智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)手機(jī)站
智能制造網(wǎng)小程序
智能制造網(wǎng)官微
智能制造網(wǎng)服務(wù)號
智能控制
機(jī)器人
儀器儀表
物聯(lián)網(wǎng)
3D打印
工業(yè)軟件
回放
回放
品牌
GEMPLE
從倉庫地面到立庫貨架，物流行業(yè)不斷“內(nèi)卷”，如今智能物流裝備廠商“卷”出了一個(gè)適應(yīng)性更強(qiáng)、柔性化程度更高且更具成本優(yōu)勢的“新寵”-四向穿梭車。
靈活高速、自由變換方向地穿梭于密集型貨架上的物流機(jī)器人是人們對于智能倉儲的想象之一，如今已在諸多行業(yè)的自動化立庫中落入現(xiàn)實(shí)。
隨著市場競爭的加劇、土地和人力等成本壓力的攀升，企業(yè)對于自動化立庫的建設(shè)需求逐年增加，其市場規(guī)模也不斷擴(kuò)大。在這場倉儲物流改造升級的熱潮中，口袋深的大企業(yè)希望作業(yè)效率能再提高，口袋淺的小企業(yè)希望投資能更具性價(jià)比，壓力的天平傾斜到智能物流裝備廠商這邊，在自動化立庫解決方案上掀起了一場曠日持久的“內(nèi)卷”之爭：
1、“卷”環(huán)境適應(yīng)性？
堆垛機(jī)立庫適用較高、較長、布局較規(guī)整的倉庫環(huán)境，當(dāng)倉庫高度不足、形狀不規(guī)則時(shí)，傳統(tǒng)堆垛機(jī)立庫就顯得力不從心。如何為企業(yè)提供更具環(huán)境適應(yīng)性的自動化立庫解決方案？
2、“卷”空間利用率？
倉庫空間有限，自動化立庫建設(shè)過程中，如何合理規(guī)劃貨位，同時(shí)確保后期擴(kuò)展的便利性？這成了令許多廠商頭疼的問題。
3、“卷”預(yù)算靈活度？
對于許多中小企業(yè)而言，堆垛機(jī)立庫的高建設(shè)成本是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。如何在預(yù)算有限的情況下幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)倉儲自動化升級？
4、“卷”作業(yè)效率？
企業(yè)作業(yè)量波動大，如何在波峰時(shí)期提升作業(yè)效率，同時(shí)在波谷時(shí)期減少資源浪費(fèi)？這成了廠商追求解決方案持續(xù)優(yōu)化的關(guān)鍵。
面對這一系列問題，智能物流裝備廠商“卷”出了一個(gè)適應(yīng)性更強(qiáng)、柔性化程度更高且更具成本優(yōu)勢的“新寵”，那就是四向穿梭車自動化立庫。
堆垛機(jī)or四向穿梭車
四向穿梭車作為近些年來興起的物流新設(shè)備，其設(shè)計(jì)概念來源于穿梭板和子母車，是一種應(yīng)用于自動化立體倉庫系統(tǒng)中，由軌道導(dǎo)引并且可以自動變軌換向的智能物流搬運(yùn)設(shè)備。它根據(jù)作業(yè)指令的要求，在換層提升機(jī)的協(xié)助下，通過行駛軌道完成在多層貨架貨位的貨物存取等任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)貨物的快速出入庫和庫存管理。相較于傳統(tǒng)的堆垛機(jī)立庫，四向穿梭車立庫對于倉庫高度、形狀等條件的要求沒有那么嚴(yán)格，建設(shè)與維護(hù)成本相對較低，且具有高效、靈活、柔性的作業(yè)特點(diǎn)，因而應(yīng)用漸廣。
通常來說，四向車穿梭車與貨架、換層提升機(jī)、軌道輸送線以及軟件系統(tǒng)等共同構(gòu)成了四向穿梭車自動化立體倉庫系統(tǒng)。同時(shí)，根據(jù)不同的作業(yè)處理形式，四向穿梭車大致分為托盤(重載)四向穿梭車和箱式(輕型)四向穿梭車兩類。其中，前者主要面向托盤載具貨物的密集存儲領(lǐng)域，而后者則被較多地應(yīng)用于箱式載具貨物的“貨到人”揀選場景。
托盤(重載)四向穿梭車，主要構(gòu)建以托盤為存儲單位的自動化立體倉庫，進(jìn)行重達(dá)幾百公斤乃至是一噸以上的托盤貨物存取作業(yè)。它可與上位機(jī)或WMS等系統(tǒng)進(jìn)行通訊，結(jié)合條碼識別等物流信息技術(shù)，完成貨物的存取、搬運(yùn)作業(yè)，可以較為容易地實(shí)現(xiàn)密集存儲，但對貨架的性能要求比較高，從而在一定程度上增加了貨架成本。
箱式(輕型)四向穿梭車，主要構(gòu)建以輕型料箱、紙箱等為存儲單位的自動化立體倉庫。除密集存儲場景外，它還可承載線邊庫重量達(dá)幾十公斤的箱式貨物的高速揀選作業(yè)，可有效完成多品種、多規(guī)格、多存儲貨物的自動化存儲及拆零揀選作業(yè)。
四向穿梭車更具性價(jià)比
由于四向穿梭車的作業(yè)路徑可以覆蓋倉庫內(nèi)的任何貨位，從理論上來講，當(dāng)企業(yè)出入庫頻率較低時(shí)，一個(gè)倉庫布置一臺四向穿梭車，再配合貨架、換層提升機(jī)、軌道輸送線以及軟件系統(tǒng)等，即可完成整個(gè)倉庫作業(yè)；當(dāng)企業(yè)出入庫頻率升高時(shí)，則可增加四向穿梭車的數(shù)量以完成大量作業(yè)任務(wù)。因此，四向穿梭車的出現(xiàn)及應(yīng)用，革新了傳統(tǒng)的自動化立體倉庫作業(yè)模式，極大提升了倉庫的存儲作業(yè)效率與柔性，具有以下特點(diǎn)與優(yōu)勢：
1)高效率：與傳統(tǒng)立體倉庫中堆垛機(jī)的單機(jī)作業(yè)模式相比，四向穿梭車一般為多設(shè)備聯(lián)動作業(yè)，且具備較高的速度運(yùn)行能力、精準(zhǔn)的定位能力和智能化的調(diào)度能力，因而作業(yè)效率較高。
2)高柔性：四向穿梭車由于具備前、后、左、右四個(gè)方向的行駛能力，在作業(yè)時(shí)更加高效靈活。同時(shí)，與堆垛機(jī)立體倉庫對倉儲布局的規(guī)整度、高度要求相比，四向穿梭車系統(tǒng)可適用于倉庫高度較低、異形建筑等不規(guī)整布局環(huán)境，并通過增加或減少四向穿梭車和換層提升機(jī)的配置數(shù)量，來滿足不同客戶在具體的倉庫面積、物流倉儲成本、訂單吞吐量等方面的不同需求，具有較高柔性。
3)高密度：由于四向穿梭車的車身較薄、體積小、作業(yè)寬度窄，可在狹小的通道中自由行駛，實(shí)現(xiàn)在任意方向的存取操作，并無需額外的轉(zhuǎn)彎空間，適用自動密集型高層貨架，可顯著提高庫位數(shù)量與倉儲空間利用率高，因而具有較高的存儲密度。
4)高性價(jià)比：傳統(tǒng)的堆垛機(jī)自動化立體倉庫搭建成本較高，庫位數(shù)量較少，單個(gè)貨位平均成本較高；四向穿梭車相對堆垛機(jī)而言價(jià)格較低，雖然貨架密度更大、成本更高，但單個(gè)貨位平均成本具有優(yōu)勢。高工咨詢研究數(shù)據(jù)顯示，與傳統(tǒng)的堆垛機(jī)立體倉庫相比，四向穿梭車立體倉庫空間利用率可提高 20%以上，同時(shí)作業(yè)效率可提高20%，運(yùn)行能耗可降低30%，單元投資成本可節(jié)約10%左右。
5)可拓展性：相較于堆垛機(jī)立體倉庫整體布局形成后難以更改的特點(diǎn)而言，四向穿梭車系統(tǒng)可根據(jù)企業(yè)經(jīng)營情況與發(fā)展需求，通過增加四向穿梭車數(shù)量、擴(kuò)建貨架等形式進(jìn)行后期建設(shè)，因而具有較好的拓展性。
關(guān)鍵技術(shù)大揭秘
相較于傳統(tǒng)的兩向(前進(jìn)和后退)穿梭車而言，四向穿梭車具有兩套輪系，分別負(fù)責(zé)貨架上X、Y方向的行駛，它通過更換輪系來完成軌道切換，從而實(shí)現(xiàn)在平面內(nèi)四個(gè)方向(前、后、左、右)的行駛，并通過換層提升機(jī)的協(xié)助，完成垂直方向上的換層從而實(shí)現(xiàn)三維穿梭。其工作原理如下：
1)通過無線通訊與上位系統(tǒng)(如 WMS、WCS、RCS 等)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，接收任務(wù)指令，實(shí)時(shí)反饋運(yùn)行狀態(tài)和位置信息；
2)根據(jù)任務(wù)指令，輔以換層提升機(jī)的協(xié)助，在不同層級貨架內(nèi)沿著專用軌道進(jìn)行前后左右行駛，到達(dá)目標(biāo)貨位后，通過頂升機(jī)構(gòu)或貨叉機(jī)構(gòu)將貨物存入或取出；
3)在完成作業(yè)任務(wù)后，返回到指定位置，等待新的作業(yè)指令。
通過解析四向穿梭車的工作原理，我們可以發(fā)現(xiàn)，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括定位技術(shù)、控制系統(tǒng)、無線通訊技術(shù)、調(diào)度系統(tǒng)和供電技術(shù)等。
1)定位技術(shù)
由于四向穿梭車在固定軌道上行駛，雖然不需要導(dǎo)航系統(tǒng)，但其作業(yè)對定位精度要求較高，一般需要控制在3mm以內(nèi)。當(dāng)前市面上，四向穿梭車主流的定位方式有條碼定位、RFID定位和光電開關(guān)定位等。
條碼定位：在貨架行走軌道上布置條碼標(biāo)簽，通過讀碼器識別碼帶上的信息，測量對應(yīng)條碼的起始角度與終止角度，計(jì)算讀碼器與正在識別條碼的相對位置，另加對應(yīng)條碼的偏移位置信息，從而確定四向穿梭車的位置。該定位方式布置簡便、成本低，但是安裝要求高且需要定期維護(hù)。
RFID定位：在貨架行走軌道上布置RFID標(biāo)簽和定位檢測點(diǎn)，四向穿梭車通過傳感器識別定位檢測點(diǎn)、讀取RFID芯片來確定車體的位置。該定位方式精度較高，降低了系統(tǒng)控制難度，減輕了定位及安裝成本壓力，具有較好的可維護(hù)性與容錯(cuò)性。
光電開關(guān)定位：該定位裝置主要由PLC、光電傳感器和反射板組成。其原理是，將光電傳感器安裝在四向穿梭車的底部，反射板設(shè)置在巷道入口處，當(dāng)四向穿梭車行駛至巷道入口處，對齊反射板后，將根據(jù)不同的反射板反饋2進(jìn)制碼給PLC控制器，即通過光電反射組合精準(zhǔn)確定四向穿梭車的位置。與條碼定位、RFID定位相比，在保證定位精度的前提下，光電開關(guān)定位具有結(jié)構(gòu)簡單、便于實(shí)施和維護(hù)的特點(diǎn)。
2)控制系統(tǒng)
目前，市面上四向穿梭車的控制系統(tǒng)主要可以分為PLC控制系統(tǒng)和專用集成電路板控制系統(tǒng)兩種。前者歐洲廠商應(yīng)用較多，成本較高；而后者日本廠商應(yīng)用較廣，成本較低。國內(nèi)的四向穿梭車也主要采用了這兩種控制系統(tǒng)。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，四向穿梭車的控制系統(tǒng)正加速結(jié)合底層路徑自學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)更為高速安全的運(yùn)行、更為精準(zhǔn)可靠的定位。
3)無線通訊技術(shù)
如何在密集的貨架與多臺設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可靠的通訊，對于四向穿梭車系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行尤為重要。目前，市面上的四向穿梭車主要采用Wi-Fi、Zigbee等無線通訊方式，上位控制器通過無線通訊模塊向四向穿梭車下達(dá)任務(wù)指令，任務(wù)指令傳遞至PLC處理后轉(zhuǎn)變成具體的控制信號，并輸送至驅(qū)動控制模塊，進(jìn)而完成相應(yīng)的作業(yè)動作。
4)調(diào)度系統(tǒng)
在四向穿梭車系統(tǒng)中，普遍存在多臺小車同時(shí)作業(yè)的情況，而調(diào)度系統(tǒng)通過對小車進(jìn)行車況識別、小車選用、路線規(guī)劃等作業(yè)調(diào)度任務(wù)，可幫助四向穿梭車系統(tǒng)提升整體運(yùn)行效率。未來，四向穿梭車調(diào)度系統(tǒng)會面臨更多場景融合、更多設(shè)備接入、更復(fù)雜的全局任務(wù)、更高效穩(wěn)定的節(jié)拍要求等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，將不斷結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、AI算法以及5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的自主性及邊緣計(jì)算能力，發(fā)展更加智能化、集群化、協(xié)同化的調(diào)度系統(tǒng)。
5)供電技術(shù)
目前，市面上常見的四向穿梭車供電方式主要有電纜供電、電容加滑觸線供電、電容加電池供電等方式。相較于電容與電池供電，電纜與滑觸線供電的靈活性較差，且維護(hù)成本較高，因而電容與電池的組合供電方式更為普遍。同時(shí)，由于作業(yè)距離通常較遠(yuǎn)，電池只能作為輔助供電，電容則要保證一次充電后能完成至少一次的最遠(yuǎn)路徑作業(yè)，而超級電容的發(fā)展則對此有很好的改善。
賽道大熱，多方相繼入局
近年來，四向穿梭車應(yīng)用漸廣，國內(nèi)四向穿梭車市場也日漸火熱，各類型的入局者正持續(xù)增加。一般來說，國內(nèi)市場上的四向穿梭車廠商大致可以分為以下四類：
第一類是以上海哥倫布、智芯科技、智世機(jī)器人、華章智能、智庫智能、牛眼智能等為代表的專業(yè)四向穿梭車廠商。該類型廠商大多數(shù)在成立之初就聚焦四向穿梭車賽道，具備較強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新能力與豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累，在產(chǎn)品實(shí)力、客戶需求和項(xiàng)目交付等方面的綜合競爭力較強(qiáng)。
第二類是以北自所、凱樂士、伍強(qiáng)智能、蘭劍智能、井松智能、科捷智能、中科微至、中鼎科技等物流系統(tǒng)集成商。該類型廠商基于對下游應(yīng)用行業(yè)和場景的縱深理解，大多通過成立專業(yè)子公司(例如普羅格智芯科技)或外購車體、控制系統(tǒng)進(jìn)行組裝的方式進(jìn)軍四向穿梭車賽道，因?yàn)橄到y(tǒng)集成業(yè)務(wù)貼近客戶端現(xiàn)實(shí)應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，故該類型廠商在產(chǎn)品應(yīng)用需求與解決方案設(shè)計(jì)上具備較強(qiáng)的優(yōu)勢。
第三類是以極智嘉、曠視機(jī)器人、勱微機(jī)器人、音鋒機(jī)器人、臨工智科等為代表的物流機(jī)器人廠商。該類型廠商多為集中在物流搬運(yùn)與輸送場景的機(jī)器人廠商，在客戶物流需求整體化趨勢愈發(fā)明顯的態(tài)勢下，通過向密集存儲場景的拓展，形成了存儲、搬運(yùn)、輸送、分揀等場景設(shè)備的銜接與聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的整體協(xié)作。同時(shí)，基于在物流機(jī)器人業(yè)務(wù)的豐富軟硬綜合實(shí)力，該類廠商在設(shè)備調(diào)度管理上具備突出優(yōu)勢。
第四類是以世倉智能、上海精星、南京華德、歐標(biāo)智能等為代表的倉儲貨架廠商。該類型廠商作為四向穿梭車廠商配套產(chǎn)品的合作伙伴，基于其貨架生產(chǎn)制造與配套服務(wù)的優(yōu)勢朝著四向穿梭車領(lǐng)域延伸拓展，豐富自身產(chǎn)品與服務(wù)矩陣的同時(shí)，具備較強(qiáng)的整體解決方案成本控制優(yōu)勢。
未來，隨著需求市場的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的迭代演進(jìn)，四向穿梭車領(lǐng)域會有更多新玩家陸續(xù)涌入，國內(nèi)四向穿梭車市場也將面臨著更為激烈的競爭角逐。e-works整理了30家活躍在市場上的國內(nèi)四向穿梭車廠商(排名按首字母序，不分先后)，以供需求企業(yè)了解。
更廣泛·更智能·更柔性
四向穿梭車基于快速運(yùn)行、協(xié)同作業(yè)、柔性部署與拓展等能力，以更為靈活、更高性價(jià)比的方式適配于更多布局條件的倉庫環(huán)境；同時(shí)，四向穿梭車還可通過與AGV/AMR、輸送線等物流設(shè)備集成應(yīng)用，打通存儲、搬運(yùn)、輸送、分揀等更多物流場景，這也是其市場高速發(fā)展的主要原因。展望未來，由于四向穿梭車市場仍處于快速發(fā)展期，這將推動四向穿梭車產(chǎn)品功能的不斷完善，以及應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用場景的加速落地；此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、多重環(huán)境感知等技術(shù)的不斷發(fā)展，柔性一體化、智能化調(diào)度或?qū)⑹撬南虼┧筌嚰夹g(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展
當(dāng)前，四向穿梭車在電商、零售、3PL、汽車零部件、3C電子等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。例如，電商、零售行業(yè)存在著SKU多、庫存量大、出入庫頻率高等特點(diǎn)，四向穿梭車系統(tǒng)配合AGV/AMR等物流設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)更為高效的密集存儲和出入庫作業(yè)；汽車零部件、3C電子行業(yè)存在著SKU多、生產(chǎn)節(jié)拍緊密等特點(diǎn)，四向穿梭車系統(tǒng)通過與生產(chǎn)線、分揀線的有效連接，可以優(yōu)化整體倉儲與生產(chǎn)流程、提高企業(yè)效益。近年來，隨著政策支持力度的加大與市場規(guī)模的增長，冷鏈行業(yè)對四向穿梭車的應(yīng)用需求也在持續(xù)增加?？梢灶A(yù)見，四向穿梭車未來將會實(shí)現(xiàn)更多行業(yè)領(lǐng)域的拓展應(yīng)用。
智能化調(diào)度需求更甚
隨著四向穿梭車自動化立體倉庫應(yīng)用漸廣，多臺四向穿梭車協(xié)同作業(yè)對調(diào)度系統(tǒng)的智能化水平也提出了更高要求。如何利用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)不斷優(yōu)化小車作業(yè)路徑、減少排隊(duì)等待時(shí)間、實(shí)時(shí)監(jiān)測小車運(yùn)行狀態(tài)，從而提升系統(tǒng)整體運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性，都是四向穿梭車調(diào)度系統(tǒng)未來需要不斷提升的能力。
柔性一體化程度加深
企業(yè)對物流需求柔性化、一體化程度的加深，驅(qū)動著四向穿梭車廠商不斷提升產(chǎn)品柔性與集成能力，從而幫助企業(yè)建設(shè)更為柔性化、一體化的物流系統(tǒng)。例如，可自行升降、可在貨架及地面兩棲行駛是四向穿梭車產(chǎn)品功能的重要研究方向，以及集成四向穿梭車與提升機(jī)、輸送線、AGV/AMR等設(shè)備的一體化物流系統(tǒng)也是四向穿梭車解決方案廠商關(guān)注的重要方面。
寫在最后
四向穿梭車的出現(xiàn)，為企業(yè)倉儲自動化建設(shè)提供了新選擇，也滿足了企業(yè)愈發(fā)智能化、柔性化、精細(xì)化的倉儲物流管理需求?？v觀四向穿梭車的發(fā)展歷程，從傳統(tǒng)的兩向行駛發(fā)展到如今的四向行駛，從協(xié)同提升機(jī)換層到研究自行升降，從貨架行駛到地面兩棲，從需要人為控制操作到智能調(diào)度運(yùn)行，靈活、柔性、智能是其主要特征，也更適應(yīng)現(xiàn)代倉儲物流管理的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]尹軍琪.四向穿梭車技術(shù)與應(yīng)用[J].起重運(yùn)輸機(jī)械.2020
[2]GGII.2023托盤四向穿梭車產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書[R].2023
[3]尹軍琪.托盤四向穿梭車系統(tǒng)的建設(shè)要點(diǎn)[J].物流技術(shù)與應(yīng)用.2023
[4]楊光輝,陳園園,管樹林,呂志軍.四向穿梭車智能化密集存儲技術(shù)的研究與應(yīng)用[J]起重運(yùn)輸機(jī)械.2020
[5]移動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟.四向穿梭車大熱，AGV/AMR廠商相繼入局[EB/OL].2023
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)小程序
微信公眾號
