立體庫(kù)的軟件系統(tǒng)主要包括WMS系統(tǒng)，WCS系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等。有的供應(yīng)商將監(jiān)控系統(tǒng)與WCS系統(tǒng)集成在一起，統(tǒng)稱(chēng)為WCS系統(tǒng)。對(duì)此，從系統(tǒng)實(shí)施角度考慮，采用分開(kāi)設(shè)計(jì)的架構(gòu)，取得了較好的效果。
WMS系統(tǒng)
作為立體庫(kù)的WMS系統(tǒng)，除了要求具備普通的WMS功能外，還有很多特別之處?？偨Y(jié)如下：
（1）組盤(pán)要求
組盤(pán)要求非常嚴(yán)格，絕對(duì)不能超差和超重，這是AS/RS系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。AS/RS有尺寸和重量監(jiān)測(cè)裝置，要求這兩項(xiàng)均不超過(guò)設(shè)定值；
（2）貨位均衡
自動(dòng)化立體庫(kù)基于作業(yè)安全和效率的考慮，對(duì)貨位分配有特別的要求。一般情況下，要求同一SKU的多個(gè)托盤(pán)被均勻分配到不同巷道，在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中各巷道的托盤(pán)數(shù)基本相同。這是與普通的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)不同的地方；
（3）實(shí)時(shí)性要求
一方面堆垛機(jī)完成每個(gè)作業(yè)的時(shí)間并不相同，另一方面由于故障等原因，會(huì)導(dǎo)致分配的任務(wù)并不能按時(shí)完成，從而打亂了原先的分配原則。這時(shí)要求WMS系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)情況分配貨位。此外，由于堆垛機(jī)是自動(dòng)完成作業(yè)的，所以WMS要實(shí)時(shí)記錄貨位的變化，避免出現(xiàn)賬實(shí)不符；
（4）故障處理
WMS故障類(lèi)型很多。主要有兩個(gè)需要處理：
貨位空故障：出庫(kù)時(shí)，當(dāng)記錄的貨位有托盤(pán)，但實(shí)際監(jiān)測(cè)沒(méi)有，造成帳實(shí)不符。
這一類(lèi)故障將直接影響本次發(fā)貨，而系統(tǒng)也需要進(jìn)行處理。一般情況下，處理此類(lèi)錯(cuò)誤首先需要人工確認(rèn)監(jiān)測(cè)結(jié)果是否正確。如果屬于監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤，則應(yīng)修復(fù)設(shè)備，排除故障，重新作業(yè)；如果檢測(cè)無(wú)誤，則要求重新分配貨位，并對(duì)當(dāng)前貨位進(jìn)行跟蹤處理。
貨位滿(mǎn)故障：入庫(kù)時(shí)，當(dāng)記錄的貨位無(wú)貨物，但實(shí)際監(jiān)測(cè)有托盤(pán)，造成賬實(shí)不符。
這一類(lèi)故障影響入庫(kù)作業(yè)，處理此類(lèi)錯(cuò)誤首先需要人工確認(rèn)監(jiān)測(cè)結(jié)果是否正確。如果屬于監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤，則應(yīng)修復(fù)設(shè)備，排除故障，繼續(xù)作業(yè)；如果檢測(cè)無(wú)誤，則要求重新分配貨位并對(duì)當(dāng)前貨位的貨物進(jìn)行跟蹤，修復(fù)庫(kù)存。
此外的故障還有庫(kù)存不準(zhǔn)確等，也需要處理。維持庫(kù)存準(zhǔn)確是保證作業(yè)流暢的前提。
（5）在線揀選
在線揀選是AS/RS系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能。WMS對(duì)此要有相應(yīng)支持。
在線揀選對(duì)于波次揀選時(shí)，要求減少堆垛機(jī)作業(yè)次數(shù)，一次完成整個(gè)波次的揀選，有些類(lèi)似于提總揀選；
在線揀選在揀選完成后，面臨托盤(pán)回庫(kù)的問(wèn)題。有兩種策略：其一是回到原貨位，其二是重新分配貨位。不管采用哪種策略，WMS將擔(dān)負(fù)管理貨位和分配貨位的責(zé)任。如果揀選完成后成了空托盤(pán)，堆垛機(jī)可將空托盤(pán)自動(dòng)收集成垛存放在靠近揀選位的某個(gè)空貨格內(nèi)。
（6）貨位鎖定
貨位鎖定對(duì)于AS/RS系統(tǒng)非常重要。有時(shí)是因?yàn)槎讯鈾C(jī)故障需要鎖定貨位，有時(shí)是因?yàn)槠渌蛐枰i定。WMS系統(tǒng)應(yīng)提供自動(dòng)和手工鎖定貨位的功能。
（7）貨位狀態(tài)管理
AS/RS系統(tǒng)的貨位狀態(tài)有很多種，如空貨位、滿(mǎn)貨位、入庫(kù)狀態(tài)、出庫(kù)狀態(tài)、鎖定狀態(tài)，此外還要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)其他狀態(tài)。
（8）與WCS接口
當(dāng)然，除與ERP有接口外，WMS必須與自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)有接口。由于系統(tǒng)和設(shè)備的多樣性，接口也具有多樣性。伍強(qiáng)科技設(shè)計(jì)的WCS系統(tǒng)架構(gòu)，將WMS與設(shè)備隔離開(kāi)來(lái)，實(shí)現(xiàn)了WMS與設(shè)備無(wú)關(guān)，進(jìn)而簡(jiǎn)化WMS的設(shè)計(jì)、發(fā)布和維護(hù)。
立體庫(kù)WMS的特性還有很多，如盤(pán)庫(kù)策略和方法、貨位的優(yōu)先級(jí)管理、雙深度貨位管理等。限于篇幅，不一一例舉。
WCS系統(tǒng)
關(guān)于WCS的概念，大家理解的并不一致。從我的觀點(diǎn)來(lái)看，WCS乃是位于WMS之下和監(jiān)控系統(tǒng)之上的信息系統(tǒng)，完成WMS與自動(dòng)化系統(tǒng)的連接。這是WMS系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)關(guān)性理論的基本內(nèi)容。有人把WCS理解為監(jiān)控系統(tǒng)，是沒(méi)有理解關(guān)于WMS與自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)關(guān)性理論的重要性。從一定意義上講，WMS與設(shè)備無(wú)關(guān)理念的提出，是對(duì)物流技術(shù)做出的重大貢獻(xiàn)。
眾所周知，一個(gè)復(fù)雜的物流系統(tǒng)，其自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)不止一個(gè)。有時(shí)，這些自動(dòng)化系統(tǒng)并不是一個(gè)供應(yīng)商所提供，這就形成了多個(gè)子監(jiān)控系統(tǒng)。如果WMS直接與這些監(jiān)控系統(tǒng)連接，勢(shì)必破壞WMS的獨(dú)立性和標(biāo)準(zhǔn)化，給系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)帶來(lái)很大困難。試想，如果一個(gè)WMS實(shí)施的每一個(gè)系統(tǒng)都是不一樣的，未來(lái)的維護(hù)將是怎樣的一個(gè)態(tài)勢(shì)？此外，一個(gè)基本的事實(shí)是大部分WMS廠商并不了解自動(dòng)化系統(tǒng)。
下圖表示了兩種結(jié)構(gòu)的差異：
圖1表達(dá)的結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。WMS直接與設(shè)備連接。有人問(wèn)，這有何不妥嗎？這個(gè)問(wèn)題只有對(duì)物流系統(tǒng)實(shí)施非常熟悉的人才知道，這一結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致很多矛盾產(chǎn)生的根源。其實(shí)，更大的問(wèn)題還不是這里，而是這種非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)思想，導(dǎo)致了WMS系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定。更不要說(shuō)實(shí)施、部署、維護(hù)的困難了。
WCS的基本功能包括接受WMS的作業(yè)指令，經(jīng)過(guò)整理、組合形成各自動(dòng)化系統(tǒng)的作業(yè)指令，分發(fā)給各自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí)，接收各自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，反饋給WMS。
從WCS的角度看，WMS是關(guān)于作業(yè)要求的發(fā)出者。在入庫(kù)作業(yè)時(shí)，將托盤(pán)貨物存放在什么位置；在出庫(kù)作業(yè)時(shí)，要求貨物從什么位置出，出多少，這些應(yīng)是WMS的工作內(nèi)容。而具體由什么系統(tǒng)去執(zhí)行，并不是WMS要關(guān)心的事情，WCS則完成了任務(wù)分發(fā)的工作。這種架構(gòu)設(shè)計(jì)看似簡(jiǎn)單，卻給物流系統(tǒng)帶來(lái)了革命性的影響。
WCS有如下顯著特點(diǎn)：
明確了WMS與設(shè)備無(wú)關(guān)的概念，結(jié)構(gòu)清晰，易于維護(hù)；
理清了WMS與監(jiān)控系統(tǒng)的職責(zé)，各司其職，不再有理不清的矛盾；
對(duì)于大型物流中心，大大減少了聯(lián)合調(diào)試的時(shí)間；
系統(tǒng)穩(wěn)定性大大加強(qiáng)；
便于遠(yuǎn)程部署WMS系統(tǒng)，尤其是云端系統(tǒng)的部署變得可行。
監(jiān)控系統(tǒng)
顧名思義，監(jiān)控系統(tǒng)完成自動(dòng)化作業(yè)的任務(wù)監(jiān)控。
在一個(gè)自動(dòng)化立體庫(kù)系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)要求與立體庫(kù)設(shè)備發(fā)生緊密的互動(dòng)，主要是堆垛機(jī)、輸送機(jī)、穿梭車(chē)等。在其他系統(tǒng)中，還有分分揀機(jī)、AGV、機(jī)械手等自動(dòng)化設(shè)備。
堆垛機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
入庫(kù)：一個(gè)堆垛機(jī)的入庫(kù)作業(yè)循環(huán)包括：
1 接受輸送機(jī)系統(tǒng)的入庫(kù)請(qǐng)求；
2 堆垛機(jī)達(dá)到入庫(kù)口（其中包括運(yùn)行的加速、運(yùn)行、減速、停準(zhǔn)等動(dòng)作，起升的載貨臺(tái)回原位動(dòng)作）；
3 堆垛機(jī)取貨作業(yè)（其中包括伸叉、叉體到位、微升、微升到位、回叉、回叉對(duì)中等動(dòng)作），取貨完成，還需要發(fā)給輸送機(jī)一個(gè)取貨完成指令，以便輸送機(jī)釋放占位；
4 堆垛機(jī)運(yùn)行到指定位置（包括水平位置和高度位置）；
5 堆垛機(jī)檢查貨位是否有貨（如有貨則報(bào)故障）；
6 堆垛機(jī)放貨作業(yè)（其中包括伸叉、叉體到位、微降、微降到位、回叉、回叉對(duì)中等動(dòng)作）；
7 堆垛機(jī)待機(jī)。
一個(gè)完整的出庫(kù)環(huán)節(jié)包括：
1 接受監(jiān)控系統(tǒng)的出庫(kù)請(qǐng)求（在一個(gè)隊(duì)列里的第一條指令）；
2 堆垛機(jī)達(dá)到預(yù)定貨位位置（其中包括運(yùn)行的加速、運(yùn)行、減速、停準(zhǔn)等動(dòng)作，起升的載貨臺(tái)要求同步運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置）；
3 堆垛機(jī)檢查貨位是否有貨（如無(wú)貨則報(bào)故障）；
4 堆垛機(jī)取貨作業(yè)（其中包括伸叉、叉體到位、微升、微升到位、回叉、回叉對(duì)中等動(dòng)作）；
5 堆垛機(jī)運(yùn)行到指定出庫(kù)口位置（包括水平位置和載貨臺(tái)高度位置），有時(shí)，一個(gè)巷道有多個(gè)出庫(kù)口。因此，指定出庫(kù)口非常重要；
6 堆垛機(jī)向輸送機(jī)系統(tǒng)發(fā)出卸貨申請(qǐng)，輸送機(jī)即刻回復(fù)是否可以卸貨；
7 當(dāng)允許放貨時(shí)，堆垛機(jī)執(zhí)行放貨作業(yè)（其中包括伸叉、叉體到位、微降、微降到位、回叉、回叉對(duì)中等動(dòng)作）；
8 堆垛機(jī)待機(jī)。
在整個(gè)作業(yè)循環(huán)中，堆垛機(jī)要求時(shí)刻監(jiān)控貨物是否在運(yùn)行中超差。如果發(fā)現(xiàn)超差，將立即停止運(yùn)行，并報(bào)故障。
對(duì)于堆垛機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，每個(gè)控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的交互并不是完全一樣的。有的是將整個(gè)作業(yè)循環(huán)作為一個(gè)事務(wù)來(lái)處理，這樣交互的內(nèi)容就很少；有的是將整個(gè)循環(huán)劃分為多個(gè)小循環(huán)和多個(gè)小事務(wù)，交互的情形就比較多?？傮w來(lái)看，各有優(yōu)缺點(diǎn)。
輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
相對(duì)來(lái)說(shuō)，輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)要簡(jiǎn)單一些。這是由輸送機(jī)的功能簡(jiǎn)單決定的。在輸送階段，幾乎沒(méi)有什么需要監(jiān)控，一切按照內(nèi)部邏輯運(yùn)行，只是在出現(xiàn)故障時(shí)需要處理。而在分流段，則需要根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃的路線或外部的條形碼信息決定分流路線。但輸送機(jī)也有復(fù)雜的地方，如條碼的識(shí)別就是一個(gè)問(wèn)題。系統(tǒng)不僅要求識(shí)別要準(zhǔn)確，而且要求快捷，但現(xiàn)實(shí)是這兩點(diǎn)都難以做到。