自動化立體倉庫專利技術(shù)綜述

文/李 璐

一、概述

自動化立體倉庫簡稱“立體倉庫”，一般是指采用高層貨架來儲存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫。其利用立體倉庫設(shè)備可實(shí)現(xiàn)倉庫高層合理化，存取自動化，操作簡便化。自動化立體倉庫的主體由貨架、巷道式堆垛機(jī)、出/入庫輸送機(jī)系統(tǒng)、出入庫工作臺及周邊系統(tǒng)組成。

從全球范圍來看，自動化立體倉庫應(yīng)用最早的國家是美國（1953年），而日本是應(yīng)用最廣的國家。在第一階段的傳統(tǒng)物流時代，以叉車運(yùn)貨、輸送帶出入庫為特點(diǎn)，但該種方式效率較低，難以滿足較大的儲存需求。進(jìn)入第二階段的自動化物流時代，自動化立體倉庫配合自動導(dǎo)引運(yùn)輸車（AGV）使用，極大地節(jié)省了人力，但該種模式前期投入較大，對于一些小型企業(yè)難以推廣應(yīng)用。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，物流行業(yè)也迎來了智能化時代，倉儲管理及識別設(shè)備的智能升級進(jìn)一步提高了存取貨物的效率。物流行業(yè)的發(fā)展階段，如圖1。

我國自動化立體倉庫的研究與應(yīng)用主要經(jīng)歷了四個階段：1975～1985年為起步階段，1973年開始研制第一座由計算機(jī)控制的自動化立體倉庫，該系統(tǒng)1980年投入運(yùn)行，但受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制，應(yīng)用非常有限；1985～1995年為初步發(fā)展階段，通過引進(jìn)吸收，研制了基于PLC控制的立體庫系統(tǒng)的第二代技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到醫(yī)藥、化工、機(jī)械、煙草等，市場應(yīng)用超過200套；1995～2005年為高速發(fā)展階段，以聯(lián)想電腦公司自動化物流系統(tǒng)為起點(diǎn)，基于激光測距的第三代技術(shù)得到全面應(yīng)用。這一時期立體倉庫得到了廣泛應(yīng)用，市場保有量每年平均有40套左右增長，約500套左右（此時1990年前建設(shè)的項(xiàng)目已基本拆除）；2005年以后是成熟應(yīng)用階段，每年市場需求平均達(dá)到90套左右。目前我國的自動化立體倉庫技術(shù)已經(jīng)基本成熟，并進(jìn)入大量應(yīng)用階段。其技術(shù)水平與先進(jìn)國家的差異主要在于高速性能、工藝可靠性等方面。自動化立體倉庫在國內(nèi)的發(fā)展歷經(jīng)40年，開始步入快速發(fā)展階段。我國自動化立體倉庫的發(fā)展歷程，如圖2。

我國自動化立體倉庫應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。目前已經(jīng)投入應(yīng)用的行業(yè)主要有煙草、醫(yī)藥、連鎖零售、機(jī)械制造、汽車、食品、軍隊(duì)系統(tǒng)、電子商務(wù)等，此外在化工、航空航天、電子、圖書、配送中心、機(jī)場、港口等領(lǐng)域也有較為廣泛應(yīng)用。我國自動化立體倉庫的應(yīng)用領(lǐng)域，如圖3。

二、專利分析

1.確定技術(shù)分支

通過閱讀相關(guān)資料，可將自動化立體倉庫做技術(shù)分支如下，其中高層貨架按構(gòu)造分為固定式和移動式。固定式貨架又可以分為：

(1) 單元貨格式：每層貨架都是由同一尺寸的貨格組成，貨格開口面向貨架之間的通道，裝取貨機(jī)械在通道中行駛并能對左、右兩邊的貨架進(jìn)行裝、取作業(yè)。貨架以兩排為一組，組間留有通道。這種倉庫通道寬度較大，面積利用率低（約為60%），空間利用率較高。

(2) 貫通式貨架倉庫：—種密集型的倉庫。這種貨架獨(dú)特之處在于，每層貨架的每一列縱向貫通，像一條條隧道，隧道中能依次放入貨物單元，使貨物單元排成一列。

(3) 重力式貨架結(jié)構(gòu)一端高一端低，使貫通的通道成一定坡度。在每層貨架底部安裝滑道、輥道或在貨物單元裝備（如貨箱、托盤）底部安裝輪子，則貨物單元便可在其自身重力作用下沿坡道高端自動向低端運(yùn)動。

圖1：物流行業(yè)的發(fā)展階段

圖2：我國自動化立體倉庫的發(fā)展歷程

貨架也可水平安裝而不需坡度，在行走機(jī)構(gòu)推動下運(yùn)動到另一端。這種立體倉庫主要優(yōu)點(diǎn)是：貨架全部緊密排列，倉庫平面利用率和容積利用率可大幅度提高，可達(dá)90%。只在高低兩端進(jìn)行作業(yè)，大大節(jié)省了設(shè)備和機(jī)械運(yùn)行消耗，嚴(yán)格實(shí)行貨物的先進(jìn)先出，有效防止貨物滯留。

(4) 自動化貨柜式：自動化柜式立體倉庫是小型可移動的封閉式立體倉庫，由柜外殼、控制裝置、操作盤、儲物箱及傳動機(jī)構(gòu)組成。其主要特點(diǎn)是小型化、輕量化、智能化，尤其是封閉性強(qiáng)，有很強(qiáng)的保密性。適合于貴重的電子元件、貴金屬、首飾、資料文獻(xiàn)、檔案材料、音像制品、證券票據(jù)等的儲存。

在貨架之間存取貨物的巷道式堆垛機(jī)可以按結(jié)構(gòu)分為單立柱式和雙立柱式。

在儲存地點(diǎn)和裝卸貨地點(diǎn)的出入庫系統(tǒng)有天車、叉車、軌道穿梭車、自動引導(dǎo)車或拆碼垛機(jī)器人等設(shè)備搬運(yùn)貨物。

自動控制系統(tǒng)是協(xié)調(diào)控制立體倉庫中的各個設(shè)備配合運(yùn)行的核心系統(tǒng)，有的倉庫需要配合相應(yīng)的訂單需求進(jìn)行管理，因而也需要配備倉儲管理系統(tǒng)。

此外，根據(jù)分揀或分類需求，有的自動化立體倉庫還配備有自動分揀、自動識別以及存儲環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。自動化立體倉庫的技術(shù)主題構(gòu)成，如表1。

2.檢索范圍

本文在中國專利文摘數(shù)據(jù)庫（C N A B S）和世界專利文摘庫（SIPOABS）中，對與立體倉庫領(lǐng)域相關(guān)且已經(jīng)收錄并公開的專利文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索，采用該領(lǐng)域的分類號b65g1/+及申請人作為檢索入口，篩選從1965年1月1日至2017年12月31日的國內(nèi)外專利申請（注：相關(guān)著錄項(xiàng)目信息為由Incopat數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出）。

3.全球?qū)＠暾埖哪甓葼顩r分析

經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)，全球范圍內(nèi)關(guān)于立體倉庫的專利申請共計2170項(xiàng)，其中向中國專利局提交的國內(nèi)申請為806項(xiàng)。由圖4可見，國外自動化立體倉庫技術(shù)的發(fā)展從1965年開始，每年均有一定數(shù)量的相關(guān)專利申請，到1985年以前，世界范圍內(nèi)自動化立體倉庫的專利申請量不大，自1985年以后，向中國專利局提交的申請量出現(xiàn)并保持平穩(wěn)的較低水平，此期間全球范圍內(nèi)的技術(shù)發(fā)展處于萌芽期。1999年至2009年，隨著專利申請量的逐漸增加，進(jìn)入慢速增長期，國內(nèi)申請的數(shù)量也有了較明顯提升；2009年以后，隨著技術(shù)發(fā)展，全球及國內(nèi)的申請量均呈現(xiàn)出快速增長的勢態(tài)。

各國技術(shù)的發(fā)展隨時間的變化也是不同的，如圖5。在早期，德國、美國、法國、日本為該領(lǐng)域技術(shù)較大的申請國。

但是，德國、日本和美國的申請量隨著時間變化呈現(xiàn)遞減趨勢，自1981年以后，中國的申請量逐年增加，并且在2010年以后占到全球自動化倉庫技術(shù)領(lǐng)域中申請量的一半，是技術(shù)研究的活躍地區(qū)。

由該領(lǐng)域?qū)＠暾埖臅r間和地域分布特征可以總結(jié)得出自動化立體倉庫領(lǐng)域的發(fā)展歷程：一方面，從世界范圍看，該領(lǐng)域在上世紀(jì)60年代就已起步，研究較多的地區(qū)集中在美國、日本等發(fā)達(dá)國家，在2000年左右，技術(shù)相對成熟的外國公司開始在中國遞交專利申請并開拓在中國的自動化立體倉庫的相關(guān)業(yè)務(wù)；另一方面，該領(lǐng)域中國早期的專利申請量較少，隨著近年來該領(lǐng)域相關(guān)的中小型企業(yè)迅速萌生和發(fā)展，對該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)增多，衍生了大量自主知識產(chǎn)權(quán)， 使得2005年之后中國國內(nèi)提交的專利申請開始增多，并逐漸在近年成為申請主體。經(jīng)過分析，此番專利申請的地域分布演變趨勢與時代背景相呼應(yīng)：早期西方發(fā)達(dá)國家技術(shù)較先進(jìn)，而中國經(jīng)濟(jì)在近年來開始起步并逐漸發(fā)展繁榮。另外，該領(lǐng)域國內(nèi)外申請的此消彼長還可能是因?yàn)樽詣踊Ⅲw倉庫核心技術(shù)較簡單，國外的研究已經(jīng)趨于成熟完善，或其研究重心開始向其他功能轉(zhuǎn)移。在中國范圍內(nèi)來說，雖然數(shù)據(jù)表明早在1981年左右國內(nèi)的該領(lǐng)域技術(shù)人員就已經(jīng)涉足立體倉庫技術(shù)，但此時關(guān)于該領(lǐng)域技術(shù)的研究并不普遍，且集中于孤立的個人，而直到2005年以后專利申請量才開始逐漸增加。

圖3：我國自動化立體倉庫的應(yīng)用領(lǐng)域

表1： 自動化立體倉庫的技術(shù)主題構(gòu)成

4.國外專利的技術(shù)分析

核心專利的研究分析能夠快速掌握行業(yè)研究的重點(diǎn)方向，能夠?yàn)槠髽I(yè)規(guī)劃發(fā)展方向提供幫助。核心專利的判定方法通常有兩種：一種是利用被引證的頻次來判定，被引頻次越高說明該專利的技術(shù)含量越高；另外一種是利用同族專利數(shù)量來判定，同族專利是申請人為了擴(kuò)大技術(shù)的保護(hù)范圍，就同一專利技術(shù)在不同的國家和地區(qū)產(chǎn)權(quán)組織重復(fù)申請，從而形成一個專利族群，同族專利數(shù)量越大說明專利技術(shù)的市場經(jīng)濟(jì)價值越高。

由以上分析可知，美國在自動化立體倉庫領(lǐng)域起步較早，通過研究其被引用頻次較高的專利文獻(xiàn)可知，其核心技術(shù)分布較為全面，涉及到高層貨架、堆垛機(jī)、出入庫系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)等方面。其中，高層貨架方面的改進(jìn)點(diǎn)主要涉及如何提高高層貨架的穩(wěn)定性，堆垛機(jī)方面的改進(jìn)點(diǎn)主要涉及升降裝置及貨叉伸縮裝置，出入庫系統(tǒng)方面的改進(jìn)主要涉及出入庫設(shè)備和貨架相對位置的布置，為自動化控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高效的路徑規(guī)劃提供硬件準(zhǔn)備。美國核心專利技術(shù)涉及的主題，如圖6。

圖4：自動化立體倉庫國內(nèi)外專利申請趨勢圖

圖5：全球?qū)＠暾埩康赜蚍植紙D

圖6：美國核心專利技術(shù)涉及的主題

圖7：德國核心專利技術(shù)涉及的主題

在美國之后，德國在該領(lǐng)域的申請量也逐漸增加，申請量較大的公司有4家，分別是DEMAIC、SIEMENS、KEURO和SSI。其中DEMAIC公司被引頻次最高的一項(xiàng)專利涉及一種三維自動立體倉庫，包括至少一對平行設(shè)置的層疊置架和多個移取每層貨物的引導(dǎo)穿梭車，利用該種裝置能夠通過自動尋址技術(shù)實(shí)現(xiàn)存取自由，提高了工作效率。SIEMENS公司被引頻次較高的一項(xiàng)專利涉及一種立體倉庫物品存儲控制系統(tǒng)，其通過起重機(jī)或吊裝設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在分配節(jié)點(diǎn)之間的托盤箱交換，輸送車無需停止即可以實(shí)現(xiàn)托盤取放，具有較高的存取效率。KEURO公司的核心專利和SIEMENS公司的上述專利有異曲同工之妙，該系統(tǒng)的運(yùn)送車從可訪問的位置運(yùn)動到儲物架過程中，可同時進(jìn)行起重機(jī)或升降機(jī)的重新定位，以保證運(yùn)送車到位時，存儲盒剛好升降到位，無需等待時間，存取效率較高。而SSI公司的核心專利則涉及到一種托盤搬運(yùn)裝置。該裝置結(jié)合自動化貨架使用，貨架具有傳感器裝置來檢測是否有托盤到位，通過控制閉鎖裝置將到位的托盤鎖定，防止其貨架搖晃時托盤脫落。此外，該裝置還具有檢測托盤空載/滿載的裝置，以實(shí)現(xiàn)空托盤的收集和回收利用。德國核心專利技術(shù)涉及的主題，如圖7。

關(guān)于日本相關(guān)技術(shù)的研究，參照Incopat數(shù)據(jù)庫中專利文獻(xiàn)的被引頻次進(jìn)行排序，篩選出關(guān)鍵申請人大福公司和村田機(jī)械株式會社在該領(lǐng)域的高被引頻次專利申請，分別列舉出被引頻次最高的專利申請，見表2和表3。大福公司成立于1937年，始終致力于物料搬運(yùn)技術(shù)與設(shè)備的開發(fā)和研究。將倉儲、搬運(yùn)、分揀和管理等多種技術(shù)綜合為最佳、最理想的物料搬運(yùn)系統(tǒng)，提供給了全世界各行各業(yè)的廣大用戶。

上述被引頻次最高的專利申請均集中在日本、美國、德國、歐專局以及世界知識產(chǎn)權(quán)組織，同時都具有大量的同族專利，從而看出這兩家企業(yè)的申請質(zhì)量較高，專利技術(shù)研發(fā)的連續(xù)性較好，在不斷改進(jìn)發(fā)展的同時也很好地進(jìn)行了加新維護(hù)；另一方面，借助對本領(lǐng)域核心技術(shù)的掌控，不斷向技術(shù)開發(fā)市場潛力較大的其他國家進(jìn)行專利保護(hù)申請，從而占據(jù)其他國家的技術(shù)市場，這些是大公司專利戰(zhàn)略的重要特征之一。圖8為日本大福和村田的核心專利的技術(shù)內(nèi)容。

由圖8可見，核心專利主要集中于1990至2015年，大福公司主要針對自動化立體倉庫的高層貨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究和全面的專利布局，村田機(jī)械株式會社則以大福公司較少涉獵的關(guān)于巷道式堆垛設(shè)備為切入點(diǎn)，在技術(shù)上進(jìn)行了深入的細(xì)化和持續(xù)的發(fā)展。但兩個公司均在出入庫系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)方面進(jìn)行了相關(guān)的研究，并取得了不錯的進(jìn)展。這一方面是因?yàn)槌鋈霂煜到y(tǒng)和自動控制系統(tǒng)是自動化立體倉庫中提高存取效率的關(guān)鍵技術(shù)，另一方面也說明如何提高自動化立體倉庫的存取效率是該領(lǐng)域持久關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

5.國內(nèi)專利技術(shù)分析

國內(nèi)對自動化立體倉庫的研究起步較晚，從國內(nèi)專利申請的申請人類別分析，77%為企業(yè)類型的申請人，這主要和立體倉庫的應(yīng)用價值相關(guān)，其可以為許多有倉儲需求的企業(yè)解決大批量貨物入庫、儲存、出庫的問題，也能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省人力和成本，因此大部分的企業(yè)都有意愿投入精力和成本去進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，并申請專利進(jìn)行布局。相比之下，科研單位、高校類型的申請人占比較少，這是因?yàn)閷W(xué)院派更注重的是理論層面技術(shù)的研發(fā)，而自動化立體倉庫在此方面涉及較少，因而其對應(yīng)的專利申請量則較少。而上述企業(yè)大多分布在長三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較迅速的地區(qū)，比如江蘇、廣東、上海、浙江等，環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)中山東地區(qū)也占據(jù)了較多的比例。由此可見，自動化立體倉庫技術(shù)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)密不可分，也由于其廣闊的市場應(yīng)用價值而吸引了較多企業(yè)在此方面尋求技術(shù)的突破。國內(nèi)申請人類型及地域分布圖，如圖9。

表2： 日本大福公司高頻次被引核心專利

表3： 日本村田機(jī)械株式會社高頻次被引核心專利

圖9：國內(nèi)申請人類型及地域分布圖

在各類申請人中，申請量最大的是南京音飛儲存設(shè)備股份有限公司，這是一家專業(yè)從事倉儲貨架生產(chǎn)和銷售的公司，是國內(nèi)領(lǐng)先的倉儲貨架供應(yīng)商之一，公司主要產(chǎn)品包括自動化立體庫系統(tǒng)集成、立體庫高位貨架、閣樓式貨架、特種貨架和一般貨架。公司在南京、溧水、天津建有三大生產(chǎn)基地，生產(chǎn)規(guī)模在全國同行業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。公司注重技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量管理及控制，擁有17項(xiàng)發(fā)明及實(shí)用新型專利、6項(xiàng)軟件專利、2項(xiàng)國標(biāo)、16項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，6種產(chǎn)品被認(rèn)定為江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品。

圖10：國內(nèi)申請人排名及技術(shù)主題分布

圖11：國內(nèi)技術(shù)主題隨時間的演變趨勢

圖12：國內(nèi)專利申請的技術(shù)功效圖

其次是貴陽普天物流技術(shù)有限公司，由原郵電部于1970年籌建，隸屬于中國普天信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司。公司經(jīng)過40多年的持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展，目前成為國內(nèi)規(guī)模較大、最早從事物流系統(tǒng)規(guī)劃，物流技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、服務(wù)、培訓(xùn)以及總集成服務(wù)的物流技術(shù)裝備專業(yè)企業(yè)。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于郵政、煙草、圖書、醫(yī)藥、海關(guān)及軍隊(duì)等物流行業(yè)。

排名第三位的是北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計研究院，成立于1958年，國內(nèi)首先研究立體倉庫技術(shù)經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，由原機(jī)械工業(yè)部直屬的國家起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)技術(shù)，歸口研究所發(fā)展成為集科研、設(shè)計、生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試、工程承包、檢驗(yàn)檢測、咨詢監(jiān)理服務(wù)等為一體的國有科技型企業(yè)，隸屬于世界500強(qiáng)企業(yè)中國機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司。在物流倉儲領(lǐng)域涉及到的技術(shù)有堆垛機(jī)自動控制技術(shù)、總線驅(qū)動技術(shù)、物流配送中心仿真分析技術(shù)、液壓油路控制及鏈條輸送機(jī)、電子標(biāo)簽揀選技術(shù)、集成化物流監(jiān)控和管理系統(tǒng)、揀選輸送機(jī)控制技術(shù)、高價區(qū)調(diào)度技術(shù)、電子標(biāo)簽揀選技術(shù)等。

國內(nèi)申請人排名及技術(shù)主題分布，如圖10。進(jìn)一步分析國內(nèi)專利申請所涉及到的技術(shù)主題，其中出入庫系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)方面的申請量較多，這與國際上的技術(shù)主題分布趨勢是吻合的。一方面，這兩項(xiàng)是該領(lǐng)域技術(shù)含量相對較高的部分；另一方面，這兩方面也是提高立體倉庫空間利用率和存取貨效率的關(guān)鍵技術(shù)方向。高層貨架和巷道式堆垛機(jī)是申請量中等的主題，這兩方面是立體倉庫中較為傳統(tǒng)的技術(shù)主題，自起源到發(fā)展至今，其技術(shù)水平已經(jīng)相對較為成熟，技術(shù)難點(diǎn)也大多被攻克，因此企業(yè)投入的研發(fā)力度相對較小。而倉儲管理系統(tǒng)和周邊設(shè)備（如分揀、識別等）占比最少，這與該類技術(shù)主題的自主性較多有關(guān)，許多根據(jù)企業(yè)個性定制的立體倉庫會根據(jù)其訂單需求而進(jìn)行相應(yīng)的管理，這對于企業(yè)來說前期投入成本較大，通常大型公司有能力去進(jìn)行相應(yīng)的投資與開發(fā)，由于受目前市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的局限，此類技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)也是后續(xù)研究可以攻克的方向。此外，這兩個主題中涉及到的信息識別技術(shù)與傳動技術(shù)，是自動化倉儲技術(shù)的高新技術(shù)。然而，令人遺憾的是，我國到目前為止這一部分絕大多數(shù)采用的是進(jìn)口。這一方面是市場競爭的需要，但另一方面也說明我國相關(guān)技術(shù)的發(fā)展還處于初級階段。如何在這一方面取得突破，將是未來發(fā)展的著力突破點(diǎn)。

國內(nèi)專利申請量及技術(shù)主題隨時間也是有演變規(guī)律的，由圖11可見，雖然國內(nèi)技術(shù)于上世紀(jì)90年代就已經(jīng)起步，但是相關(guān)專利的申請于2005年左右才出現(xiàn)，之后在2013年的申請量達(dá)到最高值，之后略有下降，但仍保持在一個相對較高的水平。其中，早期的技術(shù)中主要涉及高層貨架和倉庫管理及自動控制技術(shù)主題，這之后出入庫系統(tǒng)的設(shè)計申請量較多，這是因?yàn)槌鋈霂煜到y(tǒng)是聯(lián)系儲存用高層貨架和系統(tǒng)整體調(diào)度的自動控制系統(tǒng)的紐帶，其設(shè)計的技術(shù)細(xì)分也比較多，比如天車、叉車、輸送帶、AGV、RGV以及拆碼垛機(jī)器人等等。但是，由此技術(shù)主題的分布也可以看出，雖然各個分支均有涉及，但在某一階段內(nèi)沒有一個持續(xù)研發(fā)的技術(shù)延續(xù)性，難以形成完整的技術(shù)發(fā)展鏈條，因而整體呈現(xiàn)量大而不強(qiáng)的特點(diǎn)。

不同的技術(shù)主題中的關(guān)鍵技術(shù)手段，所能達(dá)到的技術(shù)效果也是各有特點(diǎn)的。比如，出入庫系統(tǒng)對于提高存取效率的意義就十分重大，且隨著近年來智能化的發(fā)展，也為出入庫系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步突破提供了助力。通過規(guī)劃出入庫系統(tǒng)的移動路徑，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能控制，對于大批量、多樣化、個性化的自動立體倉庫技術(shù)意義重大。

自動控制系統(tǒng)也具有異曲同工之妙，只是其相對于出入庫系統(tǒng)而言，無需進(jìn)行路徑規(guī)劃等動作要求的滿足，更加關(guān)注整體系統(tǒng)中的調(diào)度，因而在存取效率和智能化方面具有較多的貢獻(xiàn)，同時兼顧系統(tǒng)的易用性。由圖12可見，對于高層貨架而言，研究者主要攻克的是如何提高其存儲能力，提高空間利用率，同時可以方便貨物的存取，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。智能化、提高空間利用率、提高存取效率是研發(fā)者永恒的追求。國內(nèi)專利申請的技術(shù)功效圖，如圖12。

三、結(jié)論

本文對自動化立體倉庫的專利技術(shù)進(jìn)行分析和整理，重點(diǎn)關(guān)注了該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢以及主要申請人的研發(fā)側(cè)重等信息，明確了自動化立體倉庫領(lǐng)域的發(fā)展概況和明晰了該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢。

1.國外自動化立體倉庫技術(shù)的發(fā)展從1965年開始，每年均有一定數(shù)量的相關(guān)專利申請，到1985年以前全球范圍內(nèi)的技術(shù)發(fā)展處于萌芽期。隨著專利申請量的逐漸增加，進(jìn)入緩慢增長期，國內(nèi)申請的數(shù)量也有了較明顯的提升；2009年以后，全球及國內(nèi)的申請量均呈現(xiàn)出快速增長的勢態(tài)。

2.在早期，德國、美國、法國、日本等為該領(lǐng)域技術(shù)較大的申請來源國，自1981年以后，中國的申請量逐年增加，并且在2010年以后能夠占到全球自動化倉庫技術(shù)領(lǐng)域中申請量的一半，是技術(shù)研究的活躍地區(qū)。

3.美國在自動化立體倉庫領(lǐng)域起步較早，其核心技術(shù)分布較為全面，涉及到高層貨架、堆垛機(jī)、出入庫系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)等方面。德國在該領(lǐng)域申請量比較大的公司有4家，分別是DEMAIC、SIEMENS、KEURO和SSI。通過分析日本的大福公司和村田公司在該領(lǐng)域的高被引頻次專利申請可知，大福公司主要針對自動化立體倉庫的高層貨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究和全面的專利布局，村田公司則以大福公司較少涉獵的關(guān)于巷道式堆垛設(shè)備為切入點(diǎn)，在技術(shù)上進(jìn)行了深入的細(xì)化和持續(xù)的發(fā)展。

4.國內(nèi)對自動化立體倉庫的研究起步較晚，77%為企業(yè)類型的申請人，企業(yè)大多分布在長三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較迅速、輕工業(yè)密集的地區(qū)。雖然國內(nèi)技術(shù)于上世紀(jì)90年代就已經(jīng)起步，但是相關(guān)專利的申請于2005年左右才出現(xiàn)，之后在2013年的申請量達(dá)到最高值，之后略有下降，但仍保持在一個相對較高的水平。早期技術(shù)中主要涉及高層貨架和倉庫管理及自動控制技術(shù)主題，之后關(guān)于出入庫系統(tǒng)設(shè)計的申請量較多，雖然各個分支均有涉及，但在某一階段內(nèi)沒有一個持續(xù)研發(fā)的技術(shù)延續(xù)性，難以形成完整的技術(shù)發(fā)展鏈條，因而整體呈現(xiàn)量大而不強(qiáng)的特點(diǎn)。

5.目前我國自動化立體倉庫技術(shù)還存在產(chǎn)品規(guī)格單一、工藝水平落后、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)落后、產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)水平低等明顯劣勢，傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級和關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)迫在眉睫，比如開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的AGV、機(jī)械手等，也將成為今后發(fā)展的方向。此外，隨著物流業(yè)朝著規(guī)模化、自動化的方向發(fā)展，系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展也是我國自動化倉儲技術(shù)的發(fā)展趨勢，但這是一門涉及多學(xué)科、多行業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)工程。

6.隨著我國經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，為了應(yīng)對產(chǎn)能提高、利潤率進(jìn)一步下降的競爭格局，企業(yè)將走向?qū)I(yè)化的分工，如專業(yè)的堆垛機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、專業(yè)的輸送機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、專業(yè)的系統(tǒng)集成商等，因此小而弱的企業(yè)將面臨嚴(yán)重的生存危機(jī)。同時，隨著中國市場進(jìn)一步擴(kuò)大，世界各國集成商的業(yè)務(wù)重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到中國，要在未來的物流裝備市場擁有一席之地，企業(yè)創(chuàng)新是必由之路。