摘要：

隨著科技不斷進(jìn)步，人們對(duì)于生產(chǎn)效率和安全性的需求也在逐漸提高。貨物智能裝卸設(shè)備作為一種新型的自動(dòng)化設(shè)備，正逐漸被運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中。本文將從貨物智能裝卸設(shè)備的定義、技術(shù)難點(diǎn)、國(guó)內(nèi)貨物智能裝卸設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，并探討其未來發(fā)展趨勢(shì)，為各方對(duì)智能裝卸設(shè)備的研究提供參考。

近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)，但隨著人口老齡化加重，人工成本顯著增加，尤其是在制造業(yè)和物流行業(yè)中存在著大量重復(fù)性、低附加值，且易導(dǎo)致工傷事故的體力勞動(dòng)工作。因此，如何利用現(xiàn)代科技手段提高生產(chǎn)效率和安全性，成為亟待解決的問題。

貨物智能裝卸設(shè)備通過模仿人類操作方式實(shí)現(xiàn)自主操控，并具有較強(qiáng)學(xué)習(xí)與判斷能力，可以有效減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)并提高整體運(yùn)營(yíng)水平。本文旨在分析貨物智能裝卸設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，為相關(guān)企業(yè)提供有益參考。

智能裝卸設(shè)備定義

貨物智能裝卸設(shè)備是一種具備自主學(xué)習(xí)、判斷和操作功能的高度集成化設(shè)備，主要是由行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、作業(yè)執(zhí)行系統(tǒng)、排列整形系統(tǒng)等部分組成，可廣泛用于物流站場(chǎng)、生產(chǎn)型企業(yè)、鐵路站場(chǎng)等環(huán)境，通過對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行感知、處理和控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種貨物從月臺(tái)到運(yùn)載工具之間快速、準(zhǔn)確的裝載與卸載作業(yè)。

智能裝卸設(shè)備技術(shù)難點(diǎn)

從裝卸作業(yè)的全過程來看，實(shí)現(xiàn)各類貨物的自動(dòng)化裝卸作業(yè)存在以下難點(diǎn)：

1.作業(yè)對(duì)象多樣。作業(yè)對(duì)象的包裝類型、材質(zhì)、包扎方式、狀態(tài)和碼放形式等具有多樣性，且來自各國(guó)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不統(tǒng)一。在各類作業(yè)場(chǎng)景下，由于貨物的種類、包裝類型、材質(zhì)、包扎方式、貨物狀態(tài)等各不相同，同時(shí)存在貨物橫、豎、立、斜等多種方式混擺，存在較大不確定性，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的柔性化程度和適應(yīng)性提出較高的要求，制約了裝卸設(shè)備自動(dòng)化發(fā)展。[1]

2.現(xiàn)有作業(yè)流程不規(guī)范。大多存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、不銜接等問題，使實(shí)際作業(yè)過程中貨物的包裝、裝載方式與標(biāo)準(zhǔn)要求的相關(guān)規(guī)定有一定出入。

3.裝卸系統(tǒng)整體布局空間占用較大。由于拆垛系統(tǒng)空間的占用，以及輸送線要達(dá)到最大作業(yè)長(zhǎng)度所需的最小本體長(zhǎng)度的影響，導(dǎo)致整個(gè)裝卸系統(tǒng)在長(zhǎng)度方向上占用空間較大。

4.信息化技術(shù)運(yùn)用不夠廣泛。例如，往往出庫、入庫作業(yè)對(duì)象的信息（每托盤貨物數(shù)量信息，貨物規(guī)格、包裝情況、碼放狀態(tài)等、運(yùn)載工具的貨箱尺寸等信息）未進(jìn)行收集錄入，信息涵蓋面不夠全面，現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)需要人工測(cè)量后箱裝卸系統(tǒng)人工進(jìn)行信息輸入，相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)用不夠便利。

5.運(yùn)載工具尺寸多樣。目前國(guó)內(nèi)運(yùn)輸貨車以集裝箱、平板車、高欄車、廂式車等為主，相互之間尺寸相差較大，運(yùn)輸車輛多為個(gè)體車輛以及物流公司車輛，種類復(fù)雜，即使是同類車輛，由于國(guó)內(nèi)車輛改裝現(xiàn)象嚴(yán)重，內(nèi)部尺寸都存在較大偏差。

6.高裝車效率與高容積利用率的不匹配。目前現(xiàn)場(chǎng)人工裝載一車（約1500箱）的時(shí)間約為90min，每箱約需要3s，這使得企業(yè)自動(dòng)裝車效率的要求較高，大多都不能慢于人工。同時(shí)，由于人工裝車靈活性較高，人工裝車可以達(dá)到較高容積率，而采用設(shè)備裝車時(shí)，由于機(jī)械機(jī)構(gòu)的限制和機(jī)械的安全空間預(yù)留，設(shè)備裝車后通常會(huì)留有一部分空間，造成空間上的浪費(fèi)。

貨物智能裝卸設(shè)備作業(yè)模式及性能

根據(jù)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外各種智能裝卸設(shè)備進(jìn)行分析研究，目前該類設(shè)備的作業(yè)模式主要可以分為單元貨物作業(yè)模式、整排貨物作業(yè)模式、半排貨物作業(yè)模式、整托貨物作業(yè)模式、整車貨物作業(yè)模式。

1.單元貨物作業(yè)模式

該種作業(yè)模式的裝卸設(shè)備通常需要搭載視覺識(shí)別系統(tǒng)，采取單個(gè)貨物識(shí)別、單個(gè)貨物裝卸、單個(gè)貨物傳輸?shù)姆绞剑M(jìn)行貨物的裝卸作業(yè)。該種作業(yè)模式前端作業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般較為小巧，作業(yè)柔性化程度較高，可以適應(yīng)不同擺放狀態(tài)貨物的作業(yè)，但該類設(shè)備存在識(shí)別難度大、作業(yè)效率低的問題。[2]

目前，該類設(shè)備的作業(yè)效率處于500～1000件/h，主要代表性企業(yè)有蘭劍智能、藍(lán)胖子機(jī)器人、深圳金奧博、Bastian Solutions、藍(lán)芯科技等。

圖1 蘭劍智能箱式裝卸車

2.整排貨物作業(yè)模式

該種作業(yè)模式的裝卸設(shè)備采用整排貨物裝卸、單個(gè)貨物或者多個(gè)貨物輸送的方式進(jìn)行裝卸作業(yè)，該種作業(yè)模式前端作業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般寬度較大，需要覆蓋運(yùn)載工具整個(gè)寬度范圍，該類設(shè)備柔性化程度較低，無法進(jìn)行不同擺放方式貨物的作業(yè)，同時(shí)在卸貨作業(yè)過程中對(duì)貨物擺放整齊要求較高，但該類設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)整排貨物的批量裝卸作業(yè)，作業(yè)效率高于單元貨物作業(yè)模式的設(shè)備。

目前，該類設(shè)備作業(yè)效率處于1000～1500件/h，主要代表性企業(yè)有中車株洲車輛有限公司、美國(guó)Honeywell，深圳敏銳捷自動(dòng)化設(shè)備有限公司等。其中，中車株洲車輛有限公司Fast Mover智能裝卸設(shè)備為集裝卸為一體的設(shè)備，美國(guó)Honeywell intelligrated全自動(dòng)高速卸貨機(jī)器人則是針對(duì)快遞行業(yè)的批量卸貨設(shè)備，卸貨速度高達(dá)1500箱/小時(shí)。

中車株洲車輛有限公司Fast Mover智能裝卸設(shè)備

3.半排貨物作業(yè)模式

該種作業(yè)模式的裝卸設(shè)備采取兩次裝卸一排貨物的方式，該種模式前端作業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)較整排貨物作業(yè)模式的作業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的寬度窄。該類設(shè)備由于半排貨物作業(yè)，僅對(duì)半排貨物的擺放方式和整齊度有一定要求，適應(yīng)性高于整排貨物作業(yè)模式設(shè)備，在效率方面要低于整排貨物作業(yè)模式設(shè)備，部分設(shè)備為提高作業(yè)效率會(huì)采用雙作業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)交替作業(yè)的方式，但該方式會(huì)導(dǎo)致前端作業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜龐大。

目前，該類設(shè)備作業(yè)效率處于600～1000件/h，主要代表性企業(yè)有中車長(zhǎng)江銅陵車輛有限公司、上?？藖頇C(jī)電自動(dòng)化工程股份有限公司、國(guó)軟科技等。

圖3 上?？藖頇C(jī)電自動(dòng)碼垛裝車系統(tǒng)

4.整托貨物作業(yè)模式

該種作業(yè)模式的裝卸設(shè)備主要對(duì)整托貨物帶托或者不帶托進(jìn)行裝卸作業(yè)，由于受到整垛貨物規(guī)格的影響，通常會(huì)造成裝車后側(cè)面以及頂面空間的浪費(fèi)，所以該作業(yè)方式大多適用于密度較大貨物的裝卸。該方式一次作業(yè)貨物較多，所以作業(yè)效率較高，可達(dá)到30min/40ft，主要代表性企業(yè)有Trapo公司、龍合智能等。

圖4 龍合智能極速智能裝卸系統(tǒng)

5.整車貨物作業(yè)模式

該種作業(yè)模式是通過整車貨物預(yù)先出庫在裝載平臺(tái)上緊密排列備料，車輛?？康轿缓笠淮涡赃M(jìn)入車廂裝載，3～6min可完成一車貨物的裝載。該類設(shè)備需要在裝載平臺(tái)進(jìn)行備貨，占用空間場(chǎng)地較大，同時(shí)由于是整車貨物進(jìn)行裝載，所以對(duì)設(shè)備以及運(yùn)載工具定位精度、設(shè)備于運(yùn)載工具平行度要求較高，主要代表性企業(yè)有Ancra、EZLOAD易載、龍合智能等。[3]

圖5 龍合智能極速智能裝卸系統(tǒng)

智能裝卸設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)分析

1.產(chǎn)品智能化

近年來，隨著倉儲(chǔ)自動(dòng)化與智能化技術(shù)快速發(fā)展，倉儲(chǔ)月臺(tái)作業(yè)的自動(dòng)化程度成為制約物流效率的重要因素。關(guān)于貨物的裝卸作業(yè)，目前絕大部分仍以人工作業(yè)方式為主，配以叉車等輔助設(shè)備[4]，隨著人力成本逐年上升，該環(huán)節(jié)成為影響供應(yīng)鏈效率以及成本的瓶頸環(huán)節(jié)，越來越多的企業(yè)開始尋求自動(dòng)化系統(tǒng)替代人力，以提高物流效率。隨著各類設(shè)備在企業(yè)中的運(yùn)用效果以及企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求，裝卸設(shè)備更加注重新型傳感技術(shù)、視覺識(shí)別、數(shù)據(jù)處理算法以及控制系統(tǒng)等方面的突破，以提高產(chǎn)品的智能化程度。[5]

2.產(chǎn)品定制化

未來的智能裝卸設(shè)備，將根據(jù)客戶不同的運(yùn)用場(chǎng)景、運(yùn)用需求呈現(xiàn)差異化，客戶運(yùn)用定制化和差異化也是智能裝卸設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。由于客戶現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、智能化程度、作業(yè)對(duì)象、運(yùn)載工具等多樣，客戶對(duì)于設(shè)備的需求存在較大差異性，為使產(chǎn)品的功能更加滿足客戶的實(shí)際需求，需要在產(chǎn)品研發(fā)初期根據(jù)客戶行業(yè)特點(diǎn)、行業(yè)規(guī)范、作業(yè)對(duì)象、配套設(shè)施、預(yù)算等眾多因素進(jìn)行產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)，以更好地服務(wù)客戶。[6]

五

結(jié)束語

本文對(duì)智能裝卸設(shè)備的定義進(jìn)行了闡述，系統(tǒng)分析了目前智能裝卸設(shè)備發(fā)展的技術(shù)難點(diǎn)，并且以設(shè)備的四種作業(yè)模式為分類，簡(jiǎn)要分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有裝卸設(shè)備的主要性能，最后對(duì)智能裝卸設(shè)備未來趨勢(shì)進(jìn)行展望，既可為相關(guān)企業(yè)對(duì)裝卸設(shè)備的需求提供參考，也可供企業(yè)快速了解智能裝卸設(shè)備現(xiàn)狀及難點(diǎn)，便于加快智能裝卸設(shè)備的研發(fā)。