----信息流----

倉儲物流的業務本身是生產環節的一部分，生產的每個環節都需要有記錄，倉儲物流環節自然也不例外。倉儲物流環節要記錄的信息包含物料的數量和內容，發生的事件類型，責任人，事件流水等等，如果完成這個業務的過程由設備參與，那要對設備的業務執行情況的記錄也是必不可少的。

如果業務只是一段皮帶輸送機將一批物料從一端搬運到另外一端，這個過程的事件可以由人工進行主要要素的記錄，比如早上10點到11點，輸送機搬運了5個袋子，分別是A，B，C，D，E編號的袋子，由張三負責上料，由李四負責下料。如果系統采用的是由多個離散搬運設備和連續搬運設備，一天的物料移動量成百上千甚至上萬、百萬，在眾多物料單元有靜有動、眾多設備有起有停、眾多搬運業務有始有終的過程中，人工是無論如何無法記錄這么多的信息量的。此時就需要采取先進的技術手段對龐大的物流信息進行有效的管理。

一、信息生成

一個完整的物流自動化系統在運行時，參與這個過程的所有的資源包括人力、設備、物料等等都在不停的產生數據，對過程中產生的數據進行有效全面的收集是對信息管理的第一步。在倉儲物流自動化系統里，通常關注的數據有哪些呢？

01 生產工藝數據

在工業生產的各個行業里，由于不同的生產工藝，各種工業系統關注的數據兼不一樣，都是關注最核心的與工藝相關的數據。比如鋼鐵廠，數據關注的是各個生產環節的溫度、壓力、時長、產量等等。

而對于廠內物流，自然關注的是與搬運、存儲相關的核心工藝數據。主要包括如下：

設備狀態數據：在自動化系統中，由于物料單元是由設備來自動完成搬運或存儲的，因此需要嚴密關注所有的倉儲物流設備的當前狀態，比如設備的各種傳感器是否正常，當前是否有負載，是否有報警，系統采集的各種現場數據是否合乎邏輯，是否在執行任務等等基礎現場數據。

設備運行數據：物料單元在被各設備或子系統移動過程中，系統對設備的任務執行情況的實時發生數據的監控和跟蹤也是十分有必要的。包括設備運行的主要實時參數，如速度、所在高度等，設備接收的任務的執行狀態、時長，完成度等，上下游的供給情況，任務的優先級，當前行走的路線等等。

物流量：倉儲物流系統整體上是為了根據需要完成物料的移動，也就是內部的物流，這是這個行業的最核心的工藝參數，對應到各個設備或者子系統中，物流量的數據也自然是重中之重，主要包含：單位時間內（年、天、時、分、秒）上游物料進入量、輸出到下游的物料量、自身處理物料數量，物料容器的進出數量和處理數量等等。

庫存數據：倉庫是物流系統中特殊且非常重要的一個環節，除了對倉庫本身的物流量的關注之前，由于倉庫需要相對長時間的“存”的特性，因此對倉庫內的每個物料單元的具體信息要關注的更加細致。包括庫存量、庫存分布、每個物料的存放位置、時間、具體屬性等等。

操作人員信息：不論是現場的設備還是軟件所在的電腦，都需要通過人為的操作對某些倉儲物流過程進行判斷、管理、決策。而人的操作過程就成為了系統輸入的一部分，因此也伴隨著數據的產生，對操作人員的管理也自然成為系統的一部分。主要包括人員身份數據、人員角色數據等等。

操作日志：對于操作人員以系統輸入者的角色參與倉儲物流自動化的過程中發生的所有操作，生成數據并對其記錄跟蹤。

02 物料的條碼&RFID信息

當前不論在人工操作的倉庫里還是全自動的倉儲系統里，對物料的信息管理都是必須的，最常見的方式就是采用條碼或者RFID來跟蹤物料單元。

1. 條碼

條碼是基于光學技術來完成對數據的讀取和收集的。條碼閱讀器通常要與條碼保持非常近的距離，通過直條光線的捕獲來讀取數據。條碼每次只能被讀取一次，同時條碼要被貼在物料包裹或者容器的最外側才能被讀取到，因此，這就要求條碼必須要在外觀上要完整，同時打印質量要好，否則容易引起讀取失敗或者誤讀。通常條碼污濁，模糊或有折痕都會嚴重影響讀取效果。

2. RFID

RFID 是基于射頻技術的一種可以用來做物料標識的應用。與條碼的固定數據內容和只讀性不同，RFID的數據內容是動態可編輯的，既能被讀取，更新，也能與其他外部接口進行激活并產生數據交換。RFID標簽可以追溯到每個物料單元的整個生命周期。RIFD標簽可以擦寫，可存儲，可以重復利用。RFID可以通過加密或者密碼保護的方式來保證數據的安全可靠，因此，RFID標簽很難被篡改和仿造。

RFID標簽分為有源和無源兩種，主要的區別是這兩種是否需要外部電源來供電從而完成信號的傳遞。

由于RFID具有很高的讀取速度，如果需要對大量的物料進行數據讀取和唯一標定，那RFID必定完勝條碼技術,用RFID可以完成批量閱讀。

從系統的自動獲取信息的角度來看，RFID技術可以通過部署閱讀頭和天線可以在無人參與的情況下，輕松批量讀取多個標簽信息。

03 HMI信息輸入

以上提及的生產工藝數據和物料標簽信息都是物理客觀存在和按照一定的邏輯自動生成的數據，有些數據很重要但是無法依靠常規的邏輯生成，此時就需要有智慧的人來介入并輔助自動化系統一起完成更加的任務，比如綜合性的一些決策輸入就需要人工來輸入。人工輸入給系統需要通過HMI硬件和軟件來實現。在自動化倉儲物理系統中，最常見的有如下：

按鈕類：按扭是最簡單直接的一種HMI輸入方式。人經過對外界現場所有的物理世界的信息和數字世界的信息綜合評估后生成的決策，最終通過簡單的按鈕將決策輸入到系統中。在倉儲物流自動化系統中，按鈕常常被布局到現場的設備周邊，常見的按鈕功能有手自動切換，啟動停止，急停等等。

工控機pc類：PC做為最通用的計算機硬件在自動化倉儲物流系統中被廣泛的部署在信息管理軟件端，比如在中央控制室里用來操作WMS，設備監控系統的部署。

工業觸摸屏：由于設備廣泛的分布在倉儲物流中心內部，有些設備或者系統經常需要人為干預或者輸入指令和信息，而這些操作在某些應用場景下是最好在設備附近直接能操作的，工業觸摸屏就可以非常方便的解決此類問題。常見的工控平臺大公司，比如西門子，AB一類的都推出有自家的工業觸摸屏產品，可以直接通過專用軟件配置與現場的設備連接在一起，快速實現對設備的操作。

手持終端類：有些應用場景，需要信息輸入時更加能夠機動，比如工作人員如果能隨身攜帶著輸入設備就不必每次需要步入到指定的PC或者按鈕才能輸入，比如如果要輸入現場某些物料的條碼號，就可以直接采用手持終端類的PDA輕松完成。

二、信息互聯

如上邊介紹的倉儲物流自動化系統在運行的同時產生著各種動態和靜態的數據，而這些數據并非由一個單一的設備或者子系統輸出的，而是由若干個不同的設備單元伴隨著運行而產生的。而一個完整的自動化倉儲物流系統能暢通的根據搬運存儲工藝運行，各個單元之間的數據通訊和互聯一定是個必要的基礎。

在自動化倉儲物流系統中，常見的互聯和通訊有如下幾類：

• 上下游的子系統或設備之間的通訊

• 人機通訊

• 上位機與現場物理系統的通訊

要闡述整個自動化系統中的如上的這些信息互聯，我們從網絡結構和通訊鏈路兩個方面來分析。

01 網絡結構

在目前的工業領域中，應用最廣泛的自動化網絡結構為金字塔結構。金字塔的特點呈現為上窄下寬的形狀，越往底下的層級，數據越分散且微觀；越往上邊的層級，數據越集中且宏觀。自下而上，數據逐層往上匯總；自上而下，指令逐層往下傳達。

倉儲物流自動化系統的IT網絡結構也絕大多數遵循金字塔結構。

如上圖所示，在自動化倉儲物流系統的IT結構中，位于最底層的現場機構層是執行物料移動和設備動作的機構，包括各類輸送機，提升機，包裝機，移動機器人本體，分揀機等等。往上一個層級是控制層，主要負責對最底層的機構的搬運、存儲動作及其伴隨的信息進行控制，包括PLC控制系統，專機控制系統，工控機控制系統，軟件類的WCS等等。再往上一個層級為管理監控層，主要負責搬運和存儲任務的任務類管理和物料的管理，在收集控制層的實施狀態和數據的同時，也可以給控制層發送搬運任務指令。管理監控層最常見的為WMS的應用。在管理監控層的上方的個層更加偏重業務層面，這里不再花費篇幅講述。

在自動化倉儲物流系統中的金字塔IT結構中，有如下的幾個特點：

• 各層責任清晰，管理的內容不盡相同

• 越往底層越偏重現實物理，越往高層越偏重抽象數據管理

• 每兩層之間都有雙向的通訊，向上的通訊主要為狀態上傳，向下的通訊主要為任務傳達。

• 從下至上，各層互聯，系統中所有要素互相打通，每個要素之間可以直接或者間接的進行通訊

02 通訊鏈路

正是不同的設備與設備（或子系統）之間互相通訊，才使所有的要素組成一個"系統"，即所謂自動化倉儲物流系統。其中的通訊主要是不同要素間互相“握手”或“對話”的方式。

A端到B端的通訊，如下圖所示，我們以單向通訊為例，若A有數據要傳遞給B，AB之間首先需要建立通訊鏈路或者介質來實現。

低壓控制電纜：分布于現場的眾多的開關傳感器經環境感應后有不同的狀態0和1的變化，比如感應到有貨物為1，無貨位為0。在工業中，這樣的0和1在傳感器上的輸出通常是通過有無24V的直流電壓來呈現的。有無24V電壓的“數據”用電纜接入到B端的輸入就完成了信息傳遞。比如輸送機上的光電傳感器通過控制電纜接入到PLC的輸入端，將光電傳感器的信息實時的通訊給PLC。

與二進制的數據構成原理類似，要傳遞更多的信息量，可以通過傳遞由多個0或1的組合來實現，如果傳遞3個狀態位，則最多可以傳遞出8個不同的數據。

工業總線通訊：數據通訊的內容往往不止幾個狀態位能解決，而往往一方面是更復雜的數據信息，另一方面B可能與不止A一個終端通訊，這樣就需要能高效的數據通訊的方式。在工業中，各種基于標準協議的總線就派上了用場。多數的工業總線都由主站、從站組成，經過一定的系統配置后，各個站點之間可以互相傳遞數據。

在倉儲物流系統中，應用較廣泛的有Profibus、Modbus，Can，ASI，RS232/485總線。

工業以太網：以太網是辦公環境的主流標準，在上述的金字塔結構中，監控管理層往往都是建立在PC上的，因此監控管理層較適合以太網的應用，為通訊便利，金字塔從底層到最高層，如果能用統一的通訊方式能有諸多的好處。另外在倉儲物流自動化系統中，有一大類設備是機動性較高的，比如AGV，搬運機器人等等，對于機動性較高的設備能采用無線的通訊無疑是最佳的方案。以上的場景無疑采用工業以太網是不二的選擇。因此在倉儲物流自動化系統中，工業以太網有非常大量的應用。工業以太網除了有以上的特點外，還具有通訊速率高，系統擴展性強的優點。

工業以太網有線的鏈接方式通常采用交換機、雙絞線、光纖，網卡組合達成通訊鏈接，無線的鏈接方式通常采用無線AP，無線網卡的方式達成通訊鏈接。

物理傳遞：人與人之間的信息交流主要通過語言，除此之外還有文字或者特殊人群的手語進行交流。文字和手語的交流是通過視覺來完成的。在倉儲物流自動化系統里，也有類似的信息通訊方式，最常見的就是物料的信息傳遞給自動化系統或者信息系統的過程，比如物料的條碼被識別后，將條碼信息通過類似視覺掃描的方式傳遞給自動化系統或者信息系統，視覺掃描的過程有傳統的激光和目前的攝像頭視覺識別兩種方式。

當然這種物理的信息通訊方式只能是單向的，一方是主動的讀取，另一方等待將信息被動的傳遞出去。

三、信息管理

信息由下而上被傳遞的同時也是數據被集中的過程，被集中的數據可以用來控制設備、管理物料和物流任務，也可以用來對關鍵信息進行挖掘和匯總分析。在倉儲物流自動化系統中的信息管理主要有以下幾個關鍵技術的應用。

01 計算機應用與軟件

自動化系統中的數據管理一定是依賴于計算機科學的。而廠內倉儲物流業務的數據管理是計算機技術的一個具體行業應用。不論從現場的PLC控制、WCS和WMS都是基于計算機科學的應用技術。

在自動化倉儲物流系統中，根據現場具體的業務要求，基于成熟的開發工具或平臺針對性的設計具體的控制程序和各類軟件。常用的開發工具包含主流的各大廠的PLC編程開發套件、Visual studio，Java類開發平臺等等。根據具體的應用場景選取合適的結構比如B/S或C/S結構。

為了快速部署對現場運行的自動化物流設備的實時監控，可以采用工業組態軟件開發應用程序，在合適的HMI終端展示出來。

02 數據庫

與物料存儲需要倉庫類似，數據的存儲也需要有數據庫。事實上，數據在自動化倉儲物流系統中的信息管理的作用舉足輕重。

要對數據進行管理，首先要有足夠的數據。在完整的自動化倉儲物流系統中，眾多的物料單元、設備，搬運任務、子系統，人員、業務數據等等都是數據的源頭，龐雜的數據必須要依附于數據庫進行整理和存儲才能進行后續的數據的統計和分析。

另外，以上提及的所有的數據并非只是記錄當前某一時刻就足夠，要做到完善的管理，所有的歷史數據也要一并存入到數據庫中。

在自動化倉儲物流系統中，小型系統可以采用excel，access，中型和大型系統通常采用Sql Server和Oracle。

03 數據統計與分析

在上邊提及的金字塔結構的管理監控層中，底層的所有數據都匯集到了這一層，依附于強大的數據庫技術，采用一定的算法可以將自動化倉儲物理過程中的所有關鍵的要素以數據的形式提取出來。

常見的有各類數據的統計，比如庫存統計、物料單元統計，出入庫業務統計、搬運歷史數據統計，上下游進出物流量統計、處理量統計，操作統計等等；常見的數據分析有：設備潛在隱患點，庫存業務預期，庫存周轉率，物料資金分析，各類業務預警，物料完好率等等。

總結

倉儲物流自動化系統是將多種技術應用到廠內物料搬運和存儲這一具體應用場景中，從項目的角度來說，是一種典型的自動化集成項目。自動化倉儲物流系統即需要機械機構的執行，也需要電氣控制系統的掌舵，同時也需要對整個系統進行宏觀的業務數據管理，即需要驅動、定位導航這類物理世界的技術，也需要計算機科學與應用這類虛擬世界的數字技術，是十足的多項專業和技術的大綜合。