工业 4.0

仓储执行系统(WES)

2021/12/5 15:43:21      
一、什么是仓储执行系统由于人工、土地成本大幅上升,自动化立体仓库崛起,智能装备厂家在仓储控制系统(Warehouse Control System,WCS)的基础上不断叠加新功能,形成了轻量WMS和包含WCS功能的新生儿,这就是仓储执行系统(Warehouse Execution System)的雏形。WES重点在执行优化上,尤其在智能工厂中,自动化立体仓库中的自动化设备种类增多,一开始可能只有自;


一、什么是仓储执行系统

由于人工、土地成本大幅上升,自动化立体仓库崛起,智能装备厂家在仓储控制系统(Warehouse Control System,WCS)的基础上不断叠加新功能,形成了轻量WMS和包含WCS功能的新生儿,这就是仓储执行系统(Warehouse Execution System)的雏形。

WES重点在执行优化上,尤其在智能工厂中,自动化立体仓库中的自动化设备种类增多,一开始可能只有自动化存取设备,比如堆垛起重机,如今可能有自动码盘、自动分拣、自动包装、自动拣货等一系列设备协同作业,完成自动出入库任务。因此WCS逐渐发展为WES也是大势所趋。

WES是一个在WCS的基础上扩展了更多的控制、协同和轻量管理功能的软件系统,它与WMS没有明确的区分界限,三者的关系如下:

WMS、WES和WCS关系

在仓储作业任务相关的领域内,比如组盘、存入货架、取出、拣选、包装等,WES渗透进WMS,接管了这些作业的自动化执行和控制,更重要的是:

  1. 对这些作业任务自动排程

  2. 优化均衡多个自动化设备协同工作

  3. 执行时动态分配资源

WES可以协同多个WCS一起工作,非常适用于自动化程度高的无人仓库,比如自动化设备多、物流路线复杂的厂内智慧物流项目中的多个线边库的场景。

二、WES和WMS、WCS的异同

WES和WMS、WCS异同点

WMS重点在于物流的数据管理,追踪物料在配送中心、仓库的流进、流出和库内周转过程。WCS重点在自动化设备的控制,替代人工完成仓储作业。而WES重点在执行的优化上,比如作业任务必须有先后才符合控制逻辑,比如物流路线的选择要符合设备负载均衡的原则等等。三者的关注点不同。

三、WES和WMS、WCS功能组成

WES和WMS、WCS功能组成

WES包含了WMS基本的收、发、存管理功能,如上图所示中WMS中有颜色的部分,能完成基础的仓储管理业务。

WES完全包含WCS的自动存取、移位、作业管理、设备监控等功能,也意味着集成了设备控制、自动扫码和RFID识别、外部AGV控制系统等功能组件。

WES扩展了更多自动控制功能,如自动组盘、声光控制(存放和拣选)、自动拆包和包装、自动分拣系统、自动拣选,关键的是WES具备作业排程和调度功能,使得它更聪明地更高效地执行复杂的组合式仓储作业。

WES非常适合与MES高度集成,实现无人仓库,自动为24小时不间断生产线配送物料。但是复杂的管理需求还是需要WMS来应对。

四、领先的WES优势

优秀的WES应该具备自动化、智能化和可视化的特征以及技术架构先进的设计。尤其是它的调度算法要足够聪明,比如让设备效率最高、工作负载均衡等等。

领先的WES优势

更进一步,领先的WES要具备的特征总结如下。首先如何做好仓储控制系统(此文也是我写的哦)是基础,尤其要强调系统的安全性、可靠性。

这里的安全性不仅是软件系统本身的,还要考虑软件、硬件和设备控制的一体化安全解决方案,例如要研究如何防止人进入危险作业区域的报警机制、通信自动切断机制、超高超宽货物禁止进入货架的拦截办法等等,反正不能因为你导致安全事故。

领先的WES应具备特征

可靠性是不间断作业的基石,自动控制依赖工业局域网络技术,虽然类似Profinet这些工业组网技术具有高可靠性,但是工业现场状况复杂,也会出现断网的情况。有些设备不得不采用无线通信,例如密集式存储方案用到无线穿梭板,那么就对软件和代码提出了更高的要求,你不得不设计出重试机制。每个设备驱动采用单独的线程控制,然而很难保证不因网络、数据库或其他异常导致线程终止,你必须有自己的自恢复机制。关于可靠性在《仓储控制系统(WCS)软件可靠性设计》一文中有更详细的论述。

五、一个全自动线边库案例

说了这么多,用一个案例更能说明问题。如下图所示的一个生产线边自动立体仓库,出入口经横向的RGV转运、机器人码盘、AGV或自动叉车送料。中间涉及4~5个环节,多个自动化设备,单个设备的环节可能成为节拍的瓶颈,需要通过聪明的调度算法优化解决。

一个全自动线边立体仓库

若考虑立体仓库为密集型存储,使用无线穿梭板接送与堆垛机配合上下架,还会增加一个环节,那我们就考虑最复杂的情况。

出库流程和步骤

上图所示的从立库送料至生产线的过程需经5个步骤,控制5种不同的自动化设备协同作业才能完成。假如是多台堆垛机,多台自动叉车,多种物料类型需要送到不同的生产线工位,那么还涉及到物流路线的选择和优化,复杂性大幅提高,于是WES更有了用武之地。

首先,五个作业任务有相互依赖关系,完成了前置作业,后面的才能开始。考虑直接与MES集成的场景下,当MES将生产计划传入后,WES负责自动投料,为每一次投料创建的5个作业都需要排程来设置依赖关系,例如作业2的前置作业是1。

然后,要考虑实际执行过程中的资源动态分配,例如路线中RGV只有一台,为了高效利用而不成为节拍瓶颈,你需要让它哪个作业具备执行条件的可以先干,但又不能打乱MES要求的生产投料顺序,头大啊。

六、后序

花了我好多时间,思考、整理和制作PPT,撰此短文分享给同行。

所有评论 0
x

联系人信息

姓名*
手机*
验证码*
我需要提供如下帮助