隨著整個(gè)工廠智能物流一體化轉(zhuǎn)型的加速推進(jìn)，近年來重載物流系統(tǒng)需求快速上升。與常規(guī)的自動(dòng)化物流系統(tǒng)相比，重載物流系統(tǒng)由于其巨大的重量和體積，對貨架、堆垛機(jī)等物流設(shè)備設(shè)施都有非常高的要求。本文簡要分析了重載物流系統(tǒng)的特點(diǎn)、核心設(shè)備、建設(shè)要點(diǎn)及市場狀況。

近年來，傳統(tǒng)工廠在加快向智能工廠轉(zhuǎn)型升級(jí)，整廠物流系統(tǒng)自動(dòng)化與智能化升級(jí)是其中的重要一環(huán)，移動(dòng)機(jī)器人AGV、線邊立體倉庫等的應(yīng)用越來越廣泛。用于重型貨物存儲(chǔ)與搬運(yùn)的重載自動(dòng)化立體庫和重載AGV的市場需求快速上升，吸引了越來越多企業(yè)的關(guān)注。

一、什么是重載物流系統(tǒng)

顧名思義，重載物流系統(tǒng)的處理對象是重型貨物（重型負(fù)載單元），常見的重型貨物有鋼卷、紙卷、模具、汽車框架配件、大型鑄件、石油管道、船舶材料等等。目前國內(nèi)外都沒有關(guān)于重載物流系統(tǒng)明確的定義，對重載貨物的標(biāo)準(zhǔn)也說法不一。

沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)物流裝備有限公司（簡稱“沈飛”）總工程師王中軍告訴記者，在自動(dòng)化立體庫（AS/RS）中，巷道堆垛機(jī)屬于核心設(shè)備，按照載荷單元可以分為料箱堆垛機(jī)和托盤堆垛機(jī)。其中，料箱堆垛機(jī)一般載荷在100kg以下，托盤堆垛機(jī)常見的載荷系列有250kg、500kg、1000kg、2000kg等，通常將3000kg及以上載荷的堆垛機(jī)劃分為重載系列。常見的重載堆垛機(jī)有3噸、5噸、7噸、10噸等產(chǎn)品。

而羅伯泰克自動(dòng)化科技（蘇州）有限公司第二工程技術(shù)中心總監(jiān)周維存認(rèn)為，重載貨物的界定可以參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》。該標(biāo)準(zhǔn)按照載荷將貨物劃分為四大類：輕載貨物為1000kg，中載貨物為2000kg，重載貨物為4000kg，特重貨物為7000kg。按照行業(yè)規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)，將4000kg以上的貨物劃為重載物流較為合理。

歐洲重載物流技術(shù)發(fā)展早于中國幾十年，但對于重載貨物單元也沒有明確規(guī)定。據(jù)意大利Bonfanti s.r.l.公司中國區(qū)總經(jīng)理陳睿女士介紹，在歐洲，倉庫一般使用規(guī)格為1200×800mm的歐標(biāo)托盤，其最大載荷為1.5噸。凡是超過歐標(biāo)托盤的尺寸和載荷范圍的貨物，都可以歸類為重載貨物。但也有人認(rèn)為，“重型”負(fù)載單元的產(chǎn)品應(yīng)具有非常大的重量，不能使用標(biāo)準(zhǔn)托盤承載。

本文討論的重載物流系統(tǒng)，主要是指處理超重類貨物的自動(dòng)化物流系統(tǒng)。超重貨物往往也超大超長，因此需要采用特定倉儲(chǔ)形式與特定物流設(shè)備。

二、核心設(shè)備與關(guān)鍵技術(shù)

重載貨物從外形來分類主要分為：重型托盤貨物（超過3噸）、卷材（直徑超過3m）、管材（長度超過10m）、金屬材料、大型備件、集裝箱等類型。相應(yīng)地，重載物流系統(tǒng)最常見的形式有長條形貨物倉庫（如型材庫）、卷軸倉庫（如卷材庫）、板錠倉庫（如板材庫）、集裝箱倉庫、車輛倉庫、鐵路機(jī)車倉庫、飛機(jī)駕駛艙倉庫、大型備件倉庫（如巨型軸承庫）等等。

重載物流設(shè)備按照功能分為存儲(chǔ)與搬運(yùn)兩大類。存儲(chǔ)設(shè)備主要是行車（又稱天車、橋式起重機(jī)）或巷道堆垛機(jī)（雙立柱或四立柱堆垛機(jī)）；搬運(yùn)設(shè)備通常包括重載叉車、重載AGV、重載RGV、大型輸送機(jī)（用于重量大的托盤貨物單元）。超重超大貨物的自動(dòng)化物流系統(tǒng)需要采用特定倉儲(chǔ)形式，需要特殊類型的堆垛機(jī)，貨架、輸送機(jī)、AGV等設(shè)備也與常規(guī)的物流系統(tǒng)有很大不同。

1.重載AGV

隨著智能化、柔性化成為物流技術(shù)發(fā)展方向，重載AGV在生產(chǎn)或搬運(yùn)場景中越來越多地使用。

新松港口用重載AGV

據(jù)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司（簡稱“新松”）移動(dòng)機(jī)器人BG市場執(zhí)行總監(jiān)盧玉峰介紹，對于載重大于多少噸位才被定義為重載AGV，業(yè)界也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。新松習(xí)慣將5噸及以上AGV定義為重載AGV，因?yàn)殡S著載重的增大，AGV的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度隨之增加?！爱?dāng)載重達(dá)到5噸左右，需要采用承載及驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)的AGV專用驅(qū)動(dòng)輪；電機(jī)功耗和工作電流都將加大；AGV框架強(qiáng)度需要加強(qiáng)；舉升形式也多由電動(dòng)改為液壓舉升?！北R玉峰說。

首先，重載AGV的驅(qū)動(dòng)輪特別重要，既要滿足承載性和驅(qū)動(dòng)能力，還需要多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪協(xié)同工作。因?yàn)轵?qū)動(dòng)輪間的協(xié)調(diào)控制直接決定了AGV的整體效率，同時(shí)也決定了AGV行走的平穩(wěn)度和可靠性。

在進(jìn)行重載AGV設(shè)計(jì)時(shí)，需要對驅(qū)動(dòng)輪的應(yīng)力進(jìn)行分析，以確保AGV運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。據(jù)了解，一般載重在15噸以下的重載AGV，采用驅(qū)動(dòng)舵輪，該車輪集成行駛單元與轉(zhuǎn)向單元，車輪結(jié)構(gòu)緊湊、空間占用少、可控性高、性能可靠、維護(hù)簡單；載重在15噸以上的重載AGV，采用液壓浮動(dòng)輪，單個(gè)差動(dòng)輪組成一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)單元，通過多組驅(qū)動(dòng)單元，車體可以全方位運(yùn)行。

除了驅(qū)動(dòng)技術(shù)，重載AGV的關(guān)鍵技術(shù)與供應(yīng)商面臨的挑戰(zhàn)還包括以下3個(gè)方面：（1）導(dǎo)航技術(shù)，需要采用雙閉環(huán)甚至是多閉環(huán)的控制方式，確保AGV導(dǎo)航技術(shù)穩(wěn)定可靠；（2）戶外防護(hù)技術(shù)，隨著戶外使用場景越來越多，需要考慮到雨雪、沙塵等環(huán)境因素對AGV的影響，需要重點(diǎn)考慮AGV戶外導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性和AGV戶外充電安全等方面；（3）非標(biāo)設(shè)計(jì)能力，對AGV廠商的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力要求非常高。

盧玉峰告訴記者，國外傳統(tǒng)重載型AGV廠家起步較早，在機(jī)械方面和電氣方面，擁有自主研發(fā)的專利型單元提供整體的技術(shù)支撐。而國內(nèi)AGV企業(yè)目前仍在一定程度上面臨著國外企業(yè)的技術(shù)封鎖，例如，高性能芯片和核心的控制器基本受制于國外企業(yè)。因此整個(gè)行業(yè)需要不斷創(chuàng)新，走出一條屬于自己的技術(shù)路線，加大高性能控制器的研發(fā)投入，縮小核心技術(shù)差距，把主動(dòng)權(quán)握在自己手中。

2.重載堆垛機(jī)

一個(gè)典型的重載倉儲(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由重型貨架、重載堆垛機(jī)、重型輸送線、RGV等核心設(shè)備以及倉儲(chǔ)系統(tǒng)管理軟件組成。要保證重載物流系統(tǒng)能夠平穩(wěn)、可靠和高效運(yùn)行，堆垛機(jī)、貨架等設(shè)備都要根據(jù)貨物的形狀和重量進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、整體性能等都提出了更高要求。

羅伯泰克的重載堆垛機(jī)

周維存認(rèn)為，貨物重量過大時(shí)，對堆垛機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)、載貨臺(tái)、貨叉等都有很高要求，設(shè)計(jì)難度更大，需要在堆垛機(jī)的材料、結(jié)構(gòu)、安全性、能耗等方面綜合創(chuàng)新。例如，材料方面，相對于輕載堆垛機(jī)，重載機(jī)型的設(shè)備整體質(zhì)量較大，整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要使用較高性能的材料元件；結(jié)構(gòu)方面，重載堆垛機(jī)的起升傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用多組動(dòng)滑輪的設(shè)計(jì)以減輕鋼絲繩受力，減少鋼絲繩的延伸，增加鋼絲繩的使用壽命。

米亞斯在全球累計(jì)銷售堆垛機(jī)超過幾千臺(tái)，特別擅長重型、長大件、高速、超高堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)制造。據(jù)介紹，米亞斯重載型堆垛機(jī)融合了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括：（1）雙驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，存取貨物性能更加強(qiáng)勁；（2）自動(dòng)集中潤滑解決方案，減少設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)工作量；（3）糾偏裝置，保證伸縮貨叉與貨物位置的精準(zhǔn)，降低變形與沉降帶來的風(fēng)險(xiǎn)；（4）多種安全保護(hù)裝置，確保堆垛機(jī)安全運(yùn)行；（5）高效控制系統(tǒng)，使堆垛機(jī)運(yùn)行更加安全平穩(wěn)高效?；谶@些技術(shù)，米亞斯重載型堆垛機(jī)承載大、震動(dòng)小、速度快，最高負(fù)載達(dá)32噸，運(yùn)行時(shí)速度可達(dá)210m/min。

除了堆垛機(jī)，重載立體倉庫的貨架承重大，貨架安全至關(guān)重要。貨架必須根據(jù)貨物的形狀和重量進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，需要更多的加固措施；貨架對地面的要求也比較高，地面的厚度和堅(jiān)固度需要增加。據(jù)了解，國內(nèi)工業(yè)貨架企業(yè)提供的是單元載荷3噸以下的貨架，超重型貨架絕大部分是由鋼結(jié)構(gòu)公司提供的。此外，輸送設(shè)備的速度和加速度必須與貨物負(fù)載和形狀相對應(yīng)，它們對系統(tǒng)的運(yùn)行性能產(chǎn)生巨大的影響。

企業(yè)在重載貨物生產(chǎn)和倉儲(chǔ)作業(yè)中存在諸多痛點(diǎn)

與常規(guī)貨物的解決方案相比，重載物流系統(tǒng)處理的貨物尺寸更大而且形狀不規(guī)則，對設(shè)備負(fù)載要求高，在方案設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注以下方面：

一是在物流設(shè)備選型時(shí)，穩(wěn)定性和安全性是首要考慮因素，一般不會(huì)為了追求效率而選擇速度大大超過需求的物流設(shè)備。

二是貨物重量較大，在輸送、搬運(yùn)過程中慣性較大，所以物流設(shè)備需要注意制動(dòng)，在方案設(shè)計(jì)時(shí)要有更多的保護(hù)措施。

值得注意的是，在制造工廠的物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需要充分考慮重載自動(dòng)化倉儲(chǔ)設(shè)備與上下游設(shè)備和生產(chǎn)線的銜接，以縮短貨物等待時(shí)間，滿足生產(chǎn)工序的流量要求。此外，由于每個(gè)行業(yè)的特殊性，集成商在根據(jù)客戶實(shí)際需求做好物流方案規(guī)劃的同時(shí)，還要為客戶定制開發(fā)專用設(shè)備。

關(guān)于未來技術(shù)發(fā)展趨勢，重載物流系統(tǒng)將會(huì)朝著無人化、柔性化、智能化方向發(fā)展。

三、市場需求

中國是制造業(yè)大國，很多企業(yè)在重載貨物的生產(chǎn)、倉儲(chǔ)作業(yè)中存在以下痛點(diǎn)問題需要解決，參見圖1，主要包括：

圖1：重載貨物倉儲(chǔ)管理難題

1.貨物重量大、尺寸大；

2.勞動(dòng)強(qiáng)度大；

3.安全隱患大；

4.占用空間大；

5.作業(yè)效率低；

6.貨物規(guī)格差異大，標(biāo)準(zhǔn)化程度低；

7.信息化管理難，庫存不準(zhǔn)確。

以鋁材生產(chǎn)加工為例，坯料或初級(jí)加工的鋁卷重達(dá)幾十噸，產(chǎn)品尺寸大、構(gòu)造特殊，并且鋁卷是不穩(wěn)定的弧形，運(yùn)輸搬運(yùn)過程中易滾落，尤其是在部分生產(chǎn)工藝階段溫度可達(dá)幾百攝氏度，這些都對人工作業(yè)造成了極大的安全隱患。如何提高鋁卷在加工儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的可靠性、安全性和作業(yè)效率，是擺在企業(yè)面前的一大難題。采用重載物流系統(tǒng)取代人力實(shí)現(xiàn)無人化操作，可以大幅降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提高運(yùn)作效率。

近年來，國內(nèi)重載物流自動(dòng)化市場需求日益增多，主要影響因素有以下幾點(diǎn)：

一是傳統(tǒng)工廠向智能工廠進(jìn)化，在生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、信息化之后，物流智能化建設(shè)成為車間改造升級(jí)的核心內(nèi)容，首先需要破解的就是超重超大物料的自動(dòng)化搬運(yùn)和存儲(chǔ)問題。

二是人口紅利逐漸消失，制造企業(yè)“招工難”、“用工難”問題日趨嚴(yán)重，特別是重載物流現(xiàn)場條件較差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，相比其他場景的招工難度更大，促進(jìn)企業(yè)加快自動(dòng)化升級(jí)。

三是重載物流技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)供應(yīng)商能力逐步提升，專業(yè)設(shè)備不斷增加，且成本下降，具有更高的性價(jià)比，吸引了眾多企業(yè)進(jìn)行物流自動(dòng)化升級(jí)。

在智能車間，實(shí)現(xiàn)了一體化生產(chǎn)模式，原材料的倉儲(chǔ)區(qū)與加工區(qū)合并，原材料倉儲(chǔ)以線邊庫的方式存在，通過實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)化搬運(yùn)、揀選、配送上線、生產(chǎn)與倉儲(chǔ)，提升工廠信息化與數(shù)字化管理水平，可以助力企業(yè)節(jié)省廠房面積、減少作業(yè)人員、提高倉儲(chǔ)效率、降低成本、防控安全風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

在應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域方面，隨著我國制造業(yè)加快升級(jí)換代，把“中國制造”變成“中國智造”，近年來，有色金屬、鋼鐵、造紙、船舶、汽車及零部件、工程機(jī)械、高鐵裝備、鑄造、航空航天、造紙、軍事、垃圾處理、港口、物流等行業(yè)領(lǐng)域，對重型自動(dòng)化立體庫的市場需求持續(xù)擴(kuò)大。

如，某國內(nèi)鋁深加工龍頭企業(yè)，按照智能化、綠色化標(biāo)準(zhǔn)投資興建一座智能化工廠，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，需要在鋁卷生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)建立一座自動(dòng)化立體庫，用于廠內(nèi)鋁卷坯料加工后倉儲(chǔ)問題，高頻率的生產(chǎn)作業(yè)要求設(shè)備必須高效、安全、可靠的存取。

四、供應(yīng)商及其發(fā)展

重載物流是一個(gè)比較冷僻的細(xì)分領(lǐng)域，專業(yè)做重載物流裝備的企業(yè)比較少。據(jù)意大利Bonfanti s.r.l.公司中國區(qū)總經(jīng)理陳睿介紹，歐洲主要的重載物流系統(tǒng)供應(yīng)商來自：德國（特別是機(jī)械設(shè)備），如德馬格、科尼等公司；英國（軟件和貨架）；意大利（設(shè)備和貨架），如邦福迪Bonfanti等公司。在10噸以上的重載物流領(lǐng)域，歐洲供應(yīng)商有很高的市場占有率。總體而言，歐洲企業(yè)實(shí)施的重載物流項(xiàng)目較多，有大量的實(shí)踐案例可供參考，在軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)備配套方面都相對完善，技術(shù)成熟，經(jīng)驗(yàn)豐富，值得我們學(xué)習(xí)借鑒。

意大利Bonfanti公司為中國鋁加工行業(yè)提供的鋁板自動(dòng)立體庫，該項(xiàng)目為高溫倉庫

中國重載物流自動(dòng)化市場仍處于起步階段，相關(guān)技術(shù)設(shè)備還比較少，特別是10噸以上自動(dòng)倉庫核心設(shè)備供應(yīng)商主要是國外品牌。如果重載自動(dòng)化立體庫再加上高溫等特殊要求，國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域基本是空白。

國內(nèi)企業(yè)進(jìn)入重載物流領(lǐng)域較晚，還需要時(shí)間去積累經(jīng)驗(yàn)，有些技術(shù)也需要突破。近年來，一些企業(yè)僅僅是為了解決自己企業(yè)內(nèi)部的問題而開發(fā)了重載物流裝備，如，寶鋼集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了各類鋼材的自動(dòng)化搬運(yùn)和存儲(chǔ)。

一些物流裝備企業(yè)也在扎根重載物流領(lǐng)域，不斷探索實(shí)踐。如，沈飛自2008年開始一直致力于重載堆垛機(jī)的研究，陸續(xù)開發(fā)出針對板材、棒材、工裝模具、大尺寸成品等物料存儲(chǔ)的特殊類型堆垛機(jī)，不僅完成了全系列重載物流典型產(chǎn)品的開發(fā)，還具備了從方案規(guī)劃、設(shè)備開發(fā)與生產(chǎn)、安裝實(shí)施與售后服務(wù)的整體服務(wù)能力，目前已在多個(gè)行業(yè)擁有多個(gè)落地項(xiàng)目。沈飛看好超重超長超大物料倉儲(chǔ)市場未來前景，將在這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力。

合肥井松智能科技股份有限公司（簡稱“井松”），在重載領(lǐng)域打破國外“卡脖子”的技術(shù)壟斷，創(chuàng)新研發(fā)出20噸級(jí)、30噸級(jí)激光叉車AGV。井松為國內(nèi)最大的鋁加工制造企業(yè)承建了智能倉儲(chǔ)、智能配送、智能工廠、智能車間配送等多期多個(gè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了鋁行業(yè)超重載、大尺寸、多形狀物料的自動(dòng)接駁、自動(dòng)搬運(yùn)、自動(dòng)暫存等全流程無人化作業(yè)，為客戶企業(yè)實(shí)現(xiàn)人力大幅縮減、全天候作業(yè)模式、配送效率多倍增長，快速促進(jìn)客戶企業(yè)智能物流環(huán)節(jié)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

在長大物料的重型自動(dòng)化立體庫方面，山西迎才物料設(shè)備科技有限公司針對鋁材行業(yè)的需要，設(shè)計(jì)、開發(fā)了自動(dòng)裝框設(shè)備等專用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化物流系統(tǒng)與產(chǎn)線的無縫對接，實(shí)現(xiàn)了超長超大物料整廠自動(dòng)化物流解決方案成功落地。

重載堆垛機(jī)方面，國內(nèi)供應(yīng)商主要有米亞斯、羅伯泰克等。如，米亞斯昆山工廠已經(jīng)完成了20噸級(jí)和30噸級(jí)堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)與制造，該系列堆垛機(jī)已成功應(yīng)用于國內(nèi)某有色金屬深加工龍頭企業(yè)的智能鋁卷立體庫項(xiàng)目。

重載AGV方面，據(jù)盧玉峰介紹，國內(nèi)重載AGV需求從2010年前后開始增多，到2015年重載多輪控制技術(shù)已經(jīng)成熟，標(biāo)志著中國重載AGV自主設(shè)計(jì)與制造能力已經(jīng)不受載重限制。從2018年到現(xiàn)在，重載AGV需求量每年增幅在20%以上，吸引了更多企業(yè)進(jìn)入重載AGV領(lǐng)域，一起加快了重載AGV技術(shù)進(jìn)步和制造成本下降。

目前，新松、井松、國自、朗譽(yù)等都開發(fā)了重載AGV。如，新松的重載AGV產(chǎn)品有很多種，在汽車行業(yè)、核工業(yè)、飛機(jī)制造、港口等眾多行業(yè)領(lǐng)域，都可以看到新松重載AGV的身影。在實(shí)際項(xiàng)目中，新松會(huì)根據(jù)客戶工況選用最合適的導(dǎo)航形式，并按照客戶的需求定制AGV車體及附屬機(jī)構(gòu)，以便最大程度地與客戶工藝相匹配。