凱樂士：打破瓶頸 四向穿梭車系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)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

凱樂士：打破瓶頸 四向穿梭車系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)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(dòng)化存儲(chǔ)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(jí)，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(duì)較少。

凱樂士科技有限公司（Galaxis，以下簡(jiǎn)稱“凱樂士”）自2007年在德國(guó)成立時(shí)便聚焦四向穿梭車技術(shù)，2012年通過收購(gòu)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(shì)，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(guó)市場(chǎng)，并率先于2015年在無錫工廠生產(chǎn)出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)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(guó)內(nèi)圖書、電商、制造等行業(yè)擁有多個(gè)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(dòng)化方案相比有何突出優(yōu)勢(shì)？適用于何種物流作業(yè)場(chǎng)景？發(fā)展前景如何？針對(duì)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(guó)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(chǎng)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(shì)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(qǐng)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(huì)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(chǔ)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(jí)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(tái)

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

周幸：首先，市場(chǎng)上大部分穿梭車都是只能做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而四向穿梭車則相當(dāng)于一個(gè)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(gè)巷道作業(yè)都會(huì)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(shì)。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(gè)巷道，就會(huì)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(chǎng)景，如，多層穿梭車系統(tǒng)的特點(diǎn)是低密度存儲(chǔ)、高速度揀選，即不適合存儲(chǔ)量大的作業(yè)場(chǎng)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(gè)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(shí)，其能力會(huì)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(chǔ)，也適合高流量、高密度存儲(chǔ)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(shì)，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(duì)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(cāng)庫內(nèi)運(yùn)行一個(gè)循環(huán)能夠完成3~5個(gè)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(shí)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(duì)需求越來越大、要求越來越高的拆零揀選進(jìn)行了自動(dòng)化嘗試，并對(duì)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(tái)A-Frame便相當(dāng)于一個(gè)揀貨工人，在一個(gè)作業(yè)循環(huán)內(nèi)可以完成一個(gè)訂單多個(gè)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(shí)借助精確定位技術(shù)，節(jié)省了找貨位時(shí)間；揀選動(dòng)作也更快。因此綜合來看，一臺(tái)A-Frame一個(gè)班次可以達(dá)到2~3個(gè)工人的揀選作業(yè)量，如果24小時(shí)按兩班工人計(jì)算，則可以代替4~6個(gè)工人，在經(jīng)濟(jì)性方面無疑更有優(yōu)勢(shì)。

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(huì)實(shí)現(xiàn)較大的發(fā)展？

周幸：依靠技術(shù)優(yōu)勢(shì)，我們清楚地看到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)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(dòng)化需求加大和件箱自動(dòng)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(tái)。

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(chǔ)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(cāng)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(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)相匹配，因此需要花費(fèi)更大量時(shí)間細(xì)化方案，項(xiàng)目實(shí)施周期更長(zhǎng)。

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(shì)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(duì)于四向穿梭車來說，供電技術(shù)是第一個(gè)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(jí)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(jí)電容＋電池的供電方式，同時(shí)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(shí)候?qū)⒛茉磧?chǔ)存起來，使穿梭車能耗更低。

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(gè)巷道中不止有一臺(tái)穿梭車，因此穿梭車路徑規(guī)劃、實(shí)時(shí)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(dòng)化立體庫的設(shè)計(jì)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(qǐng)您談?wù)勊南虼┧筌囅到y(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)凱樂士在這方面有何技術(shù)儲(chǔ)備和發(fā)展計(jì)劃？

惠雷：如今，國(guó)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(chǎng)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(shì)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(guó)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(jí)時(shí)，速度將大大降低，而凱樂士可以達(dá)到5m/s，這已經(jīng)是國(guó)內(nèi)比較快的速度了；在這種情況下，如果要使整個(gè)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(duì)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(gè)巷道有兩臺(tái)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(gè)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(cāng)庫存儲(chǔ)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(tái)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(dòng)化立體庫設(shè)計(jì)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(guó)外已經(jīng)有了類似的設(shè)計(jì)。對(duì)凱樂士來說，我們也會(huì)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)。