進(jìn)入21世紀(jì),現(xiàn)代物流已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中引人注目、具有潛力的領(lǐng)域之一。物流技術(shù)的應(yīng)用是通過(guò)物流裝備實(shí)現(xiàn)的,因此,物流裝備作為構(gòu)成自動(dòng)化物流系統(tǒng)的重要組成要素和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的基本手段,在一定程度上代表了物流行業(yè)的技術(shù)水平。面對(duì)市場(chǎng)需求和科技水平的快速發(fā)展,了解我國(guó)物流裝備技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),對(duì)推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步具有十分重要的意義。
國(guó)內(nèi)自動(dòng)化物流裝備技術(shù)現(xiàn)狀
2000年以后特別是2009年國(guó)務(wù)院發(fā)布《物流業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》,把促進(jìn)物流業(yè)發(fā)展上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面,物流裝備市場(chǎng)快速增長(zhǎng),自動(dòng)化物流系統(tǒng)在各個(gè)行業(yè)表現(xiàn)出旺盛的需求,物流裝備技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到普及與提高階段??傮w來(lái)看,國(guó)內(nèi)物流裝備技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從相對(duì)落后,逐步完成了基本技術(shù)的普及和產(chǎn)品系列化,但在高端產(chǎn)品的技術(shù)水平以及產(chǎn)品的品質(zhì)、性能方面依然與國(guó)際先進(jìn)水平有一定差距。
自動(dòng)化物流裝備按照功能可以劃分為:自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備、自動(dòng)化輸送設(shè)備、自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備、自動(dòng)化分揀設(shè)備等幾大類,自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)、堆垛機(jī)、輸送機(jī)、穿梭車(RGV)等是具有代表性的產(chǎn)品。以下通過(guò)幾種典型設(shè)備的發(fā)展水平分析我國(guó)物流裝備的技術(shù)現(xiàn)狀。
1. AGV產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀
AGV作為物流裝備中自動(dòng)化水平最高的產(chǎn)品,幾乎囊括了所有物流裝備的技術(shù)內(nèi)容。AGV在國(guó)內(nèi)的技術(shù)發(fā)展過(guò)程,歷經(jīng)了引進(jìn)技術(shù)或基于國(guó)外技術(shù)平臺(tái)從事工程開(kāi)發(fā),到自主開(kāi)發(fā)和掌握核心技術(shù)等階段。以昆船、新松等廠家為代表的企業(yè),不僅提供基于NDC技術(shù)的AGV系統(tǒng),更是在多年來(lái)持續(xù)投入研發(fā)力量,獨(dú)立開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AGV系統(tǒng),獨(dú)立掌握了各種導(dǎo)航技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù),擁有成熟的系統(tǒng)任務(wù)管理、車輛調(diào)度和交通管理軟件,已經(jīng)具備了AGV產(chǎn)業(yè)化的能力,并具有完整的產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)施能力,可為用戶提供路徑設(shè)計(jì)、工作流程設(shè)計(jì)服務(wù),使AGV產(chǎn)品應(yīng)用覆蓋汽車、煙草、發(fā)動(dòng)機(jī)、金融等行業(yè)領(lǐng)域。AGV的技術(shù)發(fā)展在一定程度上代表了我國(guó)物流裝備技術(shù)從引進(jìn)吸收到自主創(chuàng)新的發(fā)展歷程。
2. 堆垛機(jī)產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀
堆垛機(jī)是自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的核心裝備,目前市場(chǎng)需求的主流堆垛機(jī)產(chǎn)品已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,各廠家在堆垛機(jī)產(chǎn)品上廣泛采用紅外、激光、無(wú)線、伺服驅(qū)動(dòng)、無(wú)接觸供電甚至RFID等技術(shù),堆垛機(jī)使用的基礎(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵器件以及配套件與國(guó)際知名制造廠商已經(jīng)十分接近,通用系列的技術(shù)規(guī)格和技術(shù)參數(shù)與國(guó)外產(chǎn)品相差不大。大多數(shù)國(guó)內(nèi)廠家已經(jīng)基本上具備制造高度在24米以下、承載量1000千克以下、行走速度達(dá)到180米/分的堆垛機(jī)的能力,單臺(tái)設(shè)備可以滿足45~50盤(pán)/小時(shí)的出入庫(kù)能力需求,另有少數(shù)廠家可以制造30米高、承載4000千克的重載超高的堆垛機(jī),但迄今還沒(méi)有國(guó)內(nèi)廠家擁有超過(guò)40米、超過(guò)5000千克承載的超高超重型堆垛機(jī)產(chǎn)品,代表堆垛機(jī)技術(shù)發(fā)展前沿的行走速度超過(guò)300米/分的高速堆垛機(jī)在國(guó)內(nèi)也只有少數(shù)廠家完成了技術(shù)攻關(guān)。從堆垛機(jī)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀可以看出,目前國(guó)內(nèi)的物流產(chǎn)品生產(chǎn)雖然初具規(guī)模,但在高端產(chǎn)品和技術(shù)方面依然處于跟隨和學(xué)習(xí)地位。
3. 輸送和分揀設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀
隨著國(guó)內(nèi)物流裝備技術(shù)發(fā)展進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段,技術(shù)水平要求不高的輸送設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了相對(duì)專業(yè)的制造企業(yè),并形成了規(guī)?;a(chǎn);但分揀設(shè)備技術(shù)水平與國(guó)外相差較大,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有出現(xiàn)相對(duì)專業(yè)的高水平分揀設(shè)備供應(yīng)商。以滑靴式分揀機(jī)為例,國(guó)內(nèi)主流分揀機(jī)運(yùn)行速度約為60米/分,分揀能力在5000件/小時(shí)以下,設(shè)備的噪聲、分揀系統(tǒng)控制技術(shù)等方面較國(guó)外先進(jìn)技術(shù)仍有較大差距。面對(duì)增長(zhǎng)最快和規(guī)模最大的中國(guó)物流市場(chǎng),近年來(lái)越來(lái)越多的國(guó)外物流裝備企業(yè)紛紛在中國(guó)投資設(shè)廠,生產(chǎn)或組裝物流設(shè)備,給國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來(lái)更高層次的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí),也將在一定程度上推動(dòng)國(guó)內(nèi)物流裝備制造企業(yè)的產(chǎn)品升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步。
總之,我國(guó)物流技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)艱難起步到自主創(chuàng)新,目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的物流裝備已經(jīng)可以滿足大多數(shù)行業(yè)和客戶的需求,但物流裝備技術(shù)整體水平依然落后于國(guó)外先進(jìn)水平,與歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)企業(yè)在產(chǎn)品創(chuàng)新能力、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面仍有較大差距,技術(shù)基礎(chǔ)薄弱和原創(chuàng)技術(shù)匱乏,使得國(guó)產(chǎn)裝備的技術(shù)發(fā)展依然處于跟隨和仿制國(guó)際品牌的狀態(tài)。今后,中國(guó)物流裝備企業(yè)需要通過(guò)分析掌握技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),引導(dǎo)行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向,促進(jìn)物流裝備整體技術(shù)水平快速提升。
國(guó)內(nèi)自動(dòng)化物流裝備技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
有數(shù)據(jù)顯示,2002年后中國(guó)物流裝備市場(chǎng)年增長(zhǎng)速度超過(guò)30%。盡管國(guó)內(nèi)自動(dòng)化物流裝備制造業(yè)的技術(shù)在逐步完善,但在高端產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)和創(chuàng)新性集成應(yīng)用等方面還不能滿足市場(chǎng)需求。以下結(jié)合國(guó)外知名廠商的典型產(chǎn)品和技術(shù)分析物流裝備的發(fā)展趨勢(shì),供國(guó)內(nèi)企業(yè)參考借鑒:
1. 綠色節(jié)能
近年來(lái),在全球倡導(dǎo)節(jié)能減排的大趨勢(shì)下,物流裝備企業(yè)以提高效率、降低成本為技術(shù)宗旨大力推廣綠色節(jié)能技術(shù),許多廠家不遺余力發(fā)掘設(shè)備潛力,推動(dòng)產(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)帶動(dòng)產(chǎn)品升級(jí);以堆垛機(jī)等為代表的設(shè)備則采用能量回收技術(shù),將制動(dòng)再生的電能回饋至電網(wǎng)達(dá)到減少能量損耗的目的;高效節(jié)能電機(jī)的使用將越來(lái)越廣泛,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有廠家將高效節(jié)能電機(jī)作為標(biāo)準(zhǔn)配置。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面同樣體現(xiàn)綠色節(jié)能設(shè)計(jì),如,目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的熱點(diǎn)技術(shù)——多層穿梭車系統(tǒng),由于有效作業(yè)載荷與設(shè)備自重比值較小,大大降低了每個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)單元存取作業(yè)的能耗;AGV系統(tǒng)采用最短和高效的路徑規(guī)劃,為用戶節(jié)省使用能耗,并在調(diào)度管理方面將最低能耗原則作為系統(tǒng)調(diào)度策略之一以達(dá)到節(jié)能目的;堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)控制采用智能運(yùn)行曲線降低每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的電能消耗來(lái)節(jié)約電能。
2. 高能力、高效率
從倉(cāng)儲(chǔ)到輸送再到分揀整個(gè)過(guò)程的物流設(shè)備均體現(xiàn)出高速高效的特點(diǎn)。特別是當(dāng)前電子商務(wù)、快速消費(fèi)品、服裝等行業(yè)的配送中心規(guī)模巨大,需要快速完成分揀和配送作業(yè),必須大幅度提高物流裝備的運(yùn)行效率和處理能力,對(duì)堆垛機(jī)、輸送系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)等都提出了高效率、高能力的要求。國(guó)際知名的物流裝備企業(yè)均擁有行走速度超過(guò)300米/分、加速度超過(guò)2米/秒2的輕型高速堆垛機(jī);最快的多層穿梭車的行走速度超過(guò)400米/分,一個(gè)夾抱貨物循環(huán)周期僅用時(shí)3.5秒。這些設(shè)備將倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的出入庫(kù)能力提升了5~10倍。國(guó)外某公司采用滾輪鏈板的設(shè)計(jì)將配送中心使用的高速合流系統(tǒng)的最高合流能力提高到8000件/小時(shí),國(guó)際專業(yè)分揀設(shè)備供應(yīng)商均推出了超過(guò)10000件/小時(shí)的高速分揀機(jī)。
3. 智能化
在物聯(lián)網(wǎng)、檢測(cè)、智能識(shí)別等技術(shù)的支撐下,物流設(shè)備在智能化、自動(dòng)化方面可以達(dá)到更高水平。以歐美國(guó)家為代表的AGV特別強(qiáng)調(diào)全自動(dòng)化,配置品種豐富和專業(yè)化的搬運(yùn)移載工裝,使其能夠運(yùn)用在幾乎所有的搬運(yùn)場(chǎng)合,甚至設(shè)備和設(shè)備之間可以進(jìn)行信息交互,自主完成任務(wù)分配和路徑選擇,幾乎不需要人工的干預(yù)。用于機(jī)場(chǎng)行李長(zhǎng)距離搬運(yùn)的DCV小車的單機(jī)智能化特點(diǎn)更加顯著,小車具有選擇任務(wù)和路徑的能力,整個(gè)系統(tǒng)猶如智能駕駛的高速公路系統(tǒng)。有研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到輸送系統(tǒng)中,被輸送的物體搭載信息,在整個(gè)輸送過(guò)程中物料狀態(tài)被系統(tǒng)自動(dòng)感知,系統(tǒng)會(huì)智能選擇最高效的輸送路徑完成搬運(yùn)。
4. 高品質(zhì)、高質(zhì)量
物流系統(tǒng)在企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中不僅僅是完成物料的存儲(chǔ)和搬運(yùn),常常影響或決定了企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng) 的生命線和保障線,而由于使用企業(yè)一般缺乏相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人才,高可靠性、快速可維修和低成本運(yùn)營(yíng)等特性是自動(dòng)化物流裝備必然的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于堆垛機(jī)、穿梭車等主機(jī)設(shè)備,歐美、日本知名廠家依托自身的加工工藝和先進(jìn)的制造工藝持續(xù)改進(jìn),使產(chǎn)品質(zhì)量始終保持高水平。而國(guó)內(nèi)廠家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念和產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的重要性認(rèn)知不足,造成了產(chǎn)品品質(zhì)較國(guó)外有一定差距,需要認(rèn)真反思、不斷進(jìn)步。
5. 技術(shù)專業(yè)化、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化
國(guó)際化的物流裝備制造企業(yè)以持續(xù)的技術(shù)積累實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品模塊化、系列化和通用化,世界排名前列的國(guó)際大公司以提高制造效率和降低制造成本為目的,對(duì)輸送設(shè)備、堆垛機(jī)等產(chǎn)品實(shí)施持續(xù)改進(jìn),其生產(chǎn)規(guī)模和效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)廠家。中國(guó)物流裝備企業(yè)不僅需要在先進(jìn)技術(shù)方面緊跟國(guó)際步伐,更需要結(jié)合自身?xiàng)l件研究專業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化技術(shù),以適應(yīng)國(guó)內(nèi)物流產(chǎn)業(yè)化提升的發(fā)展趨勢(shì)。
6. 應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域更加廣泛和深入
在應(yīng)用領(lǐng)域?qū)用嫔希S著制造企業(yè)自動(dòng)化水平的提高,各種行業(yè)出現(xiàn)豐富多樣的物流技術(shù)的應(yīng)用,新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷出現(xiàn)。以AGV系統(tǒng)為例,國(guó)外在裝備制造、冶金、化工等行業(yè)對(duì)重載和復(fù)雜功能的AGV的需求呈逐年增多的趨勢(shì),承載量從10~125噸的重載AGV產(chǎn)品均已得到應(yīng)用。目前,昆船在重載AGV技術(shù)方面已經(jīng)有了突破,采用多輪獨(dú)立懸掛驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以生產(chǎn)出載重量達(dá)到20噸的AGV產(chǎn)品;面對(duì)復(fù)雜使用環(huán)境的AGV導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)從單獨(dú)的激光、電磁、磁條導(dǎo)航發(fā)展到復(fù)合導(dǎo)航,以應(yīng)付更加復(fù)雜的路徑規(guī)劃。堆垛機(jī)技術(shù)擴(kuò)展更加明顯:隨著自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地運(yùn)用于各行業(yè),出現(xiàn)了越來(lái)越多的特種堆垛機(jī),如轉(zhuǎn)軌堆垛機(jī)、換軌堆垛機(jī)、存取不同形狀貨物的特種堆垛機(jī)等。需求的變化考驗(yàn)著一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力和制造加工能力,國(guó)內(nèi)企業(yè)需要對(duì)物流設(shè)備和系統(tǒng)的控制技術(shù)、調(diào)度技術(shù)進(jìn)行更加細(xì)化和深入的研究。
由于冷鏈、潔凈環(huán)境、防爆環(huán)境、輻射環(huán)境等領(lǐng)域?qū)ο嚓P(guān)技術(shù)要求更加嚴(yán)格,使得物流產(chǎn)品和技術(shù)更加細(xì)化,目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)應(yīng)用在上述行業(yè)領(lǐng)域的物流系統(tǒng)項(xiàng)目幾乎都是國(guó)外廠家實(shí)施的。這些專業(yè)領(lǐng)域的物流技術(shù)研究將是國(guó)內(nèi)物流技術(shù)走向高端實(shí)施創(chuàng)新的主要方向。
7. 犐璞負(fù)拖低徹δ芏嘌?在技術(shù)層面,單機(jī)設(shè)備與系統(tǒng)的劃分界限逐漸模糊,重視流程設(shè)計(jì)和完整系統(tǒng)的解決方案成為物流裝備技術(shù)關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來(lái)歐洲和日本廠商推出面向倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域并具備分揀功能的多層穿梭車系統(tǒng),可以用于分揀存取貨物,靈活實(shí)現(xiàn)貨位數(shù)量的增減,多車系統(tǒng)需要在高效的前提下承擔(dān)分揀排序等功能,體現(xiàn)出物流設(shè)備和系統(tǒng)功能多樣化的特點(diǎn)。
在生產(chǎn)物流和配送物流領(lǐng)域需要解決大流量貨物的輸送和搬運(yùn)問(wèn)題,當(dāng)搬運(yùn)系統(tǒng)能力需求超過(guò)200托盤(pán)/小時(shí),采用傳統(tǒng)的輸送線解決方案耗資巨大,能力不足,因此國(guó)外許多集成商采用多車RGV系統(tǒng)來(lái)解決大流量貨物的搬運(yùn)問(wèn)題。這樣的系統(tǒng)不僅具有大流量和高能力的輸送和搬運(yùn)的功能,甚至在系統(tǒng)中承擔(dān)了區(qū)域到區(qū)域、貨到人的揀選功能。國(guó)內(nèi)物流裝備企業(yè)如昆船也開(kāi)展了多層穿梭車、多車系統(tǒng)和穿梭車變軌技術(shù)等方面的研究,完成了能夠主動(dòng)轉(zhuǎn)向的雙軌穿梭車、EMS系統(tǒng)、地面EMS系統(tǒng)、多層穿梭車系統(tǒng)的研發(fā),以適應(yīng)不同用戶的需求。
綜合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求和國(guó)際物流裝備技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),國(guó)內(nèi)物流裝備企業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向與國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)基本吻合,許多大型物流系統(tǒng)項(xiàng)目已經(jīng)出現(xiàn)國(guó)內(nèi)廠家與國(guó)際企業(yè)同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)的場(chǎng)面,越來(lái)越多的大型項(xiàng)目選擇了國(guó)內(nèi)集成商完成系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè),并在系統(tǒng)中大量選擇國(guó)產(chǎn)設(shè)備。可以說(shuō),國(guó)內(nèi)物流裝備企業(yè)表現(xiàn)出很強(qiáng)的發(fā)展勢(shì)頭,技術(shù)實(shí)力不斷增強(qiáng),因此希望國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)客戶以及物流系統(tǒng)集成商要大力支持國(guó)產(chǎn)自動(dòng)化物流裝備,特別是高端客戶應(yīng)提供更多機(jī)會(huì)給國(guó)內(nèi)廠家,以推動(dòng)中國(guó)物流技術(shù)的跨越式發(fā)展。
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