转转仓储自动化系统实践

见贤思齐

1、背景1.1、转转仓介绍1.2、作业模式演变2、设备控制系统（WCS）2.1、系统架构2.2、通信协议2.2.1、HTTP2.2.2、SSE2.2.3、WebSocket2.2.4、TCP2.3、系统监控3、设备赋能流程3.1、入库业务3.2、出库业务3.3、其他3.3.1、异常剔除挡板3.3.2、自动包装机4、总结5、参考链接1.背景转转仓储初始形态为基本的进销存（进销存软件主要关注库存、采购和销售的管理，而WMS专注于仓库内部的物料搬运、存储和分拣等操作；前者解决的是管货的能力，后者是在前者的基础之上对仓库的作业进行过程指导和规范）系统，初始形态定位于质检系统中的仓储模块；因此也只是承担的比较固定和简单的实物进销存过程，没有其他决策性、流程性等能力。初始形态下只运营着自营少数站点，库存量也是在一个人工能处理的量级；但随着业务的快速发展，带来回收入仓货物量的持续增长，系统操作效率正面临着日益严重的瓶颈挑战。1.1转转仓介绍基于上述背景我们开发了全新的WMS系统，有别于进销存系统；转转WMS系统在WMS标准上设计了更加适合二手商品的流程和管理模式，自此转转仓告别了效率低下、功能单一的进销存系统，迈向了打造更智能、更先进的WMS标准仓库的新篇章。在这一进程中，自动化设备的引入至关重要；在系统流程优化的配合下它将提高仓库运营效率、降低人力成本，并实现了作业模式大跨越。1.2作业模式演变随着转转业务快速发展，对履约仓储的效率以及准确性提出了更高的要求；在系统流程优化迭代和引入辅助硬件设备的帮助下，转转仓实现了作业模式的三大跨越。上图涉及名词解释如下：PDA：手持终端设备（安卓系统）。DPS：亮灯电子货架。流水线：生产组织方式，将作业流程按流水线化串联。AGV：AGV智能搬运机器人。输送线：不间断运输货物的传送带。从纸单走向无纸化、无人化的转变过程中，转转建设了自己的设备控制系统（WCS）。2.设备控制系统（WCS）WMS系统主要聚焦的是业务相关的流程中，属于软件层的BS架构系统；但是引入自动化硬件势必需要和硬件层打交道，那这就需要有对接和控制硬件的系统；参考行业标准，因此我们引入了设备控制系统，简称WCS（后文用此称呼）。2.1系统架构WCS是介于WMS系统和PLC（可编程逻辑控制器）系统之间的管理控制系统。一方面，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操作。另一方面，它将PLC系统的状态及数据实时反映，并提供对PLC系统和产线的接口调试。下图为转转WCS架构图：2.2通信协议WCS对接的硬件设备对通信的支持形式各异，因此WCS系统目前采用的通信协议有如下几类，以下详细阐述各协议的应用场景。2.2.1HTTPHTTP超文本传输协议作为互联网基石，HTTP本身应用十分普及和适用。在WCS对接的硬件中，主要应用于软硬件交互简单、硬件厂商支持HTTP的设备；例如：仓库中使用的分拣滑道（一种用来根据商品属性分拨到不同的出口的设备），从交互形式来看，分拣滑道只需要请求一次后台接口即可完成作业。交互流程：拍照扫码->请求商品出口->执行分拨2.2.2SSESSE是一种在基于浏览器的WEB应用程序中仅从服务器向客户端发送文本消息的技术，是基于HTTP协议中的持久连接，作为HTML5套件推出的轻量级长连接协议。主要的应用是只有服务端给客户端推送的场景；例如：自动领取并打印拣货任务（在WMS作业流程中，需要根据拣货状态自动打印拣货单），该场景下，打印机服务作为客户端需根据业务流程自动执行打印任务；除了定时轮训方式外，SSE在此种场景下更加得心应手。2.2.3WebSocketWebSocket是HTML5标准下推出的一种新的协议，主要特性是实现了客户端和服务端的全双工通信。作为全双工的通信协议，它允许请求的双方互相发送数据。根据这个特性，在仓的应用中主要应用于WCS和硬件需双向通信的场景；由于部分硬件支持的调用方式只有有线连接，为了达到服务端云端控制，因此我们提供了本地的WebSocket客户端用于本地化硬件连接云端。例如：亮灯电子货架（带有亮灯能力的存货货架），除了服务端给电子货架推送亮灯指令外，还需要关注亮灯指令执行的结果。在WebSocket长连接应用的场景中，针对长连接遇到的部分问题，我们的解决方案如下：WebSocket客户端热备；部分场景下，长连接客户端需要保持高可用；故针对这类场景采取的做法是，将本地的两台物理机通过Keepalived实现多机热备，并提供VIP对外提供服务；流程如下图：WebSocket消息丢失；针对长连接消息丢失的场景已经处理策略如下图：WebSocket心跳重连实现；连接通道空闲定时心跳，超时重连。如下图：2.2.4TCPTCP协议的应用场景主要是部分厂商提供的控制程序仅支持TCP；例如：某康厂家的拍照摄像头，该摄像头在WMS应用场景是在出库流水线负责记录订单的出库时间；包裹经过传送带到达摄像头的拍照区域后，摄像头会自动进行拍照留存并上传关键数据到WCS。2.3系统监控WebSocket长连接客户端监控页面如下图，该页面能对所有WebSocket长连接客户端进行实时状态的监控以及实时硬件配置。WebSocket长连接消息监控页面如下，在接入公司Prometheus监控体系后，可以对WebSocket长连接的消息丢失量、消息重试数等指标进行实时监控预警。3.设备赋能业务上文描述了我们在WCS所对接的硬件类型以及采用的协议，那这些硬件具体是如何为我们业务赋能？接下来我们看看设备在WMS流程中的落地（下文中的设备名称可参考1.2.1）。3.1入库业务入库业务指的是商品上架到系统的货位上并产生库存的流程，其主要流程：扫描商品条码->选择上架货位->输入上架数量->发布库存；从这个流程分析，需要人为操作的是前三个阶段；针对这三个阶段，我们的设备在不同的作业模式应用如下：从上表中可以看出，随着作业模式的自动化程度的提高，需要人工操作的步骤越来越少，那随之操作的效率也就越来越高。3.2出库业务出库业务指的是商品执行出库发货任务并扣减库存的流程，其人工操作主要流程：拣货->播种->复核；对于这三个节点我们分别增加了对应的自动化设备，下面是不同模式下的对比：拣货播种出库-复核3.3其他除了上述的嵌入到流程中的设备外，还有部分设备是完全本地化部署；也就是和系统没有交互一些硬件，在某些场景也能辅助系统的流程做到又准又快。以下应用的部分硬件及其应用描述：3.3.1异常剔除挡板应用场景为：在自动化出库流水线中，会存在部分硬件故障导致的出库单据未正常流转；这类异常数据在经过异常剔除挡板扫描头时，会被自动推出正常流水线，交由仓库人员人工处理。3.3.2自动包装机在出库人员操作了出库复核流程后，商品和其他发货单配件都已经放置到包裹中；这时候只需要将包裹放置在流水线上，包裹就会自动打包并传递到物流揽收处。4.总结随着转转业务的快速增长，对仓储能力的要求也日益提高。为此，我们在整个流程中引入了自动化设备，并有针对性地优化了系统策略，强化了软硬件的结合，以更好地支持业务发展。本文旨在分享转转仓储在充分考虑自身业务特点的基础上，构建WCS系统的思路及自动化设备应用实践的经验。5.参考链接https://en.wikipedia.org/wiki/Warehouse_management_systemhttps://zhuanlan.zhihu.com/p/29401678?utm_source=wechat_session