WES 2.0 - 仓库执行管理系统 2.0

By  BOB TREBILCOCK,MMH Feb 2020 翻译:Roy Niu

2007年6月，我参观了刚刚开放的，位于堪萨斯州渥太华的美国鹰酒店扩建后的新配送中心，它的面积为552,000平方英尺。新配送中心在很多方面都是独一无二的，至少在我当时的经验中，很多方面都是我想象中的未来事物。

首先，虽然当时没有人使用“多渠道”或“全渠道”等术语，但是这个配送中心的设计宗旨已经是在管理三个不同品牌的库存 —— 所有品牌都存储在一个中央存储区——并满足多个销售和分销渠道的全部订单。有即时需求的货物被混合堆放在一辆开往商店的卡车上。物品会被送到不同仓库，使用多种拣货方法进行拣货，包括语音拣货（voice picking）、腕式扫描终端（wrist-mounted scanners）和亮灯拣货（pick-to-light），然后导入交叉带分拣机。在打包站，这些物品才可能会混合在一起装入周转箱，给商店补货，或以多行和单行订单的方式直接发送给消费者。而且，这三个品牌都是如此。

其次，当时没有人使用仓库执行系统(WES)这个术语，来自Vargo的WES软件解决方案是订单执行流程的核心。当时在使用曼哈顿的仓库管理系统(WMS)管理收货、上架、库存和运输。使用Vargo系统管理拣选和包装流程，根据包装站的情况，通过设备拉动整个工作。这个想法是为了平衡工作量，让所有的打包站都满负荷，而不是让一个站太忙，而另一个站过于空闲。

在2019年仓储自动化推销展会上，每一个自动化解决方案供应商都提供了我们现在所说的WES，在演示的的最后，我和卢卡斯系统公司的约翰·施里弗进行了访谈，他是一家语音解决方案提供商。他描述了一种新的软件解决方案，使用的算法类似于为自动化设施开发的算法，要管理通常的由WMS指导下传统流程。他们称之为WES，工作执行系统。

就在几个展位之外，WMS供应商Softeon的首席营销官丹•吉尔摩(Dan Gilmore)也在谈论WES的新功能，以优化传统的拣选过程、公用设备和自主移动机器人，而这是WMS单独做不到的。

分配和作业人员的优化引入到WES中是一个新的尝试。研究副总裁、Gartner研究员德怀特•克拉皮奇(Dwight Klappich)正在关注这一趋势。Klappich说:“卢卡斯、Softeon、曼哈顿和其他公司正在讨论的是将更强大的基于约束的规划技术应用到仓库的能力。”“这些系统被设计成以最有效的方式分配工作，然后根据操作现场情况的动态变化重新分配工作。“如果我在2007年看到的系统是WES 1.0，那么我们现在正处在WES 2.0的开端。 

这些解决方案还可以做其他事情，即将移动计算设备上的计算能力和决策能力置于执行工作的边缘。这是一个将边缘计算带到材料处理领域的例子。事实上，Zebra已经为它的新WES解决方案注册了FulfillmentEdge这个术语的商标。

WES 的演变过程 

在我们谈论WES之前，最好是回顾一下WES是如何演变形成的。Klappich认为，WES供应商为自动化仓储提升了能力“是制造执行系统(MES) 30年来一直在做的事情”。“仓库管理现在正在追赶MES。Vargo的一位客户高管阿特•埃尔德雷德(ArtEldred)表示：事实上，瓦戈在美国鹰队部署的解决方案起源于MES。“在20世纪70年代，我们的一位负责人为军方开发了一种自动引导车辆解决方案，它是MES的克隆版，它使工作、人员和设备保持同步和有序，以保持生产线的运行。我们将同样的概念应用于自动化仓储。” 

Vargo等公司的观点,WMS是一个有效的库存记录系统,订单和业务规则,但是无法做到很有效,尤其是在设施的自动化解决方案,如货到人拣选站,和常规流程,如voice-picking, pick-to-cart和putwalls的过程中，新一层的软件可以编排订单执行过程，这样从穿梭车、自动商店或Opex解决方案中挑选出来的物品就可以与从三层拣选夹层或推车中挑选出来的物品同时到达配送中心。 

更重要的是，系统可以根据实时条件在这些不同的区域分配和重新分配工作，以平衡工作负载。埃尔德雷德说:“WMS是根据拣选模式预先规划工作的。“但一旦制定了路线计划，WMS就很难做出动态决策，因为它无法从员工那里得到实时反馈。 

另一方面，WES系统更接近实际情况。通过收集更多角度的信息它可以实时看到地面上发生了什么。埃尔德雷德解释说，WES不是一次分配一批任务，而是一次只分配一个任务，“直到第一个任务完成后才会分配下一个任务” Vargo很早就进入了这个领域，但他并不是唯一的，在我访问美国之鹰的几年时间里，大多数领先的原始设备制造商和咨询公司都开发了一个WES。虽然WES现在实际上是在一个自动化的必要性e-fulfillment设施,下一代工作执行系统,WES 2.0,是解决另一个问题:如何使一个新设施的效率水平仍然依靠高度手工操作流程,例如：取货到手提袋,取货到托盘,取货到推车。 

 当打印机、扫描仪和移动电脑真正实现移动化的时候，它们的优点是无线连接，就是允许你将设备带到需要操作的地方，但是那些设备，作为通向ERP系统的输送信息的管道，它们是无声终端，ERP是决策指挥大脑。这些系统虽然知道自己被分配了什么任务，但它们基本上处于黑暗之中，一直到员工扫描条形码、阅读检查数字或在任务完成时点击指示灯。这是在UPS上追踪你的快递轨迹和在Uber上等待的区别。对于包裹递送，你知道你的包裹最后被扫描的地方，但不知道它现在在哪里。在Uber应用上，你知道你的司机在任何时间点的位置。

卢卡斯系统全球销售和市场副总裁Andrew Southgate说: 任务何时发送到与何时完成之间的差距为WES系统打开了大门。我们的客户有WMS和ERP系统，这些系统都是针对库存在工厂里的位置而设计的。我们缺少的是一个专注于优化仓库人员并实时进行优化的系统。

索斯盖特说：在这个新模型中，WMS仍然管理库存并从订单管理系统接收订单。然后将这些订单发送到WES工作执行系统进行执行。“当我们得到一个订单池的WMS的命令,我们会找出购物车的订单数量,车的数量我们需要和批处理的方式得到的最高选择密度和最短旅行路径，来满足所有的这些订单的优先级“。

更重要的是，由于传感器和其他实时数据收集技术的普及，该系统，如优步应用，知道实时发生的事情。正如Gartner的Klappich所说，“我们现在有了过去从未有过的位置感知。

当我知道我的每一项资产在哪里，我就可以把更复杂的方法应用到我需要人工去做的方面。 

以人为中心

 霍尼韦尔(Honeywell)负责产品和产品管理的主管詹姆斯•亨德里克森(James Hendrickson)表示，以前的体系是围绕库存管理展开的，而现在这种新方法的核心是“让员工在车间里尽可能地提高生产效率”。将智能和决策能力置于边缘，可以实现人员和工作的优化。Hendrickson说:“这些新的解决方案提供了更深层次的工作功能，而不仅仅是在条形码扫描器中完成主机系统告诉你的工作。“你想授权给基层员工。”

负责WHSE解决方案的Zebra高级产品经理Andrew Pierce指出，将分析和决策推向边缘还有另一个原因。他说:“当一个仓库正在运行20年的老技术，或者仍然在使用纸张时，相关人员就会自己找出执行任务的最佳方式，但结果会有好有坏。”“我们想以最好的方式引导和指导工人。WES工作执行系统根据一天中任意时刻设施的资源和资产所发生的事情来创建动态工作流。这使得系统能够以最优的方式分配工作。虽然这些系统还处于早期阶段，但随着它们的激增和收集的数据越来越多，未来它们将能够利用人工智能和机器学习来提高性能。

智能拣选车

到目前为止，大部分的讨论都是关于将WES应用到语音指导的工作人员上。其他的解决方案提供商也在研究WES如何优化拣选到购物车的操作，Fortna称之为“智能拣选车概念”。Fortna负责解决方案设计和研发的副总裁Russ Meller解释说:“智能拣选车使用灯光和辅助设备，让工人在推车上工作更有效率。现在，我们可以利用WES智能将工作分配到拣选车中。“比如说，一批订单需要1000件物品。由于系统知道这些商品的位置，所以它可以释放订单，这样与10格拣选车关联的人就可以得到10个订单，这些订单将商品存储在一起，实际上就是将拣选车分割。另一种方法是在订单完成时动态卸载手提袋，为新订单打开一个隔口，可以在购物车继续打包时提取新订单。“现在，我不仅在一开始就指定了10个最好的订单，而且还在关注接下来的订单，”米勒说，他把这比作餐馆里的翻桌子。

未来，该系统将能够在分配工作时考虑劳动生产率和订单中断时间等因素。“因为我们知道要挑选的商品的数量，它们的位置和每个工人的生产力，我们可以估计完成订单需要多长时间，”Meller说。“如果我离截止时间还有一个小时，我可以决定是优化一辆车的生产效率，还是把订单分配给两辆车，以确保我们能在截止时间前完成。”

这些新工具不仅可以优化拣选路径，还可以策略优化拣选车上的订单槽。

WMS加入竞赛

仓库和WES工作执行系统的出现是由于WMS解决方案中的需求没有得到满足。Gilmore说:“公平地说，WMS解决方案将流程看作是连续的步骤，而没有从全局的角度考虑，这提供了大量将劳动力从配送中心转移出去的机会。”如今，像Softeon、Manhattan、JDA和HighJump这样的WMS提供商正在弥补失去的时间。Gilmore说:“自动化系统中驱动效率的原则可以应用到几乎没有自动化的配送中心。”这导致了WMS技术的逐步改变。

这种新方法的一个实例就是Softeon所称的“虚拟拣选墙”。它采用动态视图来分配工作给拣选墙，类似于上面的智能拣选车示例。“假设你有10个模块，每个模块有50个立方体，或者500个立方体，”Gilmore说。“我可以为10个单独的模块释放工作，或者我可以创建5组2个模块，以优化分批拣选和减少输送带上的隔口袋的数量。它不是固定的。明天，做10个可能比5个更好。

曼哈顿律师事务所(Manhattan Associates)也在经历类似的演变。“你参观的美国之鹰(American Eagle)工厂是这个领域的先行者，”曼哈顿的产品管理高级总监亚当·克莱恩(Adam Kline)说。2010年前后，Kline被要求研究那里发生了什么，并研究如何将这些概念应用到WMS上。

Kline说:“我们认为，WES的供应商是从自动化层面来看待这个问题的。”“在我们看来，这不仅仅是产品发布的时间问题。有库存，有人员，有设备。作为一个WMS供应商，我们可以采用自上向下的视图，因为我们完全了解订单、库存、人员及其位置。

结果是“与WES相邻的订单流，”Kline说。用这种新的思维方式，“我们可以在个人的基础上处理订单。”当它进来的时候，我们可以保持它，直到我们有一个来自拣选墙或其他资源的信号，有可用的容量。它现在还包括一个软件层，用于与下游的自动化系统进行通信。“它们是两个不同的组件，但是是在WMS中创建的，”Kline说。将开发的运输管理算法应用到仓库中，优化拣选路径。

WMS最令人信服的说辞可能是，只有一个人的喉咙会窒息。“如果功能已经嵌入到WMS中，为什么还要引入另一个供应商呢? 克莱恩问道。吉尔摩表示同意。“在高度自动化的环境中，WES显然有市场，”他说，“但在传统设施中，有工人、公用设备，或许还有一些机器人，WES不必来自自动化供应商。

下一步发展：

 这个快速发展的空间下一步将走向何方？

      Fortna的Russ Meller认为，人工智能和机器学习即将到来，基于实时生产力水平和仓库活动，更好地利用劳动力的能力也将到来。“每个人都在争取的是可见性，它允许你分配劳动力来优化多个上下游流程，”Meller说。“我认为这就是我们的方向。

     埃尔德雷德认为机器人的出现，尤其是自动移动机器人，将是仓库优化的下一个领域。它并非没有挑战。“机器是可以预测的，”他说。“我们可以预测一台机器将如何处理我们摆在它面前的工作。我们无法预测一个人能做什么，这让事情变得复杂。“更重要的是，进入市场的机器人几乎没有标准化。每个都有自己的标准、通信协议和功能。“显然，我们还有很多工作要做，”埃尔德说。