供稿/倪志強(qiáng) 采編/馬 晨

近年來，隨著工程項(xiàng)目的不斷推廣應(yīng)用，北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司（以下簡稱北起院）持續(xù)開展直線穿梭車和環(huán)形穿梭車相關(guān)技術(shù)研究，不斷優(yōu)化傳統(tǒng)車型結(jié)構(gòu)，結(jié)合項(xiàng)目工程為項(xiàng)目智能穿梭車系統(tǒng)的研究與應(yīng)用提供了豐富的前沿理論及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。目前，北起院環(huán)形車已應(yīng)用于公牛插座、江蘇恒瑞、哈博實(shí)、千禾味業(yè)、蘇州SEW 等多個(gè)工程項(xiàng)目，當(dāng)前在用環(huán)形車數(shù)量約為80 臺左右，工程項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)豐富，并借助相關(guān)科研課題研究，科研與工程齊頭并進(jìn)，相輔相成，在工程中得以實(shí)踐，在實(shí)踐中加強(qiáng)科研創(chuàng)新，迭代升級，形成良好的業(yè)務(wù)閉環(huán)。

北起院具有良好的科研、試驗(yàn)、生產(chǎn)條件，擁有北京市唯一的自動化物流裝備工程技術(shù)研究中心，同時(shí)擁有北起院裝備制造有限公司——設(shè)備制造基地，利于試制加工與調(diào)試試驗(yàn)，部門具有機(jī)械、電氣、軟件等專業(yè)人才隊(duì)伍，為直線和環(huán)形穿梭車研發(fā)課題的開展提供了相關(guān)設(shè)施保障。北起院針對庫前智能物流搬運(yùn)輸送系統(tǒng)及設(shè)備展開技術(shù)攻關(guān)，融入適宜的先進(jìn)物流技術(shù)和設(shè)計(jì)理念，通過迭代研制與升級發(fā)展，成功開發(fā)與應(yīng)用了基于地面軌道穿梭車的離散智能物流輸送系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)裝備，在石化、快消品、汽車、醫(yī)藥、智能制造等多個(gè)行業(yè)取得了很好的市場及工程應(yīng)用成果，解決了物流系統(tǒng)在收發(fā)、存儲、生產(chǎn)、檢驗(yàn)檢測、拆碼垛等環(huán)節(jié)物料快速離散輸送難題，實(shí)現(xiàn)了物料跨區(qū)域、跨場景的精準(zhǔn)柔性輸送。

經(jīng)過多年的發(fā)展，北起院研制的高效直線型地面軌道穿梭車系統(tǒng)和柔性環(huán)線型地面軌道穿梭車系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類物流中心和立體庫案例中，通過與庫前輸送設(shè)備系列產(chǎn)品線的配合，并應(yīng)用虛擬調(diào)度技術(shù)、電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用研究技術(shù)、單機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)打造柔性化可配置存儲的新一代穿梭車系統(tǒng)方案。

作為倉儲物流內(nèi)部重要的一環(huán)，當(dāng)前，國內(nèi)越來越多的物流集成商企業(yè)開始開發(fā)自己的穿梭車產(chǎn)品；同時(shí)，一些物流裝備企業(yè)近年來也開始越來越關(guān)注這一市場，甚至下游貨架企業(yè)、AGV 企業(yè)，為了進(jìn)一步拓展自身在倉儲物流領(lǐng)域的競爭力，也開始通過與穿梭車廠家合作或自主研發(fā)該類產(chǎn)品。

北起院基于自身優(yōu)勢，利用項(xiàng)目開發(fā)的多種裝備及核心技術(shù)，各類直線和環(huán)線托盤穿梭車成功應(yīng)用在四川眉山千禾味業(yè)、浙江寧波公牛、江蘇蘇州SEW、河北石家莊四藥歐意等63 個(gè)工程項(xiàng)目中，合同金額15.5 億元，形成了規(guī)?；a(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用，助力企業(yè)提質(zhì)增效的同時(shí)，有效提高輸送搬運(yùn)作業(yè)效率，提升倉儲管理水平，降低投資成本，對行業(yè)起到很好的示范引領(lǐng)作用，助力制造企業(yè)、流通企業(yè)為社會生產(chǎn)和生活提供更加及時(shí)、精準(zhǔn)、安全的物資保障，為我國物流倉儲行業(yè)實(shí)施提質(zhì)增效、低碳經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)量發(fā)展做貢獻(xiàn)，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

項(xiàng)目應(yīng)用案例

1）千禾味業(yè)立體庫項(xiàng)目，坐標(biāo)：四川眉山。

12 臺環(huán)形車，軌道長度230 m，最快速度120 m/min， 2019 年3 月開始運(yùn)行，目前已經(jīng)輸送約110 萬托貨物。

2）寧波公牛插座立體庫，坐標(biāo)：浙江寧波。

4 臺RGV 車，最快速度120 m/min；項(xiàng)目組自2016 年投入運(yùn)行至今，運(yùn)行穩(wěn)定良好，得到業(yè)主方一致認(rèn)同。

3）蘇州SEW 減速機(jī)立體庫，坐標(biāo)：江蘇蘇州。

3 輛環(huán)形車，軌道總長度累計(jì)達(dá)到210 m，最快速度設(shè)置120 m/min。項(xiàng)目自2016 年上線至今，運(yùn)行平穩(wěn)良好。

4）江蘇恒瑞立體庫項(xiàng)目；坐標(biāo)：江蘇連云港。

一樓6 臺，軌道長度194 m；二樓夾層3 臺，軌道長度1 058 m；最大速度120 m/min，轉(zhuǎn)彎速度30-40 m/min；直穿（RGV）：二樓3 臺，各分布于3 處位置，軌道長度176 m；三樓1 臺，軌道長度99 m；最大速度120 m/min，出入庫效率合計(jì)約128 盤/ h。

千禾味業(yè)立體庫

蘇州SEW 減速機(jī)立體庫

江蘇恒瑞立體庫項(xiàng)目

利華益項(xiàng)目

項(xiàng)目自2019 年竣工投入運(yùn)行以來，設(shè)備可靠，運(yùn)行平穩(wěn)。

5）利華益項(xiàng)目：坐標(biāo)：山東東營；

南北兩側(cè)兩套環(huán)形穿梭車系統(tǒng)，南側(cè)環(huán)形車系統(tǒng)負(fù)責(zé)整盤入庫及空托盤供應(yīng)作業(yè)，穿過室外連接車間及立體倉庫兩棟建筑。系統(tǒng)對接車間8 條產(chǎn)線，軌道長度超過700 m，設(shè)計(jì)16 臺環(huán)形穿梭車，完成峰值207 盤/ h 的入庫流量，北側(cè)環(huán)形穿梭車系統(tǒng)負(fù)責(zé)整盤出庫及空托盤回庫作業(yè)，軌道長度約300 米，上設(shè)12 臺環(huán)形穿梭車，完成峰值250 盤/ 小時(shí)流量。

穿梭車發(fā)展歷程及產(chǎn)品特點(diǎn)

1）穿梭車發(fā)展歷程

隨著物流行業(yè)對效率和靈活性的要求增加，有軌托盤指引穿梭車RGV（Rail Guided Vehicle）作為一種新型物流設(shè)備逐漸引起關(guān)注。其發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：

穿梭車發(fā)展歷程

經(jīng)過上圖可以看出，智能托盤穿梭車從原始的初期階段逐漸邁入智能化階段。

2）穿梭車產(chǎn)品類型及分類

①從產(chǎn)品類型來看，北起院穿梭車的載重不同，按照載重劃分為1 t 型，1.5 t 型，3 t 重載型；

②按照載貨功能不同，分為單工位和雙工位；

③按照軌道形式不同，分為直線型和環(huán)線型；

穿梭車是一種高度自動化的物流設(shè)備，它可以無縫連接庫前輸送與末端輸送，實(shí)現(xiàn)柔性化輸送；具有直線型和環(huán)線型兩種形式。

單工位托盤穿梭車

四排鏈雙功能托盤穿梭車

北起院自主研發(fā)的RGV 托盤穿梭車可以承載1 t 到3 t 載重不等的托盤貨物，主要應(yīng)用于生產(chǎn)線邊庫等多品規(guī)、多存儲的庫前轉(zhuǎn)運(yùn)場景，解決了自動化立體倉庫系統(tǒng)中不同類型物料的柔性存儲及出入庫問題，適用于電商，食品，醫(yī)藥，汽配，電子，生物制藥等行業(yè)以各類塑料、木質(zhì)、鋼制托盤等為存儲單位的自動化立體倉庫系統(tǒng)。北起院新型高效的直線型地面軌道穿梭車系統(tǒng)、柔性的環(huán)線型地面軌道穿梭車系統(tǒng)的總體規(guī)劃設(shè)計(jì)與性能研究，形成了系列裝備產(chǎn)品，包括單工位直線型地面軌道穿梭車、雙工位直線型地面軌道穿梭車、單工位/帶拆盤機(jī)直線型地面軌道穿梭車、雙工位/帶拆盤機(jī)直線型地面軌道穿梭車，以及鏈條式環(huán)線型地面軌道穿梭車、輥筒式環(huán)線型地面軌道穿梭車共6 種不同功能的車型，具體分類及類型如下圖所示。

RGV（Rail Guided Vehicle）屬于離散型輸送系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，可與上位機(jī)WCS 或WMS 系統(tǒng)進(jìn)行通訊結(jié)合。條碼識別等物流信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)貨品自動化識別單次存取連續(xù)存取自動理貨等功能。

環(huán)形穿梭車系統(tǒng)用于銜接AS/RS 庫區(qū)至收發(fā)貨區(qū)、AS/RS 庫區(qū)至揀配包裝區(qū)，實(shí)現(xiàn)實(shí)托盤物料的出入庫輸送及空托盤垛、空箱垛的回收補(bǔ)給搬運(yùn)等。環(huán)行穿梭車系統(tǒng)是一種靈活有效的軌道式輸送系統(tǒng)，用于在寬泛區(qū)域內(nèi)物料的自動輸送。

3） 穿梭車的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

環(huán)形穿梭車系統(tǒng)組合了常規(guī)懸掛軌道的優(yōu)點(diǎn)和自身的優(yōu)勢：

①每臺小車有獨(dú)自的控制系統(tǒng)及物流數(shù)據(jù)；

②軌道線路控制靈活，可柔性的適應(yīng)應(yīng)工藝調(diào)整，降低流程的時(shí)間和成本；

③對單機(jī)故障有較強(qiáng)冗余能力；

④可按需求組合不同功能的載貨裝置，運(yùn)行安靜；

⑤模塊化結(jié)構(gòu)適應(yīng)生產(chǎn)布局的變化，可靈活滿足將來延伸和擴(kuò)展需要；

⑥地面固定，安裝調(diào)整方便，無需空中搭建鋼構(gòu)即無特別的承載要求，對空間要求較低，可節(jié)省資源和成本；同時(shí)也降低了調(diào)試、維修保養(yǎng)的成本和時(shí)間；

⑦允許窄小的彎道，因而可更靈活、有效的的排布線路，充分利用空間；條碼定位系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

⑧測量精度高，定位精度可達(dá)1 mm；

⑨可用于曲線或斜坡的絕對值定位；

⑩可分隔條碼帶，只在需要測量的位置安裝條碼帶；

自動化立體庫物流輸送系統(tǒng)應(yīng)用案例

穿梭車顯著優(yōu)勢：直線和環(huán)形穿梭車的出現(xiàn)極大的提升了倉庫庫前設(shè)備的柔性，可實(shí)現(xiàn)資源合理有效配置，相較于輸送機(jī)組成的連續(xù)搬運(yùn)系統(tǒng)、自動導(dǎo)引車為載體的搬運(yùn)系統(tǒng)，地面軌道穿梭車可根據(jù)客戶的出庫峰值波動結(jié)合順序組出庫，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)輸送機(jī)系統(tǒng)不能達(dá)到的柔性對應(yīng)。具有以下幾個(gè)顯著優(yōu)勢：高靈活性（可實(shí)現(xiàn)合理調(diào)度快速匹配任務(wù)），高效性（快速實(shí)現(xiàn)出入庫作業(yè)），安全性（安全防護(hù)、避讓及預(yù)警），精確性（條碼精確定位）。

4）穿梭車的局限性和風(fēng)險(xiǎn)分析

盡管托盤穿梭車具備諸多優(yōu)點(diǎn)，在提高倉儲和物流效率方面具有巨大潛力，但當(dāng)前在實(shí)際的落地過程中，也存在一些應(yīng)用中的痛難點(diǎn)，一是成本相對單臺輸送設(shè)備較高；二是應(yīng)用場景相對局限，僅適用于較復(fù)雜作業(yè)場景；三是調(diào)試調(diào)度系統(tǒng)的相對復(fù)雜性，會增加一定的調(diào)試成本；維護(hù)及故障的挑戰(zhàn)性。

盡管如此，智能控制與管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，針對多種設(shè)備任務(wù)狀態(tài)和運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，其遺傳算法研究過程中存在未知的技術(shù)難題，需要結(jié)合虛擬調(diào)試平臺與現(xiàn)場測試進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，不斷加以修改優(yōu)化，從而達(dá)到理想效果。

針對當(dāng)前托盤穿梭車行業(yè)存在的應(yīng)用痛難點(diǎn)，有一些企業(yè)也在不斷地迭代產(chǎn)品，進(jìn)一步提升其穩(wěn)定性與易用性，更好地滿足用戶的要求。如設(shè)計(jì)道岔系統(tǒng)解決車體維修故障，設(shè)置專門的維修區(qū)，保障其他RGV 的通行。

穿梭車發(fā)展現(xiàn)狀

1）國內(nèi)外競爭現(xiàn)狀

國產(chǎn)品牌日益崛起，傳統(tǒng)供應(yīng)商直面應(yīng)對挑戰(zhàn)，相關(guān)企業(yè)及產(chǎn)品情況和種類如下表所示：

總體來看，當(dāng)前，國內(nèi)托盤穿梭車市場競爭激烈，傳統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商和新晉供應(yīng)商之間的競爭主要體現(xiàn)在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備成本和服務(wù)能力等方面。

2） 技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)能力

廠商的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)能力是核心競爭力之一。優(yōu)秀的廠商通常具有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，能夠不斷改進(jìn)托盤穿梭車的設(shè)計(jì)、功能和性能。一方面要積極關(guān)注未來發(fā)展趨勢和市場動態(tài)，另一方面積極引入先進(jìn)的自動化和智能化技術(shù)，以提高產(chǎn)品的競爭力。

①質(zhì)量安全可靠：直線或環(huán)形托盤穿梭車需要在復(fù)雜甚至相對惡劣的物流環(huán)境中進(jìn)行長時(shí)間工作，因此其質(zhì)量和可靠性對于用戶至關(guān)重要。嚴(yán)格的質(zhì)量控制，高度穩(wěn)定性和良好的安全性能保證在激烈的競爭中脫穎而出。

②個(gè)性定制與方案靈活：定制化和靈活性解決方案有利加強(qiáng)供應(yīng)商競爭力。因此廠商若能因地制宜，通過密切與客戶合作，根據(jù)客戶的特定要求設(shè)計(jì)和生產(chǎn)適配的托盤穿梭車，以滿足不同用戶的個(gè)性需求。

③良好的售后服務(wù)和支持：托盤穿梭車出現(xiàn)故障或需要維修若能及時(shí)快速響應(yīng)和解決問題，并為客戶提供培訓(xùn)、技術(shù)支持和維護(hù)服務(wù)，確保用戶在使用過程中獲得及時(shí)的幫助和支持。在設(shè)計(jì)中，要設(shè)計(jì)專門維修通道和維修區(qū)域，也會給供應(yīng)商加分。

④成本效益和總體成本：托盤穿梭車應(yīng)具備較高的成本效益，即能夠提高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，同時(shí)具有競爭性的價(jià)格。此外，供應(yīng)商降低總體擁有成本，包括能耗、維護(hù)和人工成本。

綜合來看，要想在市場占得一席之地，托盤穿梭車廠商需要不斷提升自身實(shí)力，提供符合市場需求的優(yōu)質(zhì)解決方案和服務(wù)，以保持競爭優(yōu)勢。同時(shí)，與客戶的緊密合作、良好的服務(wù)意識和持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新也是取得成功的關(guān)鍵因素。

3）應(yīng)用行業(yè)特性

北起院從傳統(tǒng)的醫(yī)藥、汽車零部件、紡織、飲料等行業(yè)已逐步進(jìn)軍化工、快消品、智能制造等行業(yè)的物流倉儲領(lǐng)域，此類行業(yè)由于產(chǎn)線量大，且托盤貨物往往以整進(jìn)整出為主，因此環(huán)形穿梭車在自動化立體庫內(nèi)中應(yīng)用臺數(shù)多、價(jià)值體量大，對系統(tǒng)性能要求高。北起院早期研制的環(huán)形穿梭車系統(tǒng)，盡管已相繼應(yīng)用于多個(gè)工程項(xiàng)目，但所承接的項(xiàng)目中用到的環(huán)形穿梭車數(shù)量少，尚未開展智能多車調(diào)度與控制系統(tǒng)方面的研發(fā)工作，缺乏技術(shù)儲備，因此在承擔(dān)大型項(xiàng)目時(shí)沒有競爭力。

項(xiàng)目成果鑒定

1）成果鑒定

2023 年3 月12 日，由北起院獨(dú)立完成的“多場景高效協(xié)同物流輸送系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目成果鑒定會順利召開。來自中國機(jī)械工程學(xué)會、中國重型機(jī)械行業(yè)協(xié)會、北京科技大學(xué)等行業(yè)內(nèi)的7位知名專家組成鑒定委員會，對項(xiàng)目成果進(jìn)行了評審。

2）高度評價(jià)

專家組對本項(xiàng)目的成果給予了高度評價(jià)，一致認(rèn)為該科技成果實(shí)現(xiàn)了自動化立體庫庫前物料的精準(zhǔn)柔性流轉(zhuǎn)、高效協(xié)同管控、安全可靠運(yùn)行，對促進(jìn)我國物流裝備行業(yè)發(fā)展具有重大意義，總體技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，其中開發(fā)的多場景高效協(xié)同調(diào)度技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

北起院獨(dú)立完成的“多場景高效協(xié)同物流輸送系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目成果鑒定會

北起院多場景高效協(xié)同物流輸送系統(tǒng)項(xiàng)目形成的核心關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新成果，符合國家產(chǎn)業(yè)、科技、能源和環(huán)保政策，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，顯著提升了高端物流裝備的自主研發(fā)能力與國內(nèi)國際市場競爭力，進(jìn)一步推動北起院物流倉儲裝備朝智能化、柔性化、定制化、個(gè)性化方向發(fā)展。

3）良好效益

環(huán)形穿梭車作為常用的物流倉儲裝備，應(yīng)用與市場前景廣闊，具有很好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，其自主研制以及在北起院工程項(xiàng)目現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用，可助力物流倉儲工程板塊降低總體集成成本與運(yùn)行管理成本，拓寬新興產(chǎn)業(yè)布局。

未來發(fā)展趨勢

未來發(fā)展趨勢而言，首先庫架形式從傳統(tǒng)的立體庫發(fā)展到密集穿梭車庫；其次，托盤穿梭車從地面直線型再到環(huán)線型，再到密集穿梭車庫四向型；未來發(fā)展一方面是四向托盤穿梭車的研制與發(fā)展；另一方面是環(huán)形穿梭車的智能調(diào)度和多機(jī)協(xié)同。托盤穿梭車的發(fā)展研究是以市場為導(dǎo)向，結(jié)合物流倉儲裝備技術(shù)高端化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢以及環(huán)形車系統(tǒng)的行業(yè)應(yīng)用需求，將研制智能環(huán)形車系統(tǒng)，也將在北起院承建的項(xiàng)目中投入使用，并逐步加以推廣與應(yīng)用。