伍強(qiáng)早在2006年就提出了“WMS與設(shè)備無關(guān)”的理論，10多年來，大量的實踐驗證了這一理論的先進(jìn)性與實用性，這一理論也逐漸為行業(yè)所接受。毫無疑問，這一理論的誕生是伍強(qiáng)對物流技術(shù)的突破與貢獻(xiàn)。今天，我們對此進(jìn)行一次總結(jié)，以便讓更多的人了解這一理論的具體內(nèi)容。

01問題提出的背景

        2006年是中國物流技術(shù)發(fā)展非常重要的一年。為什么這樣說，是因為這一年正處在我國物流技術(shù)和市場需求爆發(fā)的前夜。在此之前，我國物流技術(shù)發(fā)展已經(jīng)走過了約30年的發(fā)展道路，但一直比較緩慢。直到1999年，以聯(lián)想北京廠物流系統(tǒng)為標(biāo)志的新一代物流系統(tǒng)建成，我國的物流技術(shù)才真正邁上了一個新的臺階。其標(biāo)志性的內(nèi)容包括：

        建立了一套完整的自動化生產(chǎn)物流系統(tǒng)；

        WMS系統(tǒng)作為一個獨立的軟件系統(tǒng)，與供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)SAPR/3完成了無縫對接；

        以激光測距和PLC控制為標(biāo)志的新型堆垛機(jī)系統(tǒng)誕生；

        WCS系統(tǒng)正式加入了指令調(diào)度的內(nèi)容，完成了基于指令的任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)。

        應(yīng)該說，任何一項技術(shù)的突破都不是孤立的。在此之前，國內(nèi)引進(jìn)了歐洲和日本的物流系統(tǒng)和技術(shù)，是促使我國物流技術(shù)發(fā)生變革的基礎(chǔ)。在昆明卷煙廠、杭州卷煙廠引進(jìn)的物流技術(shù)，給其它行業(yè)做了很好的示范。

在此之前，WMS系統(tǒng)還沒有正式的名稱，國外的商業(yè)化軟件也還處于研發(fā)初期，至少還沒有引入到國內(nèi)。物流系統(tǒng)無論是系統(tǒng)的規(guī)模還是自動化水平，都還處于初級階段。WMS作為一個信息管理系統(tǒng)，其功能也受到計算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制，尤其是企業(yè)的信息化水平普遍還較低，系統(tǒng)間的連接并不十分普遍。因此，解決信息孤島成為當(dāng)時的主要需求之一，WMS的定制化程度非常高。

        隨著自動化物流技術(shù)的不斷升級，系統(tǒng)規(guī)模和復(fù)雜性也逐漸提升，WMS與設(shè)備的聯(lián)動變得十分重要。但這一時期的系統(tǒng)是一種緊耦合的系統(tǒng)，即WMS與自動化系統(tǒng)呈現(xiàn)的是一種緊耦合狀態(tài)，WMS的定制化更加加劇了這一現(xiàn)象。而在實踐中，有兩個問題成為人們頗為頭疼的問題：其一是WMS的可復(fù)制性和可維護(hù)性。由于WMS的高度定制化，使得本身的標(biāo)準(zhǔn)化很差，系統(tǒng)的可復(fù)制性和可維護(hù)性也變得很差，直接推高了系統(tǒng)的成本，當(dāng)時從國外引進(jìn)的WMS往往報價達(dá)到數(shù)千萬元人民幣（含實施費），這顯然是用戶無法接受的；其二是WMS與自動化系統(tǒng)的接口責(zé)任劃分問題變得十分突出。由于人才的極度短缺，計算機(jī)軟件人員對于自動化物流系統(tǒng)知之甚少，而從事物流裝備研究開發(fā)的工程師則對于計算機(jī)軟件不太了解，往往造成這兩個系統(tǒng)之間的接口變得非常困難，直到今天，這一狀況仍然沒有根本解決。這就導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性非常差，一旦故障發(fā)生，責(zé)任很難界定，軟件的人說是硬件的問題，硬件的說是軟件的問題。往往各執(zhí)一詞，莫衷一是。

        這些問題的出現(xiàn)，促使人們思考如何去徹底解決問題。

02WMS的基本功能

        盡管今天的WMS功能已經(jīng)變得十分復(fù)雜，但萬變不離其宗。有關(guān)WMS的核心內(nèi)容還是最初定義的幾個部分。其中包括用戶管理、訂單管理、庫存管理、貨位管理、入庫管理、揀配管理、包裝管理、集貨管理、發(fā)貨管理、盤點管理、補貨管理、退貨管理、越庫管理、報表管理、日志管理等。今天的WMS的功能主要是增加了一些訂單管理和可視化的內(nèi)容，更多的變化主要是業(yè)務(wù)的變化，如系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，規(guī)模更加龐大，SKU更多，訂單更多（尤其是電子商務(wù)的影響），存儲類型也變得更多，新型設(shè)備和存儲模式發(fā)生了根本改變，以及業(yè)務(wù)流程的改變等。

        自動化立體庫與普通操作倉庫的最大區(qū)別，從WMS角度來說，是其貨位管理的策略和方法有根本差異。一個普通人工操作的倉庫，其貨位管理是靜態(tài)的（當(dāng)然，現(xiàn)在也變成動態(tài)的了），因此，無需對貨物分布，作業(yè)指令分布做過多的考慮?，F(xiàn)在的經(jīng)驗告訴我們，動態(tài)貨位管理策略的確定在滿足客戶需求和提升效率方面起到了非常重要的作用。

        其實，從WMS與自動化執(zhí)行系統(tǒng)（Automated execution system，AES）--AS/RS、分揀機(jī)、輸送機(jī)、AGV、KIVA、機(jī)械手、包裝機(jī)等的交互來看，WMS產(chǎn)生指令任務(wù)，自動化系統(tǒng)執(zhí)行這些指令，并返回執(zhí)行的結(jié)果。通常情況下，WMS的指令被執(zhí)行時，并不需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但也有例外，在一些自動化系統(tǒng)中，為了提升效率，對于WMS的指令存在處理的可能，如合并、刪除等，這增加了WMS的難度。作為一個軟件工程師來說，對物流的執(zhí)行過程的理解是比較困難的，除非他非常好學(xué)，經(jīng)常深入現(xiàn)場調(diào)研，否則他很難理解為什么要做這樣一些操作。

        對于一個WMS系統(tǒng)的工程師來說，理解自動化系統(tǒng)實在是太難了。這是兩個世界的對話：對WMS系統(tǒng)關(guān)注的是業(yè)務(wù)管理，是高度規(guī)范的作業(yè)，就如同一個辦公軟件一樣，保證其正常工作是其主要目標(biāo)，而對一個自動化物流系統(tǒng)來說，情況往往是千變?nèi)f化的，不同的系統(tǒng)對軟件的要求是不同的，甚至現(xiàn)場的部署也不一樣。簡單來說，物流系統(tǒng)是一個高度定制化的系統(tǒng)，這種定制化主要體現(xiàn)在物流系統(tǒng)本身的差異，包括系統(tǒng)的物理布局、業(yè)務(wù)邏輯、作業(yè)流程等。而對WMS系統(tǒng)的工程師來說，為什么要在現(xiàn)場指定的位置布置一臺終端，而不是統(tǒng)一的放在辦公室或機(jī)房，有時都很難理解，何況更為復(fù)雜的需求呢？

        另一方面，WMS與自動化系統(tǒng)的這種高度定制化的系統(tǒng)緊密的連接在一起，使得WMS系統(tǒng)本身變得復(fù)雜和不可靠。不僅加深了WMS系統(tǒng)的開發(fā)難度，也使得系統(tǒng)的維護(hù)變得非常困難，有些系統(tǒng)只有開發(fā)者本身才能維護(hù)，其他人愛莫能助。這顯然是非常危險的。

因此，人們就在思考，如何讓軟件工程師盡快的理解自動化系統(tǒng)的需求？而實踐中，這樣的機(jī)會真是太少了。于是，培養(yǎng)專業(yè)的WCS工程師就成為一項重要的工作。這樣的工程師，要充分了解自動化系統(tǒng)的工作機(jī)制和原理，才能使系統(tǒng)工作達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

03新的系統(tǒng)架構(gòu)

        物流系統(tǒng)的基本架構(gòu)如下圖所示：

        在這個架構(gòu)中，一般的理解，WCS是自動化執(zhí)行系統(tǒng)（AES）的監(jiān)控系統(tǒng)(monitor system)，執(zhí)行系統(tǒng)則定義為控制層級。而在伍強(qiáng)科技的理解中，將WCS定義為作業(yè)指令的監(jiān)控與調(diào)度管理系統(tǒng)，而在其下的執(zhí)行層，才是各個子系統(tǒng)的監(jiān)控層。這一改變是一個巨大的差別。

        作為一個軟件工程師，一般會認(rèn)為：WMS系統(tǒng)應(yīng)該是獨立的，應(yīng)與下層的執(zhí)行系統(tǒng)無關(guān)，這樣才具有生命力。因為只有這樣，才能簡化WMS系統(tǒng)，使其變得可維護(hù)和可復(fù)制。WMS不應(yīng)將精力花在過多的考慮執(zhí)行系統(tǒng)是如何執(zhí)行的方面，而是要專注于軟件本身的功能和穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)升級時，只要是雙方的協(xié)議沒有發(fā)生變化，則雙方均可以獨立升級。這是最初提出的WMS與設(shè)備無關(guān)理論的設(shè)想。

        為了將這一設(shè)想付諸實施，重新定義WCS變得非常重要。

        為什么這一變化如此重要呢？首先是把WMS從與紛繁的執(zhí)行系統(tǒng)的耦合中解放出來。WMS關(guān)注的是做什么，不再關(guān)注由誰來做和怎么做。比如，在入庫環(huán)節(jié)，WMS僅僅通知執(zhí)行系統(tǒng)要執(zhí)行一條上架的指令，把貨物存放在指定的位置或其它人為確定貨位，至于這個位置具體在哪里，由誰去執(zhí)行，怎么執(zhí)行，WMS不再關(guān)心。為了使任務(wù)變成閉環(huán)，WMS要求把執(zhí)行的結(jié)果回傳，以便做到庫存的一致性。這樣的一個改變，無論WMS今后如何改變，執(zhí)行系統(tǒng)可以是無需改變的，反過來也是如此，執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)生改變，也不影響WMS。僅僅是在存儲貨位存儲方式發(fā)生變化時，WMS要重新定義貨位和策略罷了。其次，當(dāng)自動化執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)生變化時，WCS要同步發(fā)生變化。然而，WCS相對比較簡單和具有模塊化的屬性，使其在執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)生變化時，往往只要增加相應(yīng)的模塊即可。比如，原來由叉車完成的作業(yè)，如果要改變成為堆垛機(jī)或AGV完成，WCS其實只要把指令轉(zhuǎn)發(fā)給堆垛機(jī)系統(tǒng)或AGV系統(tǒng)即可。至于堆垛機(jī)和AGV具體如何執(zhí)行，那是子系統(tǒng)自己的事。

        一個于設(shè)備無關(guān)的WMS，給軟件開發(fā)人員松了綁。使得他們有更大的精力去研究屬于WMS的技術(shù)。

04解決方案與效益

        為了將WMS與設(shè)備無關(guān)這一先進(jìn)理論付諸應(yīng)用，伍強(qiáng)科技改變了原來的系統(tǒng)架構(gòu)，同時為新的架構(gòu)開發(fā)了相應(yīng)的軟件系統(tǒng)—AUTOWCS1.0系統(tǒng)。這一系統(tǒng)經(jīng)過多年的完善與升級，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于數(shù)百個物流系統(tǒng)之中，并取得了意想不到的效果。

       （1）首先是給WMS松綁，使其變得相對獨立。伍強(qiáng)科技不再強(qiáng)調(diào)使用自己的WMS系統(tǒng)。而是通過AUTOWCS系統(tǒng)與世界上的幾乎所有的WMS實現(xiàn)對接，從而使用戶有更大的選擇余地，也為專業(yè)的WMS軟件提供更多的機(jī)會和更好的環(huán)境。這樣的案例已經(jīng)很多。

       （2）由于大大簡化了WMS與WCS的調(diào)試過程，也就也大大縮短了WMS與自動化系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試時間。這一點使“WMS與設(shè)備無關(guān)”理論具有無比強(qiáng)大的生命力。通常情況下，WMS僅需要事先在模擬場景下完成與WCS的調(diào)試即可，WMS與整個系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試主要是對實際環(huán)境下真實訂單的一個測試。這一改變在通常情況下，大約可以節(jié)約80%的聯(lián)合調(diào)試時間，而且，越是復(fù)雜的系統(tǒng)，其優(yōu)勢越大。

       （3）聯(lián)合調(diào)試時間的節(jié)約，使得WMS的實施費用大幅度下降。在以往的項目中，WMS的實施費要占整軟件費用的50~60%甚至更高，越大的系統(tǒng)，周期越長的系統(tǒng)，現(xiàn)場實施的時間越長，難度越大，實施費用也越高。有的會達(dá)到數(shù)百萬甚至數(shù)千萬之多。WMS與設(shè)備無關(guān)理論的實施，大幅度減少了現(xiàn)場服務(wù)時間，為原來居高不下的實施費大幅度下降提供了條件。

       （4）系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提升。這幾乎是一個可以預(yù)見的結(jié)果。系統(tǒng)穩(wěn)定性取決于各子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于WMS不再與設(shè)備存在耦合關(guān)系，所以，WMS的穩(wěn)定性即取決于自身系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而WCS系統(tǒng)由于不斷應(yīng)用與升級，其穩(wěn)定性也在逐步提升，并達(dá)到了一個新的高度。此外，系統(tǒng)的穩(wěn)定性還取決于接口的穩(wěn)定性。由于不同的系統(tǒng)存在接口的差異，一旦確定協(xié)議，接口的穩(wěn)定性即得以保證。由于耦合解除，系統(tǒng)間的界面變得非常清晰，以前存在于系統(tǒng)間的責(zé)任不清的現(xiàn)象得以消除。

       （5）系統(tǒng)維護(hù)成本大幅度下降。系統(tǒng)維護(hù)幾乎不需要現(xiàn)場服務(wù)，可以通過遠(yuǎn)程服務(wù)解決。這一方面可以節(jié)約大量的差旅費，更為重要的是，服務(wù)的及時性得以保障，避免了用戶在故障時長久的等待。當(dāng)然，選擇成熟的WMS是非常重要的。

05未來走向

        WMS與設(shè)備無關(guān)的理論，在未來將進(jìn)一步走向成熟，有望作為一個標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)，獲得行業(yè)的認(rèn)可。WMS系統(tǒng)的發(fā)展將專注于自身功能的擴(kuò)展和延伸。如多倉調(diào)度、電商海量訂單處理、可視化、SaaS、云倉，與TMS系統(tǒng)聯(lián)動等，特別是隨著人工智能的興起，WMS需要解決的問題更多是一些算法，以及數(shù)據(jù)安 全性問題。此外，數(shù)字孿生也需要WMS予以配合。

        隨著未來的技術(shù)發(fā)展，要應(yīng)對的挑戰(zhàn)很多，但從軟件系統(tǒng)來看，主要還是計算速度、儲存能力、算法、可視化等方面。而執(zhí)行端，有望出現(xiàn)的是更豐富多彩的解決方案，這些方案未必簡單，但一定是柔性的和高效率的。

        WMS與設(shè)備無關(guān)的理論為系統(tǒng)的模塊化設(shè)計以及分工協(xié)作打下了基礎(chǔ)，這對于提升整個物流系統(tǒng)的技術(shù)水平是非常有利的。

        WMS與設(shè)備無關(guān)的理論，與“軟件定義物流”的思想是不謀而合的，或者說是“軟件定義物流”的一種具體表現(xiàn)形式。WMS是一個典型的“軟件”，而所有的物流設(shè)備，尤其是自動化物流設(shè)備是所謂的“硬件”，根據(jù)“軟件定義物流”的思想，一方面是系統(tǒng)的功能主要由軟件定義，執(zhí)行子系統(tǒng)應(yīng)專注于如何高效的完成作業(yè)指令；另一方面，軟件和硬件兩者可以有各自的演變路徑和升級迭代的過程，每一次升級都不是推到重來，而是在充分利用現(xiàn)有資源的前提下不斷迭代，從而達(dá)到提升效率和能力的目的。尤其重要的是：所有的硬件和軟件均可以互相適應(yīng)，在系統(tǒng)迭代升級的同時，最大化的保留了原有系統(tǒng)的可用性。

        隨著AI技術(shù)逐步走向?qū)嵱没?，自動化技術(shù)被更多的應(yīng)用于物流系統(tǒng)尤其是拆零揀選系統(tǒng)之中。貨到人（或機(jī)器人）揀選將成為未來拆零揀選的首選。在貨到人揀選系統(tǒng)中，WMS系統(tǒng)被賦予了更多的內(nèi)容，其中很多是動態(tài)庫存管理的內(nèi)容。同時，隨著更多元的物流技術(shù)的誕生，以及更加柔性化的解決方案產(chǎn)生，對WMS的靈活性提出了更高的要求。關(guān)于這一點，從目前看，WMS與設(shè)備無關(guān)理論的應(yīng)用是一種幾乎唯一的選擇。