀貨單），該場景下，印表機服務作為客戶端需根據業務流程自動執行列印任務；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訊。作為全雙工的通訊協議，它允許請求的雙方互相傳送資料。根據這個特性，在倉的應用中主要應用於WCS和硬體需雙向通訊的場景；由於部分硬體支援的呼叫方式只有有線連線，為了達到服務端雲端控制，因此我們提供了本地的WebSocket客戶端用於本地化硬體連線雲端。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長連線應用的場景中，針對長連線遇到的部分問題，我們的解決方案如下：

• WebSocket客戶端熱備；部分場景下，長連線客戶端需要保持高可用；故針對這類場景採取的做法是，將本地的兩臺物理機透過Keepalived實現多機熱備，並提供VIP對外提供服務；流程如下圖：

• WebSocket訊息丟失；針對長連線訊息丟失的場景已經處理策略如下圖：

• WebSocket心跳重連實現；連線通道空閒定時心跳，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式僅支援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後，攝像頭會自動進行拍照留存並上傳關鍵資料到WCS。

2.3 系統監控

WebSocket長連線客戶端監控頁面如下圖，該頁面能對所有WebSocket長連線客戶端進行實時狀態的監控以及實時硬體配置。WebSocket長連線訊息監控頁面如下，在接入公司Prometheus監控體系後，可以對WebSocket長連線的訊息丟失量、訊息重試數等指標進行實時監控預警。

3.裝置賦能業務

上文描述了我們在WCS所對接的硬體型別以及採用的協議，那這些硬體具體是如何為我們業務賦能？接下來我們看看裝置在WMS流程中的落地（下文中的裝置名稱可參考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併產生庫存的流程，其主要流程：掃描商品條碼 -> 選擇上架貨位 -> 輸入上架數量 -> 釋出庫存；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，我們的裝置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並扣減庫存的流程，其人工操作主要流程：揀貨 -> 播種 -> 複核；對於這三個節點我們分別增加了對應的自動化裝置，下面是不同模式下的對比：

• 揀貨

• 播種

• 出庫-複核

3.3 其他

除了上述的嵌入到流程中的裝置外，還有部分裝置是完全本地化部署；也就是和系統沒有互動一些硬體，在某些場景也能輔助系統的流程做到又準又快。以下應用的部分硬體及其應用描述：

3.3.1 異常剔除擋板

應用場景為：在自動化出庫流水線中，會存在部分硬體故障導致的出庫單據未正常流轉；這類異常資料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複核流程後，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，包裹就會自動打包並傳遞到物流攬收處。

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裝置，並有針對性地最佳化了系統策略，強化了軟硬體的結合，以更好地支援業務發展。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裝置應用實踐的經驗。

5.參考連結