物流装备行业新技术与新趋势

1、物流装备行业新技术与新趋势现代企业物流理念进一步树立近年来，工商企业的物流系统继续向信息化、数字化、网络化、集成 化、智能化、柔性化、敏捷化、可视化、节能化、绿色化方向开展。 近几年，出现了电子物流、数字物流、网络物流、信息物流、虚拟物 流、先进物流、集成化的高级物流、精细物流、精细供给链、物流与 生产一体化等概念。以数字技术、网络技术为根底的信息化是现代物 流技术的核心。运用信息、网络技术将企业部物流与 ERR CRM SCM EC等实时、无缝集成，调动全球资源，减少库存占用，实现销售信息、 生产方案、物流管理、采购供给的企业外物流过程、供给链管理的信 息化集成管理，尽可能实现物流过程的全方

2、位、多角度、全过程地跟 踪、识别、认证、控制、反响、管理和优化，促进物流合理化、物料 需求和供给的科学化。使企业物流能更准确、快速、有效地为企业创 新决策、新品开发、精细管理、质量控制、质量跟踪、节能降耗，消 费评估、降低库存，节约资金，快速反响、柔性生产、提高效益效劳。只有运用现代物流理念才能构建先进合理的物流体系、物流层次、物 流模式、物流流程从而获得核心竞争力。在国外，戴尔、联邦快递都 没有核心制造技术，依靠先进合理的物流供给链体系雄居同行前列。 在国，烟草、汽车等行业也有很好应用。被称为“领跑中国现代物流的烟草行业，整体推进了现代物流体系 的建设。行业体制机制的改革为现代物流提供了先进

3、的业务流程架构， 现代物流建设为行业体制机制的改革提供了先进的理念和技术支撑。现代物流的重要理念之一是直达化。 以流通环节最少，业务流程最短, 实现高效率高效益。烟草行业大力推动卷烟工业企业组织结构调整， 卷烟工业企业合并重组。全国具有法人资格的卷烟工业企业由近二百 家调整减少到31家。实行以地市级公司为市场营销主体，省级公司退 出“两烟经营，取消县级公司法人资格，累计已取消县级公司法人 资格1542家，新建设的地市级公司烟草物流配送中心，大多实行一库 制、一级配一级送，局部一级配两级送。这些全行业的直达化、少环 节的改革举措，为烟草行业推进现代物流建设、提高整体竞争力提供 了先进的体制架构，

4、每年可减少数百万吨的物流二次搬运和相应的资 金占用，规模化、少环节、分档次的配送中心既可适度采用先进适用 物流技术装备，又可防止上十亿元的重复建设。烟草行业推行“数字烟草、一号工程，实现卷烟生产方案数字化管 理与监控，以“方案取码、物流跟踪、到货确认为主线，作到全面、 与时、准确掌握卷烟生产和经营环节的卷烟、牌号、规格、产量、价 格、库存、本钱、利润、销量和流向等量、价、结构、本钱等信息资 料。实现每件将来到条卷烟唯一条码的“两打三扫，从生产到 零售的数字跟踪，实现对生产经营适时、有效的监控管理，为实现经 济运行分析的日跟踪、旬分析和月调度提供技术支持，保证生产经营决策管理的科学性和与时性。烟

5、草行业用现代物流技术改造传统生产线。现代物流的重要理念之一 是精细物流。物流技术开展的趋势之一是物流与生产一体化，现代物 流技术日益渗透到生产线中。烟草工业企业在多年技术改造中领先采 用现代物流技术取得了良好效果。目前烟草行业提出了中式卷烟开发 这一战略性的目标，也对烟草工业企业的生产物流提出了新的需求。 烟草行业采用21世纪物流前沿概念和技术，用精细物流支撑精细加工， 用现代物流技术改造传统生产线，开展技术创新，为中式卷烟特色工 艺构建精细化、柔性化、信息化的工艺技术平台；构建面向分组加工、 面向订单生产的柔性制造系统，用现代物流设计与工艺技术、信息技 术紧密结合，进行系统化设计。传统生产物

6、流技术在制丝线的表达是 用带式输送、振动输送、风力输送、提升喂料、柜式存储等组成连续 自动化流水生产线；而采用现代物流最新技术在烟草生产那么表现为： 由于精细加工、柔性生产、多品种、小批量、灵活应对市场等需求的 牵引，能点对点自动存取的高架箱储、作业和搬运相结合的机器人、 AGV RFID架空输送等现代物流技术逐步进入生产线。在汽车制造业，较早采用先进的物流理念。由于生产和建设的高速发 展，现代物流与生产线高度一体化，空中轨道车、地面装配线、搬运、 装配、涂装机器人、装配 AGV大量应用在生产线，很难区分是物流设 备，还是生产线设备。面对多变的市场，汽车制造业逐步由大规模面向库存生产MTS向柔

7、性 化的面向订单生产MTO转变。零部件入厂物流模式广泛采用供给商主 导、制造企业主导和第三方物流3PL模式或各种入厂物流模式的综 合。零部件也由生产方案推式生产向订单拉式生产转变。物流运作方 式有JIT看板模式、JIS看板模式、VMI仓储配送模式、Milk Run调 达模式、Cross Docking模式、直供上线模式等或多种物流模式同时 并存。二、企业物流系统设计、系统集成能力增强企业自动化物流系统是集光、机、电、信息等技术为一体的多学科的 高技术系统工程，通过应用系统集成的方法，使各种物料最合理、经 济、有效地流动，并使物流、信息流、商流在计算机的集成控制管理 下，实现物流的信息化、自动化

8、、网络化、智能化、快捷化、合理化、 集成化。近年来企业物流系统设计、系统集成能力增强，表现在，优 势物流系统集成企业做到了：采用先进的数据分析理论和方法，从数据分析入手，得出科学合 理的库存规模、存储模式、系统能力、分拣模式、分拣能力的依据；采用先进的系统规划理论和设计方法，建立自动化物流系统总体 方案的规划模型，实现自动化物流系统总体方案的最优化计算机辅助 设计；采用先进物流计算机仿真软件，进行仿真，进行系统仿真，进行验证;进行关键模式、关键流程的专项论证，使物流的规划设计决策建 立在多方案的技术经济比照的可行根底之上。近年来企业物流系统设计、系统集成能力增强，还表现在一些大型物 流系统正在

9、出现：外商提供的有：海烟物流配送中心有3.3万个托盘位、17台巷道堆垛机， 最高达30m台升家具有5万个2.4 X 2.4m的托盘位、22台巷道堆垛机 最高达28m巷道长达300m达特公司提供咨询设计的有：某特大型烟草生产物流一体化工程，打 破传统设计布局，在联合工房建筑面积 20万平米设计了七个自动仓储 系统共5万个大小托盘位、34台巷道堆垛机，与生产线紧密结合，用三 个自动高架箱储系统代替大局部柜式存储，到达了提高精细化、柔性 化、信息化程度，缩短物流流程，降低物料损耗，减少占地面积，降 低建设投资等效果；世纪出版物流有 6万个托盘位、16台巷道堆垛机； 高教出版物流有5万个托盘位、16台

10、巷道堆垛机。以上情况说明，有轨巷道堆垛机高架自动仓储系统是大型自动仓储系 统的主流模式，驶入式、重力式、钢丝绳卷扬机、穿梭板式、人工叉 车式、多层楼房式等都不能适应大型自动化物流系统的需要。以上情 况还说明，随着经济规模越来越大，自动仓储系统的规模也越来越大， 但美国Hallmkk公司建立的多达120个巷道的立体仓库的规模至今尚我们再次大声呼吁：我国优势地区、优势行业、物流量大的优势企业应当通过科学论证，适度采用巷道堆垛机高架库，这将符、符合我国土地资源贫乏的国情。、物流系统技术装备紧跟国际水平并讨论。般技术开展趋势:、激光、无线、编码、认址、识别、调速、定位、PLG无接触式供电、光纤、数据库

11、等光、机、电、信息技术，,通过提高作业能力，减少机台数量，例如，巷道堆垛机为了提咼出、入库能力，需步提高水平运行速度和垂直提升速度， 研究更好的调速、定位、,引入激光定位技术，提高控制精度；自动输送车 AGV和，为了提高输送能力，需要提高行走速度，改良交通调度;AGV的导引方式由有线导引向激光导引、惯性导。在单机产品的设计方面向着大型化、咼效率、咼速化、轻量化、节能化、少保养、多品种、系列化、标准、通用化、模块化、成套化、系统化的方向开展。,目前，世界上最大的浮游起重机起重量达 6500吨，最大的履3000吨，最大桥式起重机起重量为1200吨。带式输送3.2米，输送能力最大为3.7万吨/时，单

12、机最大距离超 过30公里。成套化、系统化，将各种物流机械的单机组合为成套系统，加强生产 设备与物流设备的有机结合，提高自动化程度，改善人机系统。模块化、组合化、系列化和通用化，许多通用物流机械是成系列成批 量的产品，为了降低制造本钱，提高通用化程度，可采用模块组合的 方式，用较少规格的零部件和各种模块组成多品种、多规格和多用途 的系列产品，充分满足各类用户的需要。也可使单件小批量生产方式 改换成具有相当批量和规模的模块生产，实现高效率的专业化生产。轻量化、小型化，采用新理论、新方法、新技术和新手段提高设计质 量。进一步应用计算机技术，不断提高产品的设计水平与精度。开展 对物流机械载荷变化规律、

13、动态特性和疲劳特性的研究，开展对可靠 性的试验研究，采用有限元分析计算、优化设计和可靠性设计等。通 过计算机模拟与仿真，寻求参数与机种的最正确匹配与组合，发挥最 正确效用。采用新结构、新部件、新材料和新工艺提高产品性能。结 构方面采用薄壁型材和异型钢，减少结构的拼接焊缝，采用各种高强 度低合金钢新材料，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。物流单项技术的开展趋势：巷道堆垛机高速化，最大行走速度可达400 m/min，升降速度达200 m/min，叉垛 速度60m/mi n。选用时要根据库长、库高，选用经济实用、速度与加速 度值匹配的设备，不必追求更高速度。复合作业循环时间可以提高到 50-70

14、 次/ 时。为了缩短循环时间，日本采用了缩短加减速时间的高加减速技术；缩 短走行、升降、叉起止振时间的止振控制技术；缩短移载动作时间的 先行移载动作技术；使最新型的轻型巷道堆垛机走行速度达500m /min,处理能力达500箱/时。超高层，日本出现了高度50m 3000Kg、最大行走速度200m/min、升降速度200m/min、叉垛速度60m/min采用伺服驱动的堆垛机。其升降 速度200m/min令人注目，这可在50m高度下运行保持其较高出入库能 力。自重轻，采用CAD/CAE有限元分析、新材料等技术，自重减轻；准确化，由地面链条带动链轮、角编码器认址、认址片检测认址到激 光测距检测认址。

15、一般水平位置采用旋转码器加激光定位，升降位置 采用旋转码器加认址片，伸叉位置采用接近开关+旋转编码器，使停位 精度从+10毫米，降为+5毫米，甚至达+3毫米；有的升降位置也采用激 光定位+旋转编码器；有的认为采用激光定位是锦上添花对提高停位精 度作用不大。驱动技术，由传统的调速技术，有的开展为置嵌入式计算机的矢量变 频调速技术，从而获得更佳启动停止曲线图，减少循环时间，获得更佳启动扭矩；局部厂家采用交流伺服驱动，这在超高层或精确定位尚 有必要，一般场合不必锦上添花。有的厂商采用变频器后，扩大高速与低速的速比，由走行 25: 1,升降 4： 1,提高到走行50： 1,升降15 : 1，以适应品种

16、多、数量少、频度 高的物流模式；米用前后轮同时控制的双驱动方式以控制高加减速时 驱动轮在导轨上的滑动；普遍采用 S形速度曲线控制方式以适应高加 减速。机上控制机上控制技术采用PLG现场总线技术代替了单板机、专用电路板。通信方式，从无线、有线，电磁感应已过渡到红外通信。平安性能，具有四重防止行走脱轨，四重防止升降冲顶或冲底，挡块、 光电管、钢丝绳或多重方式货物位置异常检测，链条断裂，防止二次 存取，钢绳力检测，超速防坠落，故障自诊断，货架局部倾斜自学习人工调试纠偏等平安功能。有的多重货位虚实探测保护技术已开始应用无线摄象传输。结构形式，单柱在轻、中重量级日趋普与，双叉、双伸有所应用；三 叉、三伸

17、已出现。但出于出、入库效率与小批量取货、柔性化的考虑， 并且双伸、三伸要增加货格高度，单伸、单叉仍是主流。目前已出现 双叉四箱叠箱取货、一轨双堆垛机、翻箱功能堆垛机、换轨堆垛机、 转弯堆垛机、冷冻用堆垛机、无托盘用堆垛机等。载货台取货机构叉 式是主流，开展为钩拉式、夹抱式、带式、辊道式。耐腐蚀、防爆、 电池驱动、无接触能量传输等堆垛机尚待可行性论证和开发。载质量，已达5000kg，航空集装箱专用堆垛机已达16.5t。穿梭车最大速度，环行穿梭车的最大走行速度达 200m/mi n;采用无接触能量 传输技术的轻型行穿梭车最高走行速度能到 600m/mi n;通讯方式，由红外通讯开展到轨道载波总线通

18、讯；弯道检测，由磁性检测开展到颜色识别检测；控制技术，由厂家自行开发可编程控制开展到采用0.1 us的指令处理 时间的通用PLC进行单机控制；驱动技术，由采用变频器进行控制，已有采用伺服控制技术进行控制， 能实现包括开环矢量、固定 V/F、平方V/F、闭环矢量、伺服控制在的 多种运行模式；通讯模式，由基于RS232勺红外通讯，最大76.8kbit/s 的数据传输率, 最长15m传输距离开展到到基于轨道放大器调制解调技术的工业总线 通讯，最大500kbit/s的数据传输率，最长1200m传输距离；多车调度系统，由采用红外通讯开展到到采用轨道载波总线通讯，有线比无线稳定。先进的轨道滑触线为六线，四

19、动力线、两通信线。空中单轨车，是穿梭车的特殊类型，已在汽车制造业大量应用。轻型 的在各行业都有应用。采用无接触能量传输是新进展。自动导弓1车AGV导引技术，AGV的导引技术以激光导引技术和电磁导引为主流，激光 导引比电磁导引具有更好柔性和更低的维护费用，从国外引进激光导 引技术的已有4家厂商，激光导引技术的LGV占主要市场。电磁导引由 于造价低仍有一定市场。国在视觉导引上进行了多年研究，引导路径 识别算法的研究上，将神经网络算法、遗传算法等人工智能方法引入 到导航路径的识别算法中，采用线阵式CCD建立视觉系统，至今，尚未 实现商品化和产业化。比利时出现了激光测角与测距相结合的导引技术，其导引头

20、已经商品 化；美国的主流导引技术那么是基于陀螺仪的惯性导航技术导引技术的 进步，提高了行程路径的柔性化，同时提高了停位精度，由±10毫米, 缩小至士 5毫米，乃致士 3毫米。GPS定位导航技术在大型最大可达 40t ,港口集装箱AGV上得到应用。控制调度技术，国开展了 PID控制器、模糊控制器、基于动力学模型 的模糊神经网络控制器算法、路径跟踪拟人控制算法等控制技术的研 究；AGVS勺调度管理研究采用了数学规划方法、离散事件仿真方法、人工智能方法、集成方法的研究。尚未实现商品化。国外主流厂商推出车辆控制器、转矩反响装置和紧凑型驱动器的新产 品，基于先进的嵌入式控制的 CPU采用CAN

21、进行通讯；提供了与直 流输入成正比的可变转矩输出，可用于转向和其它线控应用；提供了 高转矩，可实现节能运行；新一代的紧凑型驱动器可使每辆AGV支持10个交流驱动器，用于转向、驱动或辅助控制。2003年开始在中国市场销售交流驱动系统。结构形式，针对不同应用需求，出现了背辊式，背链式，推挽式，牵 引式，龙门式，侧叉式、前叉式、后叉式、三向叉式、升降伸缩叉式、 夹抱翻箱式、全方位双举升装配式等。由于移载技术，驱动技术、电 池技术的进步，促进了载重/自重比的大幅提高，由1:4提高到1:1.2， 即同样载重量，先进车型自重下降为落后车型的1/4。这使车辆移动的 能耗成倍降低，因而可以少装电池，使 AGV

22、勺自重、功耗形成良性循 环。供电技术，由采用酸性电池，进步到高能酸性电池，近年来，又开始 米用咼能碱性电池，提咼环保性能，大幅提咼了充、放电比，由充电 时间/放电时间为1:1提高到1:12，大幅缩短了待机充电的时间。镉镍 蓄电池、镍锌蓄电池、镍氢蓄电池等在 AGV上均有使用。充电方式以自动充电方式为主，充电智能化水平进一步提高。充电装 置在小车上的布置方式有多种，一般有地面电靴式、壁挂式等。充电联接方式有人工接插式、上置式、下置式和侧置式。最新动向是AGV供电采用无接触能量传输，无需充电时间，但要地下 埋线，可为采用交流驱动系统或交流伺服驱动系统，提高驱动效率， 提高控制精度、停位精度提供方便

23、。AGV供料过去供料到机组外围，人工取料；现在供料到机组临近，人 工取料；最新开展是对新型机组供料进机组，由机械手自动装料。无接触能量传输技术或称非接触供电系统CPS(CONTACTLESS POWERS YSTEM是一种通过非机械接触的方式进行电力和信号输送的 技术，工作原理类似于变压器的初级/次级线圈的变压原理，两个线 圈互相之间进行移动，并且通过20kHz的高频传输频率，使传输性能 到达最优化。CPS主要应用于AGV穿梭车、起重机和EMS单轨空中输 送系统中。CPS系统仅仅用两根电缆线就可同时实现供电、传感器导 航以与数据通讯功能，也可用于电池充电。CPS是电力传输系统开展的重大突破，具

24、有以下特点：不会产生噪音 和粉尘；对环境不产生污染，可应用于潮湿、结冰、多尘等多种恶劣 环境；可满足复杂的线路布局，例如分叉、合流；数据通讯集成在初 级电缆中，无需额外的通讯线；低本钱维护；可提高行走速度和加速 度。投资本钱较高。堆垛拆码技术与圆柱座标、直角坐标、龙门式机器人相比，关节式工业机器人是堆 垛拆码应用的主流。传统滑动下落式堆码机能力虽大，但只能适应大 批量的形态单一物料，堆垛模式难于交错变化，关节式工业机器人尤 其是六关节式工业机器人更具堆垛拆码模式的灵活性。六关节式工业机器人采用闭环交流伺服控制传动和三维运动学控制软 件实现高路径精度，全程高加速。可到达精度 0.08mm 马达前

25、置，双 轴承0.15mm马达后置，单轴承。采用新型多级真空吸盘，堆垛纸 箱可达12件/分，拆码纸箱可达14件/分，短时最高可达16件/分。最近 国开发的龙门直角坐标式机器人堆垛拆码能力可望进一步提高。机器 人也应用于货物托盘移位、托盘码分、剪带收带、开包倒料等作业。分拣、分类、分流、合流技术近年来、邮政、烟草、食品、医药、商业、书业等行业相继建设了规 模不同、自动化程度不同的分拣配送中心，分别采用了单层、多层、 高架等仓储模式，出现了库拣合一、高架库中拣选、高架库端输送机 在线拣选等模式。小规模的分拣系统较多采用人到货的电子标签辅助、 无线小车辅助等方式。由于中国零售户众多、个人消费习惯为多频

26、次、 小批量以与减少资金投入的压力，即使大规模的分拣系统也要现多品 种、小批量、多批次、短周期的物品分拣和配送作业。自动分拣、分类、分流、合流设备的种类很多，有滑靴式、翻盘式、 翻板式、交叉带式、皮带浮出式、滚筒浮出式、转臂式、扫推式、搓 轮式、斜向分流式、弹出轮式等。有塔式分拣机、立式分拣机、卧式 分拣机、通道式分拣机、自动划箱机、自动开箱机、自动补货机等。 这些根本上实现了国产，但水平参差不齐。交叉带式效率最高，速度 可达2.3m/s，分拣能力可达27000件/时。新型数字式滑靴式分拣系统 不管轻重物品两侧分拣可达18000个 /时。各种类型的输送机设备如链式、辊道、带式、积放、升降、合流

27、、分 流输送机、升降台、连续提升机、滑槽等输送机设备，轻型、中型、 重型国已能系列化、多品种、多档次成套生产。一个优质高效的分拣配送中心需要优质高效可靠的单机作支撑，更重 要的是需要一个优秀的系统设计和系统集成。以投资强度较高、改造 进程较快的烟草行业为例。系统集成商、供给商进行了有益的探索和 大胆的创新，提供了上百个适度自动化的或基于电子标签辅助的人工 拣选配送分拣中心，初步适应了市场需要，出现了、白沙、晋中等较 好的工程。自动化程度较高的工程，只有国外提供的海烟工程较好， 国提供的几个工程 都陷入了系统能力严重缺乏的困境，如以月平均 值计算有的系统能力只有规划系统能力的一半。原因何在？ 一

28、是烟草 分拣配送的系统设计上，我国与兴旺国家的国情截然不同，兴旺国家 品牌少，中国品牌多。兴旺国家没有烟草专卖体制，大公司都自行配 送，每个公司的品牌集中度高，因此需要分拣的品牌少。兴旺国家零 售户少，中国零售户多，订单零碎量小。二是系统拣选能力判断的一 个误区：就是过于看重单台设备的能力，过于看重设备的小时能力， 过于看重部件节拍的计算。事实上，单机能力 1台+1台的串连结构的 系统能力不等于二，甚至小于一。小时能力X8不等于班产能力。尽管 系统集成商事先都对订单结构进行了计算机数据分析并有应对策略， 从实践看，仍对订单结构的零碎、波动，分析估计不到位，系统能力 指标设置过高。三是系统过于紧

29、凑，缺乏必要的缓冲存储环节；局部元器件档次不够， 可靠性较低；一处故障，全线停机。提供适合中国国情的、先进可靠、 经济适用，自动化程度较高、适应小批量、多用户、高效率、低本钱 的现代分拣配送系统，任重道远。物流电气控制技术物流的控制系统在经历了继电逻辑控制系统、以微机为代表的集中式 数字控制系统、集散控制系统、PLC控制之后，物流控制走向了现场 总线控制系统。现场总线以具网络化、开放性、可互操作性、分散性、 低本钱、系统维护方便等优点，不仅在系统上，而且在复杂的单机上 如堆垛机、AGV上都正在推广应用。近年来应用了如 Profinet实时以 太网，响应时间v 1ms抖动v 1卩s,其以太网交换

30、机可达1000M,这些 成为物流控制技术的新视角。目前企业自动化系统主要呈现开放性、集散性、智能化、信息化与网 络化的特点。控制系统经历了传统的就地控制、集中控制开展到现在 集散控制、分布控制。分布式控制系统正经历着从组合仪表、模拟监督控制SCC、直接数字控制DD集散控制DCS、以现场总线FCS为标志的数字化、网络化的分布式控制系统、工业以太网技术 的开展过程。并由单一生产控制开展到管理控制一体化。在小型物流工程传统的控制模式仍可继续采用。在中型物流工程应当 采用现场总线技术。在大型物流工程的高端用户，应当采用工业以太 网技术。新一代的工业Ethernet控制系统又将引起控制领域新的变革。以太

31、网 具有传输速度高、反响时间快、可靠性高、低耗、易于安装和兼容性 好等方面的优势，由于它支持几乎所有流行的网络协议，所以在企业 系统中被广泛采用。近些年来，随着网络技术的开展，以太网进入了 控制领域，形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自 动化系统向分布化、智能化控制方面开展，开放的、透明的通讯协议 是必然的要求。目前的现场总线由于种类繁多，互不兼容，尚不能满 足这一要求。而工业以太网能同时以单一一条工业以太网缆线的解决 方案满足自动化领域的需求。以Profinet为例，Profinet基于以太网，使用TCP/IP和IT标准，是实时的自动化通信技术，能够与现有 现场总线系统PROFIBU帶无缝地集成；Profinet有很好的实时性。 网络速度从最初的10M开展到快速以太网100M再到kM以太网。对于 运动控制，使用等时同步实时技术IRT、，可使时钟抖动小于1卩s, 在一毫秒控制150个轴。物流信息技术物流信息技术与装备涉与面很广，由于篇幅所限，只对几个问题讲一 些观点。自动识别技术，即使在资金雄厚、追求技术一流的烟草工业企业，我 们也劝告先以条码技术为主流，待RFID的识别准确率、频率标准、读 写器标准等问题彻底解决后，再行过渡。对大景深的条码扫描器件， 能够在0.3米15米围扫描条码既可以扫描手持的单据，又可以扫描高