進入21世紀,現(xiàn)代物流已成為社會經(jīng)濟發(fā)展中引人注目、具有潛力的領域之一。物流技術的應用是通過物流裝備實現(xiàn)的,因此,物流裝備作為構成自動化物流系統(tǒng)的重要組成要素和實現(xiàn)自動化物流系統(tǒng)的基本手段,在一定程度上代表了物流行業(yè)的技術水平。面對市場需求和科技水平的快速發(fā)展,了解我國物流裝備技術的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,對推動行業(yè)的技術進步具有十分重要的意義。
國內(nèi)自動化物流裝備技術現(xiàn)狀
2000年以后特別是2009年國務院發(fā)布《物流業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》,把促進物流業(yè)發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略層面,物流裝備市場快速增長,自動化物流系統(tǒng)在各個行業(yè)表現(xiàn)出旺盛的需求,物流裝備技術已經(jīng)進入到普及與提高階段??傮w來看,國內(nèi)物流裝備技術的發(fā)展已經(jīng)從相對落后,逐步完成了基本技術的普及和產(chǎn)品系列化,但在高端產(chǎn)品的技術水平以及產(chǎn)品的品質(zhì)、性能方面依然與國際先進水平有一定差距。
自動化物流裝備按照功能可以劃分為:自動化倉儲設備、自動化輸送設備、自動化搬運設備、自動化分揀設備等幾大類,自動導引車(AGV)、堆垛機、輸送機、穿梭車(RGV)等是具有代表性的產(chǎn)品。以下通過幾種典型設備的發(fā)展水平分析我國物流裝備的技術現(xiàn)狀。
1. AGV產(chǎn)品技術現(xiàn)狀
AGV作為物流裝備中自動化水平最高的產(chǎn)品,幾乎囊括了所有物流裝備的技術內(nèi)容。AGV在國內(nèi)的技術發(fā)展過程,歷經(jīng)了引進技術或基于國外技術平臺從事工程開發(fā),到自主開發(fā)和掌握核心技術等階段。以昆船、新松等廠家為代表的企業(yè),不僅提供基于NDC技術的AGV系統(tǒng),更是在多年來持續(xù)投入研發(fā)力量,獨立開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的AGV系統(tǒng),獨立掌握了各種導航技術和驅(qū)動技術,擁有成熟的系統(tǒng)任務管理、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)、工程設計和工程實施能力,可為用戶提供路徑設計、工作流程設計服務,使AGV產(chǎn)品應用覆蓋汽車、煙草、發(fā)動機、金融等行業(yè)領域。AGV的技術發(fā)展在一定程度上代表了我國物流裝備技術從引進吸收到自主創(chuàng)新的發(fā)展歷程。
2. 堆垛機產(chǎn)品技術現(xiàn)狀
堆垛機是自動化倉儲系統(tǒng)中的核心裝備,目前市場需求的主流堆垛機產(chǎn)品已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,各廠家在堆垛機產(chǎn)品上廣泛采用紅外、激光、無線、伺服驅(qū)動、無接觸供電甚至RFID等技術,堆垛機使用的基礎技術、關鍵器件以及配套件與國際知名制造廠商已經(jīng)十分接近,通用系列的技術規(guī)格和技術參數(shù)與國外產(chǎn)品相差不大。大多數(shù)國內(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、行走速度達到180米/分的堆垛機的能力,單臺設備可以滿足45~50盤/小時的出入庫能力需求,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,但迄今還沒有國內(nèi)廠家擁有超過40米、超過5000千克承載的超高超重型堆垛機產(chǎn)品,代表堆垛機技術發(fā)展前沿的行走速度超過300米/分的高速堆垛機在國內(nèi)也只有少數(shù)廠家完成了技術攻關。從堆垛機產(chǎn)品技術發(fā)展現(xiàn)狀可以看出,目前國內(nèi)的物流產(chǎn)品生產(chǎn)雖然初具規(guī)模,但在高端產(chǎn)品和技術方面依然處于跟隨和學習地位。
3. 輸送和分揀設備技術現(xiàn)狀
隨著國內(nèi)物流裝備技術發(fā)展進入快速增長階段,技術水平要求不高的輸送設備已經(jīng)出現(xiàn)了相對專業(yè)的制造企業(yè),并形成了規(guī)模化生產(chǎn);但分揀設備技術水平與國外相差較大,國內(nèi)還沒有出現(xiàn)相對專業(yè)的高水平分揀設備供應商。以滑靴式分揀機為例,國內(nèi)主流分揀機運行速度約為60米/分,分揀能力在5000件/小時以下,設備的噪聲、分揀系統(tǒng)控制技術等方面較國外先進技術仍有較大差距。面對增長最快和規(guī)模最大的中國物流市場,近年來越來越多的國外物流裝備企業(yè)紛紛在中國投資設廠,生產(chǎn)或組裝物流設備,給國內(nèi)企業(yè)帶來更高層次的市場競爭的同時,也將在一定程度上推動國內(nèi)物流裝備制造企業(yè)的產(chǎn)品升級和技術進步。
總之,我國物流技術發(fā)展歷經(jīng)艱難起步到自主創(chuàng)新,目前國內(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,但物流裝備技術整體水平依然落后于國外先進水平,與歐美、日本等發(fā)達國家相比,我國企業(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,技術基礎薄弱和原創(chuàng)技術匱乏,使得國產(chǎn)裝備的技術發(fā)展依然處于跟隨和仿制國際品牌的狀態(tài)。今后,中國物流裝備企業(yè)需要通過分析掌握技術發(fā)展趨勢,引導行業(yè)技術發(fā)展方向,促進物流裝備整體技術水平快速提升。
國內(nèi)自動化物流裝備技術發(fā)展趨勢
有數(shù)據(jù)顯示,2002年后中國物流裝備市場年增長速度超過30%。盡管國內(nèi)自動化物流裝備制造業(yè)的技術在逐步完善,但在高端產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)和創(chuàng)新性集成應用等方面還不能滿足市場需求。以下結(jié)合國外知名廠商的典型產(chǎn)品和技術分析物流裝備的發(fā)展趨勢,供國內(nèi)企業(yè)參考借鑒:
1. 綠色節(jié)能
近年來,在全球倡導節(jié)能減排的大趨勢下,物流裝備企業(yè)以提高效率、降低成本為技術宗旨大力推廣綠色節(jié)能技術,許多廠家不遺余力發(fā)掘設備潛力,推動產(chǎn)品輕量化設計帶動產(chǎn)品升級;以堆垛機等為代表的設備則采用能量回收技術,將制動再生的電能回饋至電網(wǎng)達到減少能量損耗的目的;高效節(jié)能電機的使用將越來越廣泛,國內(nèi)已經(jīng)有廠家將高效節(jié)能電機作為標準配置。
系統(tǒng)設計層面同樣體現(xiàn)綠色節(jié)能設計,如,目前國內(nèi)外開發(fā)和應用的熱點技術——多層穿梭車系統(tǒng),由于有效作業(yè)載荷與設備自重比值較小,大大降低了每個倉儲單元存取作業(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)度策略之一以達到節(jié)能目的;堆垛機運動控制采用智能運行曲線降低每一個運動周期的電能消耗來節(jié)約電能。
2. 高能力、高效率
從倉儲到輸送再到分揀整個過程的物流設備均體現(xiàn)出高速高效的特點。特別是當前電子商務、快速消費品、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行效率和處理能力,對堆垛機、輸送系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)等都提出了高效率、高能力的要求。國際知名的物流裝備企業(yè)均擁有行走速度超過300米/分、加速度超過2米/秒2的輕型高速堆垛機;最快的多層穿梭車的行走速度超過400米/分,一個夾抱貨物循環(huán)周期僅用時3.5秒。這些設備將倉儲系統(tǒng)的出入庫能力提升了5~10倍。國外某公司采用滾輪鏈板的設計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,國際專業(yè)分揀設備供應商均推出了超過10000件/小時的高速分揀機。
3. 智能化
在物聯(lián)網(wǎng)、檢測、智能識別等技術的支撐下,物流設備在智能化、自動化方面可以達到更高水平。以歐美國家為代表的AGV特別強調(diào)全自動化,配置品種豐富和專業(yè)化的搬運移載工裝,使其能夠運用在幾乎所有的搬運場合,甚至設備和設備之間可以進行信息交互,自主完成任務分配和路徑選擇,幾乎不需要人工的干預。用于機場行李長距離搬運的DCV小車的單機智能化特點更加顯著,小車具有選擇任務和路徑的能力,整個系統(tǒng)猶如智能駕駛的高速公路系統(tǒng)。有研究機構已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到輸送系統(tǒng)中,被輸送的物體搭載信息,在整個輸送過程中物料狀態(tài)被系統(tǒng)自動感知,系統(tǒng)會智能選擇最高效的輸送路徑完成搬運。
4. 高品質(zhì)、高質(zhì)量
物流系統(tǒng)在企業(yè)的生產(chǎn)活動中不僅僅是完成物料的存儲和搬運,常常影響或決定了企業(yè)的整個生產(chǎn)環(huán)節(jié),是企業(yè)生產(chǎn)活動 的生命線和保障線,而由于使用企業(yè)一般缺乏相關的專業(yè)技術人才,高可靠性、快速可維修和低成本運營等特性是自動化物流裝備必然的發(fā)展趨勢。對于堆垛機、穿梭車等主機設備,歐美、日本知名廠家依托自身的加工工藝和先進的制造工藝持續(xù)改進,使產(chǎn)品質(zhì)量始終保持高水平。而國內(nèi)廠家在產(chǎn)品設計理念和產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,對產(chǎn)品品質(zhì)的重要性認知不足,造成了產(chǎn)品品質(zhì)較國外有一定差距,需要認真反思、不斷進步。
5. 技術專業(yè)化、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化
國際化的物流裝備制造企業(yè)以持續(xù)的技術積累實現(xiàn)了產(chǎn)品模塊化、系列化和通用化,世界排名前列的國際大公司以提高制造效率和降低制造成本為目的,對輸送設備、堆垛機等產(chǎn)品實施持續(xù)改進,其生產(chǎn)規(guī)模和效率遠遠高于國內(nèi)廠家。中國物流裝備企業(yè)不僅需要在先進技術方面緊跟國際步伐,更需要結(jié)合自身條件研究專業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化技術,以適應國內(nèi)物流產(chǎn)業(yè)化提升的發(fā)展趨勢。
6. 應用行業(yè)領域更加廣泛和深入
在應用領域?qū)用嫔?,隨著制造企業(yè)自動化水平的提高,各種行業(yè)出現(xiàn)豐富多樣的物流技術的應用,新產(chǎn)品和新技術不斷出現(xiàn)。以AGV系統(tǒng)為例,國外在裝備制造、冶金、化工等行業(yè)對重載和復雜功能的AGV的需求呈逐年增多的趨勢,承載量從10~125噸的重載AGV產(chǎn)品均已得到應用。目前,昆船在重載AGV技術方面已經(jīng)有了突破,采用多輪獨立懸掛驅(qū)動技術可以生產(chǎn)出載重量達到20噸的AGV產(chǎn)品;面對復雜使用環(huán)境的AGV導航技術已經(jīng)從單獨的激光、電磁、磁條導航發(fā)展到復合導航,以應付更加復雜的路徑規(guī)劃。堆垛機技術擴展更加明顯:隨著自動化倉儲系統(tǒng)越來越廣泛地運用于各行業(yè),出現(xiàn)了越來越多的特種堆垛機,如轉(zhuǎn)軌堆垛機、換軌堆垛機、存取不同形狀貨物的特種堆垛機等。需求的變化考驗著一個企業(yè)的產(chǎn)品設計能力和制造加工能力,國內(nèi)企業(yè)需要對物流設備和系統(tǒng)的控制技術、調(diào)度技術進行更加細化和深入的研究。
由于冷鏈、潔凈環(huán)境、防爆環(huán)境、輻射環(huán)境等領域?qū)ο嚓P技術要求更加嚴格,使得物流產(chǎn)品和技術更加細化,目前國內(nèi)大多數(shù)應用在上述行業(yè)領域的物流系統(tǒng)項目幾乎都是國外廠家實施的。這些專業(yè)領域的物流技術研究將是國內(nèi)物流技術走向高端實施創(chuàng)新的主要方向。
7. 犐璞負拖低徹δ芏嘌?在技術層面,單機設備與系統(tǒng)的劃分界限逐漸模糊,重視流程設計和完整系統(tǒng)的解決方案成為物流裝備技術關注的熱點。近年來歐洲和日本廠商推出面向倉儲領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分揀排序等功能,體現(xiàn)出物流設備和系統(tǒng)功能多樣化的特點。
在生產(chǎn)物流和配送物流領域需要解決大流量貨物的輸送和搬運問題,當搬運系統(tǒng)能力需求超過200托盤/小時,采用傳統(tǒng)的輸送線解決方案耗資巨大,能力不足,因此國外許多集成商采用多車RGV系統(tǒng)來解決大流量貨物的搬運問題。這樣的系統(tǒng)不僅具有大流量和高能力的輸送和搬運的功能,甚至在系統(tǒng)中承擔了區(qū)域到區(qū)域、貨到人的揀選功能。國內(nèi)物流裝備企業(yè)如昆船也開展了多層穿梭車、多車系統(tǒng)和穿梭車變軌技術等方面的研究,完成了能夠主動轉(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),以適應不同用戶的需求。
綜合國內(nèi)市場需求和國際物流裝備技術發(fā)展趨勢,國內(nèi)物流裝備企業(yè)的技術發(fā)展方向與國際發(fā)展趨勢基本吻合,許多大型物流系統(tǒng)項目已經(jīng)出現(xiàn)國內(nèi)廠家與國際企業(yè)同臺競爭的場面,越來越多的大型項目選擇了國內(nèi)集成商完成系統(tǒng)規(guī)劃建設,并在系統(tǒng)中大量選擇國產(chǎn)設備。可以說,國內(nèi)物流裝備企業(yè)表現(xiàn)出很強的發(fā)展勢頭,技術實力不斷增強,因此希望國內(nèi)各個行業(yè)客戶以及物流系統(tǒng)集成商要大力支持國產(chǎn)自動化物流裝備,特別是高端客戶應提供更多機會給國內(nèi)廠家,以推動中國物流技術的跨越式發(fā)展。
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