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自动化物流装备技术发展现状与趋势

2015/9/29    来源:互联网    作者:甘仲平      
关键字:自动化物流  AGV  仓储  
自动化物流装备按照功能可以划分为:自动化仓储设备、自动化输送设备、自动化搬运设备、自动化分拣设备等几大类,自动导引车(AGV)、堆垛机、输送机、穿梭车(RGV)等是具有代表性的产品。

  进入21世纪,现代物流已成为社会经济发展中引人注目、具有潜力的领域之一。物流技术的应用是通过物流装备实现的,因此,物流装备作为构成自动化物流系统的重要组成要素和实现自动化物流系统的基本手段,在一定程度上代表了物流行业的技术水平。面对市场需求和科技水平的快速发展,了解我国物流装备技术的发展现状和趋势,对推动行业的技术进步具有十分重要的意义。

国内自动化物流装备技术现状

   2000年以后特别是2009年国务院发布《物流业调整和振兴规划》,把促进物流业发展上升到国家战略层面,物流装备市场快速增长,自动化物流系统在各个行业表现出旺盛的需求,物流装备技术已经进入到普及与提高阶段。总体来看,国内物流装备技术的发展已经从相对落后,逐步完成了基本技术的普及和产品系列化,但在高端产品的技术水平以及产品的品质、性能方面依然与国际先进水平有一定差距。

  自动化物流装备按照功能可以划分为:自动化仓储设备、自动化输送设备、自动化搬运设备、自动化分拣设备等几大类,自动导引车(AGV)、堆垛机、输送机、穿梭车(RGV)等是具有代表性的产品。以下通过几种典型设备的发展水平分析我国物流装备的技术现状。

  1. AGV产品技术现状

  AGV作为物流装备中自动化水平最高的产品,几乎囊括了所有物流装备的技术内容。AGV在国内的技术发展过程,历经了引进技术或基于国外技术平台从事工程开发,到自主开发和掌握核心技术等阶段。以昆船、新松等厂家为代表的企业,不仅提供基于NDC技术的AGV系统,更是在多年来持续投入研发力量,独立开发出具有自主知识产权的AGV系统,独立掌握了各种导航技术和驱动技术,拥有成熟的系统任务管理、车辆调度和交通管理软件,已经具备了AGV产业化的能力,并具有完整的产品研发、工程设计和工程实施能力,可为用户提供路径设计、工作流程设计服务,使AGV产品应用覆盖汽车、烟草、发动机、金融等行业领域。AGV的技术发展在一定程度上代表了我国物流装备技术从引进吸收到自主创新的发展历程。

  2. 堆垛机产品技术现状

  堆垛机是自动化仓储系统中的核心装备,目前市场需求的主流堆垛机产品已基本实现国产化,各厂家在堆垛机产品上广泛采用红外、激光、无线、伺服驱动、无接触供电甚至RFID等技术,堆垛机使用的基础技术、关键器件以及配套件与国际知名制造厂商已经十分接近,通用系列的技术规格和技术参数与国外产品相差不大。大多数国内厂家已经基本上具备制造高度在24米以下、承载量1000千克以下、行走速度达到180米/分的堆垛机的能力,单台设备可以满足45~50盘/小时的出入库能力需求,另有少数厂家可以制造30米高、承载4000千克的重载超高的堆垛机,但迄今还没有国内厂家拥有超过40米、超过5000千克承载的超高超重型堆垛机产品,代表堆垛机技术发展前沿的行走速度超过300米/分的高速堆垛机在国内也只有少数厂家完成了技术攻关。从堆垛机产品技术发展现状可以看出,目前国内的物流产品生产虽然初具规模,但在高端产品和技术方面依然处于跟随和学习地位。

  3. 输送和分拣设备技术现状

  随着国内物流装备技术发展进入快速增长阶段,技术水平要求不高的输送设备已经出现了相对专业的制造企业,并形成了规模化生产;但分拣设备技术水平与国外相差较大,国内还没有出现相对专业的高水平分拣设备供应商。以滑靴式分拣机为例,国内主流分拣机运行速度约为60米/分,分拣能力在5000件/小时以下,设备的噪声、分拣系统控制技术等方面较国外先进技术仍有较大差距。面对增长最快和规模最大的中国物流市场,近年来越来越多的国外物流装备企业纷纷在中国投资设厂,生产或组装物流设备,给国内企业带来更高层次的市场竞争的同时,也将在一定程度上推动国内物流装备制造企业的产品升级和技术进步。

  总之,我国物流技术发展历经艰难起步到自主创新,目前国内生产的物流装备已经可以满足大多数行业和客户的需求,但物流装备技术整体水平依然落后于国外先进水平,与欧美、日本等发达国家相比,我国企业在产品创新能力、产品质量、产业规模方面仍有较大差距,技术基础薄弱和原创技术匮乏,使得国产装备的技术发展依然处于跟随和仿制国际品牌的状态。今后,中国物流装备企业需要通过分析掌握技术发展趋势,引导行业技术发展方向,促进物流装备整体技术水平快速提升。

国内自动化物流装备技术发展趋势

  有数据显示,2002年后中国物流装备市场年增长速度超过30%。尽管国内自动化物流装备制造业的技术在逐步完善,但在高端产品研发生产和创新性集成应用等方面还不能满足市场需求。以下结合国外知名厂商的典型产品和技术分析物流装备的发展趋势,供国内企业参考借鉴:

  1. 绿色节能

  近年来,在全球倡导节能减排的大趋势下,物流装备企业以提高效率、降低成本为技术宗旨大力推广绿色节能技术,许多厂家不遗余力发掘设备潜力,推动产品轻量化设计带动产品升级;以堆垛机等为代表的设备则采用能量回收技术,将制动再生的电能回馈至电网达到减少能量损耗的目的;高效节能电机的使用将越来越广泛,国内已经有厂家将高效节能电机作为标准配置。

  系统设计层面同样体现绿色节能设计,如,目前国内外开发和应用的热点技术——多层穿梭车系统,由于有效作业载荷与设备自重比值较小,大大降低了每个仓储单元存取作业的能耗;AGV系统采用最短和高效的路径规划,为用户节省使用能耗,并在调度管理方面将最低能耗原则作为系统调度策略之一以达到节能目的;堆垛机运动控制采用智能运行曲线降低每一个运动周期的电能消耗来节约电能。

  2. 高能力、高效率

  从仓储到输送再到分拣整个过程的物流设备均体现出高速高效的特点。特别是当前电子商务、快速消费品、服装等行业的配送中心规模巨大,需要快速完成分拣和配送作业,必须大幅度提高物流装备的运行效率和处理能力,对堆垛机、输送系统、分拣系统等都提出了高效率、高能力的要求。国际知名的物流装备企业均拥有行走速度超过300米/分、加速度超过2米/秒2的轻型高速堆垛机;最快的多层穿梭车的行走速度超过400米/分,一个夹抱货物循环周期仅用时3.5秒。这些设备将仓储系统的出入库能力提升了5~10倍。国外某公司采用滚轮链板的设计将配送中心使用的高速合流系统的最高合流能力提高到8000件/小时,国际专业分拣设备供应商均推出了超过10000件/小时的高速分拣机。

  3. 智能化

  在物联网、检测、智能识别等技术的支撑下,物流设备在智能化、自动化方面可以达到更高水平。以欧美国家为代表的AGV特别强调全自动化,配置品种丰富和专业化的搬运移载工装,使其能够运用在几乎所有的搬运场合,甚至设备和设备之间可以进行信息交互,自主完成任务分配和路径选择,几乎不需要人工的干预。用于机场行李长距离搬运的DCV小车的单机智能化特点更加显著,小车具有选择任务和路径的能力,整个系统犹如智能驾驶的高速公路系统。有研究机构已经将物联网技术应用到输送系统中,被输送的物体搭载信息,在整个输送过程中物料状态被系统自动感知,系统会智能选择最高效的输送路径完成搬运。

  4. 高品质、高质量

  物流系统在企业的生产活动中不仅仅是完成物料的存储和搬运,常常影响或决定了企业的整个生产环节,是企业生产活动 的生命线和保障线,而由于使用企业一般缺乏相关的专业技术人才,高可靠性、快速可维修和低成本运营等特性是自动化物流装备必然的发展趋势。对于堆垛机、穿梭车等主机设备,欧美、日本知名厂家依托自身的加工工艺和先进的制造工艺持续改进,使产品质量始终保持高水平。而国内厂家在产品设计理念和产品生产过程中,对产品品质的重要性认知不足,造成了产品品质较国外有一定差距,需要认真反思、不断进步。

  5. 技术专业化、产品产业化

  国际化的物流装备制造企业以持续的技术积累实现了产品模块化、系列化和通用化,世界排名前列的国际大公司以提高制造效率和降低制造成本为目的,对输送设备、堆垛机等产品实施持续改进,其生产规模和效率远远高于国内厂家。中国物流装备企业不仅需要在先进技术方面紧跟国际步伐,更需要结合自身条件研究专业化和产业化技术,以适应国内物流产业化提升的发展趋势。

  6. 应用行业领域更加广泛和深入

  在应用领域层面上,随着制造企业自动化水平的提高,各种行业出现丰富多样的物流技术的应用,新产品和新技术不断出现。以AGV系统为例,国外在装备制造、冶金、化工等行业对重载和复杂功能的AGV的需求呈逐年增多的趋势,承载量从10~125吨的重载AGV产品均已得到应用。目前,昆船在重载AGV技术方面已经有了突破,采用多轮独立悬挂驱动技术可以生产出载重量达到20吨的AGV产品;面对复杂使用环境的AGV导航技术已经从单独的激光、电磁、磁条导航发展到复合导航,以应付更加复杂的路径规划。堆垛机技术扩展更加明显:随着自动化仓储系统越来越广泛地运用于各行业,出现了越来越多的特种堆垛机,如转轨堆垛机、换轨堆垛机、存取不同形状货物的特种堆垛机等。需求的变化考验着一个企业的产品设计能力和制造加工能力,国内企业需要对物流设备和系统的控制技术、调度技术进行更加细化和深入的研究。

  由于冷链、洁净环境、防爆环境、辐射环境等领域对相关技术要求更加严格,使得物流产品和技术更加细化,目前国内大多数应用在上述行业领域的物流系统项目几乎都是国外厂家实施的。这些专业领域的物流技术研究将是国内物流技术走向高端实施创新的主要方向。

  7. 在技术层面,单机设备与系统的划分界限逐渐模糊,重视流程设计和完整系统的解决方案成为物流装备技术关注的热点。近年来欧洲和日本厂商推出面向仓储领域并具备分拣功能的多层穿梭车系统,可以用于分拣存取货物,灵活实现货位数量的增减,多车系统需要在高效的前提下承担分拣排序等功能,体现出物流设备和系统功能多样化的特点。

  在生产物流和配送物流领域需要解决大流量货物的输送和搬运问题,当搬运系统能力需求超过200托盘/小时,采用传统的输送线解决方案耗资巨大,能力不足,因此国外许多集成商采用多车RGV系统来解决大流量货物的搬运问题。这样的系统不仅具有大流量和高能力的输送和搬运的功能,甚至在系统中承担了区域到区域、货到人的拣选功能。国内物流装备企业如昆船也开展了多层穿梭车、多车系统和穿梭车变轨技术等方面的研究,完成了能够主动转向的双轨穿梭车、EMS系统、地面EMS系统、多层穿梭车系统的研发,以适应不同用户的需求。

  综合国内市场需求和国际物流装备技术发展趋势,国内物流装备企业的技术发展方向与国际发展趋势基本吻合,许多大型物流系统项目已经出现国内厂家与国际企业同台竞争的场面,越来越多的大型项目选择了国内集成商完成系统规划建设,并在系统中大量选择国产设备。可以说,国内物流装备企业表现出很强的发展势头,技术实力不断增强,因此希望国内各个行业客户以及物流系统集成商要大力支持国产自动化物流装备,特别是高端客户应提供更多机会给国内厂家,以推动中国物流技术的跨越式发展。

责任编辑:郑倩
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