本刊記者 任 芳/文

凱樂士：打破瓶頸 四向穿梭車系統(tǒng)優(yōu)勢凸顯
——訪凱樂士科技有限公司規(guī)劃總監(jiān)惠雷、產(chǎn)品經(jīng)理周幸

本刊記者 任 芳/文

四向穿梭車系統(tǒng)通過靈活調(diào)整穿梭車的作業(yè)巷道，將巷道與提升機(jī)“解綁”，使得多層穿梭車在提升機(jī)上的瓶頸問題迎刃而解，并且可以完全按照作業(yè)流量來配置設(shè)備，減少設(shè)備能力浪費(fèi)，穿梭車與提升機(jī)的配合也更加靈活、柔性。

隨著物流中心業(yè)務(wù)類型的多樣化、復(fù)雜化，四向穿梭車作為新的自動化存儲技術(shù)逐漸走進(jìn)人們的視野。料箱式四向穿梭車系統(tǒng)作為多層穿梭車技術(shù)的升級，可以多向行駛，跨巷道高效、靈活作業(yè)，不受空間限制，充分利用空間。近兩年，越來越多的四向穿梭車項(xiàng)目得到成功應(yīng)用。但是，四向穿梭車系統(tǒng)在控制調(diào)度、訂單管理、路線優(yōu)化算法等方面更為復(fù)雜，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)難度更大，因此供應(yīng)商相對較少。

凱樂士科技有限公司（Galaxis，以下簡稱“凱樂士”）自2007年在德國成立時便聚焦四向穿梭車技術(shù)，2012年通過收購由奧地利某著名穿梭車公司核心技術(shù)人員創(chuàng)建的CNIT GmbH而迅速積累起技術(shù)優(yōu)勢，擁有27項(xiàng)四向穿梭車專利，其中3項(xiàng)婁明專利。同年，Galaxis進(jìn)入中國市場，并率先于2015年在無錫工廠生產(chǎn)出國內(nèi)第一臺四向穿梭車，緊接著又研發(fā)出基于四向穿梭車技術(shù)的揀選穿梭車系統(tǒng)A-Frame。目前，凱樂士已在國內(nèi)圖書、電商、制造等行業(yè)擁有多個四向穿梭車系統(tǒng)項(xiàng)目。

四向穿梭車技術(shù)有何特點(diǎn)？與其他件箱庫自動化方案相比有何突出優(yōu)勢？適用于何種物流作業(yè)場景？發(fā)展前景如何？針對這些問題，凱樂士科技有限公司規(guī)劃總監(jiān)惠雷、產(chǎn)品經(jīng)理周幸在本專題中進(jìn)行了詳細(xì)的回答。

惠 雷凱樂士科技有限公司規(guī)劃總監(jiān)

如今，國內(nèi)提供多層穿梭車及系統(tǒng)的企業(yè)紛紛開始關(guān)注四向穿梭車系統(tǒng)，不難看出其市場潛力。從技術(shù)角度來看，如何讓四向穿梭車系統(tǒng)變得更加靈活是明顯的趨勢之一。

記者：凱樂士自一成立便選擇了提供穿梭車系統(tǒng)中復(fù)雜度更高、難度更大的四向穿梭車系統(tǒng)，請問是基于哪些因素？

惠雷：凱樂士一直將四向穿梭車系統(tǒng)作為重點(diǎn)產(chǎn)品來研發(fā)，主要原因是想突破傳統(tǒng)多層穿梭車系統(tǒng)的技術(shù)瓶頸。

多層穿梭車必須與巷道末端的提升機(jī)配合作業(yè)，在這種情況下，提升機(jī)成為“木桶的短板”，其效率決定著多層穿梭車系統(tǒng)的吞吐量及作業(yè)效率，因此無法一味地增加多層穿梭車的數(shù)量來提高系統(tǒng)效率。

四向穿梭車系統(tǒng)通過靈活調(diào)整穿梭車的作業(yè)巷道，將巷道與提升機(jī)“解綁”，使得上述問題迎刃而解。也就是說，四向穿梭車系統(tǒng)可以完全按照作業(yè)流量來配置設(shè)備，不會存在設(shè)備能力浪費(fèi)，穿梭車與提升機(jī)的配合也更加靈活、柔性。

凱樂士四向穿梭車立體庫形象圖，立體庫高度可以達(dá)到22米

凱樂士四向穿梭車系統(tǒng)，既可以適用于高存儲密度、低流量的揀選，同樣也適用于高密度、高速度揀選

凱樂士四向穿梭車，采用超級電容供電，在圖書、電商、制造等行業(yè)成功運(yùn)行的數(shù)量近200臺

記者：請?jiān)敿?xì)介紹四向穿梭車系統(tǒng)的特點(diǎn)，與其他件箱自動化解決方案相比，它有哪些突出優(yōu)勢？

周幸：首先，市場上大部分穿梭車都是只能做直線往復(fù)運(yùn)動，而四向穿梭車則相當(dāng)于一個智能機(jī)器人，通過無線網(wǎng)與WMS系統(tǒng)（Galaxis為GIS系統(tǒng)，即Galaxis information system）連接，與提升機(jī)配合可以去到任意貨位，因此它是真正意義上的三維穿梭車。

其次，四向穿梭車系統(tǒng)的靈活度也非常高，由于可以隨意變更巷道，可以任意增減穿梭車的數(shù)量來調(diào)節(jié)系統(tǒng)能力。此外，四向穿梭車系統(tǒng)是模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的，所有小車都可以相互替換，可由任意小車來繼續(xù)執(zhí)行出現(xiàn)問題小車的任務(wù)。

第三，系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性更高。例如，傳統(tǒng)多層穿梭車系統(tǒng)中提升機(jī)發(fā)生故障，整個巷道作業(yè)都會被影響；而四向穿梭車系統(tǒng)則可以通過其他提升機(jī)來繼續(xù)完成作業(yè)，使系統(tǒng)能力幾乎不受到任何影響。

第四，在系統(tǒng)整體成本方面，四向穿梭車系統(tǒng)也很有優(yōu)勢。由于普通多層穿梭車或miniload堆垛機(jī)系統(tǒng)成本與巷道數(shù)量息息相關(guān)，在增加訂單量、不增加庫存量情況下，這些系統(tǒng)每增加一個巷道，就會增加相應(yīng)成本，而四向穿梭車系統(tǒng)只需增加穿梭車數(shù)量即可，總體成本更低。

惠雷：更重要的是，多層穿梭車系統(tǒng)和miniload堆垛機(jī)系統(tǒng)都有非常明確的適用場景，如，多層穿梭車系統(tǒng)的特點(diǎn)是低密度存儲、高速度揀選，即不適合存儲量大的作業(yè)場景，而更加適合于大規(guī)模的快速揀選；miniload 則與之相反。并且，這兩個系統(tǒng)的能力曲線是呈梯形變化的，即每次增加設(shè)備數(shù)量時，其能力會越階提升而非線性增加，因此存在系統(tǒng)能力過剩、投資過度的問題。但四向穿梭車系統(tǒng)的能力曲線卻可以調(diào)節(jié)得非常平滑。也就是說，四向穿梭車系統(tǒng)既適合低流量、高密度的存儲，也適合高流量、高密度存儲揀選。它可以提供滿足客戶需求的最佳解決方案，而其他方案則要么能力過高，要么過低。因此，無論客戶需求低于每層多穿，還是處于換層多穿與每層多穿之間，四向穿梭車都更有整體成本優(yōu)勢，這也是四向穿梭車最大的特點(diǎn)。

記者：四向穿梭車除了與高能力提升機(jī)結(jié)合成更高效的系統(tǒng)外，凱樂士還進(jìn)行了哪些方面的創(chuàng)新？

惠雷：常規(guī)的“貨到人”揀選系統(tǒng)將料箱送出，揀選作業(yè)完成后再將其送回貨架，這樣每一次揀選作業(yè)都涉及一次出庫和入庫，對設(shè)備壓力很大。在高流量要求下也意味著更高的成本。如果能夠?qū)崿F(xiàn)在貨位揀選的功能，使設(shè)備在倉庫內(nèi)運(yùn)行一個循環(huán)能夠完成3~5個甚至更多訂單行揀選，便可以實(shí)現(xiàn)在同樣設(shè)備量和揀選時間內(nèi)更高效率的作業(yè)。

正是在這樣的思路之下，凱樂士基于成熟的四向穿梭車技術(shù)，專門針對需求越來越大、要求越來越高的拆零揀選進(jìn)行了自動化嘗試，并對塔式分揀機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新，推出了A-Frame揀選型四向穿梭車系統(tǒng)。

周幸：該四向穿梭車系統(tǒng)非常適合于醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)的拆零揀選。它如同摘果式揀選系統(tǒng)，一臺A-Frame便相當(dāng)于一個揀貨工人，在一個作業(yè)循環(huán)內(nèi)可以完成一個訂單多個訂單行的揀選，但是速度更快，達(dá)到5m/s，是人工揀選作業(yè)效率的五倍；同時借助精確定位技術(shù)，節(jié)省了找貨位時間；揀選動作也更快。因此綜合來看，一臺A-Frame一個班次可以達(dá)到2~3個工人的揀選作業(yè)量，如果24小時按兩班工人計算，則可以代替4~6個工人，在經(jīng)濟(jì)性方面無疑更有優(yōu)勢。

記者：根據(jù)四向穿梭車的特點(diǎn)，您認(rèn)為該系統(tǒng)將來在哪些行業(yè)會實(shí)現(xiàn)較大的發(fā)展？

周幸：依靠技術(shù)優(yōu)勢，我們清楚地看到國內(nèi)市場對四向穿梭車系統(tǒng)的需求正逐步加強(qiáng)。特別是近兩年，隨著物流自動化需求加大和件箱自動庫增多，四向穿梭車系統(tǒng)項(xiàng)目也越來越大，數(shù)量越來越多，客戶群也在不斷擴(kuò)大。去年，凱樂士的四向穿梭車銷量已超過100臺。

由于四向穿梭車系統(tǒng)能力是可以線性調(diào)節(jié)的，因此其適合行業(yè)范圍非常廣。從凱樂士目前項(xiàng)目應(yīng)用來看，我認(rèn)為流量較低，但是出貨效率要求較高的行業(yè)，如鐵路零備件庫、圖書館等；高流量、高存儲量行業(yè)，如電商；以及要求越來越高的制造業(yè)線邊物流等，都非常適合采用四向穿梭車系統(tǒng)。

凱樂士上海公司

比如，線邊物流領(lǐng)域，四向穿梭車系統(tǒng)由于可以轉(zhuǎn)向，能夠直接將原材料從倉庫運(yùn)送到生產(chǎn)區(qū)域，相比于一般輸送線+出貨口方式更加經(jīng)濟(jì)。其次，四向穿梭車更加靈活，像AGV一樣在行駛路線中的任意位置停止并進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，但是AGV必須占用地面空間，四向穿梭車則可以充分利用生產(chǎn)車間屋頂下部空間，結(jié)合提升機(jī)完成物料輸送，避免與地面物流線交叉。不過，由于制造業(yè)物流系統(tǒng)規(guī)劃難度更大，需要將物流與工藝流程緊密貼合，與整個生產(chǎn)系統(tǒng)相匹配，因此需要花費(fèi)更大量時間細(xì)化方案，項(xiàng)目實(shí)施周期更長。

記者：與其他“貨到人”系統(tǒng)相比較，四向穿梭車系統(tǒng)優(yōu)勢非常明顯，適用范圍也很廣。那么該系統(tǒng)的瓶頸又是什么呢？其技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在哪些方面？

惠雷：對于四向穿梭車來說，供電技術(shù)是第一個難點(diǎn)。四向穿梭車需要轉(zhuǎn)向，因此不能采用滑觸線；而電池容量有限，因此超級電容成為唯一可行的解決方案。為了增加系統(tǒng)的安全性，凱樂士四向穿梭車采用超級電容＋電池的供電方式，同時設(shè)有能源回收系統(tǒng)和能量回收機(jī)制，在小車減速的時候?qū)⒛茉磧Υ嫫饋?，使穿梭車能耗更低?/p>

第二則是調(diào)度系統(tǒng)。四向穿梭車系統(tǒng)調(diào)度跟多層穿梭車完全不同，多層穿梭車之間沒有交集，路徑也比較單一，僅涉及與提升機(jī)換層。而四向穿梭車運(yùn)行軌道有交叉，在大項(xiàng)目中，穿梭車數(shù)量眾多，往往同一個巷道中不止有一臺穿梭車，因此穿梭車路徑規(guī)劃、實(shí)時控制和定位、調(diào)度等操作都更復(fù)雜，與kiva機(jī)器人更加類似。不過kiva機(jī)器人更像是公路中的交通控制，四向穿梭車更像鐵路，因?yàn)槠滠壍啦荒芄灿?，需要做很多的區(qū)間鎖。

第三，基于四向穿梭車系統(tǒng)復(fù)雜性，以及更大控制難度，系統(tǒng)模型及算法也是難點(diǎn)之一。

周 幸凱樂士科技有限公司產(chǎn)品經(jīng)理

件箱自動化立體庫的設(shè)計還可以更加靈活。比如，將密集式貨架最下層靠外側(cè)的貨架做成流利式貨架揀選位。

凱樂士四向穿梭車系統(tǒng)中的提升機(jī)

記者：請您談?wù)勊南虼┧筌囅到y(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢凱樂士在這方面有何技術(shù)儲備和發(fā)展計劃？

惠雷：如今，國內(nèi)提供多層穿梭車及系統(tǒng)的企業(yè)紛紛開始關(guān)注四向穿梭車系統(tǒng)，不難看出其市場潛力。從技術(shù)角度來看，如何讓四向穿梭車系統(tǒng)變得更加靈活是明顯的趨勢之一。

前面提到，穿梭車系統(tǒng)瓶頸在于提升機(jī)效率。目前國際上提升機(jī)最快速度為9m/s，但當(dāng)其載重達(dá)到100kg（穿梭車+料箱貨物）量級時，速度將大大降低，而凱樂士可以達(dá)到5m/s，這已經(jīng)是國內(nèi)比較快的速度了；在這種情況下，如果要使整個系統(tǒng)的效率進(jìn)一步提升，就必須增強(qiáng)提升機(jī)能力。

對此，凱樂士研發(fā)了連續(xù)式提升機(jī)（升運(yùn)機(jī)、垂直輸送機(jī)），這也是“貨到人”系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。相比于普通往復(fù)式提升機(jī)，連續(xù)式提升機(jī)效率更高，在每個巷道有兩臺四向穿梭車且層數(shù)足夠多的情況下，連續(xù)提升機(jī)能力可以達(dá)到2000箱出/2000箱入的雙循環(huán)效率。目前，這個產(chǎn)品已經(jīng)在電商行業(yè)開始應(yīng)用。

周幸：除此之外，“存揀合一”的方式也是凱樂士要突破的方向之一。比如，有些倉庫存儲sku數(shù)量巨大，但每日揀選sku數(shù)很少，而且可以提早確定第二天需要出庫的貨品。在這種情況下，可以利用幾臺四向穿梭車在晚上將第二天需要的貨物從上層貨架移到下層貨架，第二天白天直接從最下層貨架取貨，大幅提高揀選效率。

此外，件箱自動化立體庫設(shè)計還可以更加靈活。比如，將密集式貨架最下層靠外側(cè)的貨架做成流利式貨架揀選位；目前國外已經(jīng)有了類似的設(shè)計。對凱樂士來說，我們也會不斷探索新的解決方案，提供更貼合客戶需求的智能化物流系統(tǒng)。