砥礪五十載，引領核心產品新未來
—托盤環形穿梭車技

供稿/倪志強 采編/馬 晨

近年來，隨著工程項目的不斷推廣應用，北京起重運輸機械設計研究院有限公司（以下簡稱北起院）持續開展直線穿梭車和環形穿梭車相關技術研究，不斷優化傳統車型結構，結合項目工程為項目智能穿梭車系統的研究與應用提供了豐富的前沿理論及相關經驗。目前，北起院環形車已應用于公牛插座、江蘇恒瑞、哈博實、千禾味業、蘇州SEW 等多個工程項目，當前在用環形車數量約為80 臺左右，工程項目實施經驗豐富，并借助相關科研課題研究，科研與工程齊頭并進，相輔相成，在工程中得以實踐，在實踐中加強科研創新，迭代升級，形成良好的業務閉環。

北起院具有良好的科研、試驗、生產條件，擁有北京市唯一的自動化物流裝備工程技術研究中心，同時擁有北起院裝備制造有限公司——設備制造基地，利于試制加工與調試試驗，部門具有機械、電氣、軟件等專業人才隊伍，為直線和環形穿梭車研發課題的開展提供了相關設施保障。北起院針對庫前智能物流搬運輸送系統及設備展開技術攻關，融入適宜的先進物流技術和設計理念，通過迭代研制與升級發展，成功開發與應用了基于地面軌道穿梭車的離散智能物流輸送系統及其關鍵技術裝備，在石化、快消品、汽車、醫藥、智能制造等多個行業取得了很好的市場及工程應用成果，解決了物流系統在收發、存儲、生產、檢驗檢測、拆碼垛等環節物料快速離散輸送難題，實現了物料跨區域、跨場景的精準柔性輸送。

經過多年的發展，北起院研制的高效直線型地面軌道穿梭車系統和柔性環線型地面軌道穿梭車系統關鍵技術廣泛應用于各類物流中心和立體庫案例中，通過與庫前輸送設備系列產品線的配合，并應用虛擬調度技術、電氣控制系統應用研究技術、單機結構優化設計技術打造柔性化可配置存儲的新一代穿梭車系統方案。

作為倉儲物流內部重要的一環，當前，國內越來越多的物流集成商企業開始開發自己的穿梭車產品；同時，一些物流裝備企業近年來也開始越來越關注這一市場，甚至下游貨架企業、AGV 企業，為了進一步拓展自身在倉儲物流領域的競爭力，也開始通過與穿梭車廠家合作或自主研發該類產品。

北起院基于自身優勢，利用項目開發的多種裝備及核心技術，各類直線和環線托盤穿梭車成功應用在四川眉山千禾味業、浙江寧波公牛、江蘇蘇州SEW、河北石家莊四藥歐意等63 個工程項目中，合同金額15.5 億元，形成了規模化生產和工業化應用，助力企業提質增效的同時，有效提高輸送搬運作業效率，提升倉儲管理水平，降低投資成本，對行業起到很好的示范引領作用，助力制造企業、流通企業為社會生產和生活提供更加及時、精準、安全的物資保障，為我國物流倉儲行業實施提質增效、低碳經濟、高質量發展做貢獻，具有廣泛的經濟效益和社會效益。

項目應用案例

1）千禾味業立體庫項目，坐標：四川眉山。

12 臺環形車，軌道長度230 m，最快速度120 m/min， 2019 年3 月開始運行，目前已經輸送約110 萬托貨物。

2）寧波公牛插座立體庫，坐標：浙江寧波。

4 臺RGV 車，最快速度120 m/min；項目組自2016 年投入運行至今，運行穩定良好，得到業主方一致認同。

3）蘇州SEW 減速機立體庫，坐標：江蘇蘇州。

3 輛環形車，軌道總長度累計達到210 m，最快速度設置120 m/min。項目自2016 年上線至今，運行平穩良好。

4）江蘇恒瑞立體庫項目；坐標：江蘇連云港。

一樓6 臺，軌道長度194 m；二樓夾層3 臺，軌道長度1 058 m；最大速度120 m/min，轉彎速度30-40 m/min；直穿（RGV）：二樓3 臺，各分布于3 處位置，軌道長度176 m；三樓1 臺，軌道長度99 m；最大速度120 m/min，出入庫效率合計約128 盤/ h。

千禾味業立體庫

蘇州SEW 減速機立體庫

江蘇恒瑞立體庫項目

利華益項目

項目自2019 年竣工投入運行以來，設備可靠，運行平穩。

5）利華益項目：坐標：山東東營；

南北兩側兩套環形穿梭車系統，南側環形車系統負責整盤入庫及空托盤供應作業，穿過室外連接車間及立體倉庫兩棟建筑。系統對接車間8 條產線，軌道長度超過700 m，設計16 臺環形穿梭車，完成峰值207 盤/ h 的入庫流量，北側環形穿梭車系統負責整盤出庫及空托盤回庫作業，軌道長度約300 米，上設12 臺環形穿梭車，完成峰值250 盤/ 小時流量。

穿梭車發展歷程及產品特點

1）穿梭車發展歷程

隨著物流行業對效率和靈活性的要求增加，有軌托盤指引穿梭車RGV（Rail Guided Vehicle）作為一種新型物流設備逐漸引起關注。其發展主要經歷了以下幾個階段：

穿梭車發展歷程

經過上圖可以看出，智能托盤穿梭車從原始的初期階段逐漸邁入智能化階段。

2）穿梭車產品類型及分類

①從產品類型來看，北起院穿梭車的載重不同，按照載重劃分為1 t 型，1.5 t 型，3 t 重載型；

②按照載貨功能不同，分為單工位和雙工位；

③按照軌道形式不同，分為直線型和環線型；

穿梭車是一種高度自動化的物流設備，它可以無縫連接庫前輸送與末端輸送，實現柔性化輸送；具有直線型和環線型兩種形式。

單工位托盤穿梭車

四排鏈雙功能托盤穿梭車

北起院自主研發的RGV 托盤穿梭車可以承載1 t 到3 t 載重不等的托盤貨物，主要應用于生產線邊庫等多品規、多存儲的庫前轉運場景，解決了自動化立體倉庫系統中不同類型物料的柔性存儲及出入庫問題，適用于電商，食品，醫藥，汽配，電子，生物制藥等行業以各類塑料、木質、鋼制托盤等為存儲單位的自動化立體倉庫系統。北起院新型高效的直線型地面軌道穿梭車系統、柔性的環線型地面軌道穿梭車系統的總體規劃設計與性能研究，形成了系列裝備產品，包括單工位直線型地面軌道穿梭車、雙工位直線型地面軌道穿梭車、單工位/帶拆盤機直線型地面軌道穿梭車、雙工位/帶拆盤機直線型地面軌道穿梭車，以及鏈條式環線型地面軌道穿梭車、輥筒式環線型地面軌道穿梭車共6 種不同功能的車型，具體分類及類型如下圖所示。

RGV（Rail Guided Vehicle）屬于離散型輸送系統的重要環節，可與上位機WCS 或WMS 系統進行通訊結合。條碼識別等物流信息技術實現貨品自動化識別單次存取連續存取自動理貨等功能。

環形穿梭車系統用于銜接AS/RS 庫區至收發貨區、AS/RS 庫區至揀配包裝區，實現實托盤物料的出入庫輸送及空托盤垛、空箱垛的回收補給搬運等。環行穿梭車系統是一種靈活有效的軌道式輸送系統，用于在寬泛區域內物料的自動輸送。

3） 穿梭車的優點和缺點

環形穿梭車系統組合了常規懸掛軌道的優點和自身的優勢：

①每臺小車有獨自的控制系統及物流數據；

②軌道線路控制靈活，可柔性的適應應工藝調整，降低流程的時間和成本；

③對單機故障有較強冗余能力；

④可按需求組合不同功能的載貨裝置，運行安靜；

⑤模塊化結構適應生產布局的變化，可靈活滿足將來延伸和擴展需要；

⑥地面固定，安裝調整方便，無需空中搭建鋼構即無特別的承載要求，對空間要求較低，可節省資源和成本；同時也降低了調試、維修保養的成本和時間；

⑦允許窄小的彎道，因而可更靈活、有效的的排布線路，充分利用空間；條碼定位系統的優點：

⑧測量精度高，定位精度可達1 mm；

⑨可用于曲線或斜坡的絕對值定位；

⑩可分隔條碼帶，只在需要測量的位置安裝條碼帶；

自動化立體庫物流輸送系統應用案例

穿梭車顯著優勢：直線和環形穿梭車的出現極大的提升了倉庫庫前設備的柔性，可實現資源合理有效配置，相較于輸送機組成的連續搬運系統、自動導引車為載體的搬運系統，地面軌道穿梭車可根據客戶的出庫峰值波動結合順序組出庫，實現了傳統輸送機系統不能達到的柔性對應。具有以下幾個顯著優勢：高靈活性（可實現合理調度快速匹配任務），高效性（快速實現出入庫作業），安全性（安全防護、避讓及預警），精確性（條碼精確定位）。

4）穿梭車的局限性和風險分析

盡管托盤穿梭車具備諸多優點，在提高倉儲和物流效率方面具有巨大潛力，但當前在實際的落地過程中，也存在一些應用中的痛難點，一是成本相對單臺輸送設備較高；二是應用場景相對局限，僅適用于較復雜作業場景；三是調試調度系統的相對復雜性，會增加一定的調試成本；維護及故障的挑戰性。

盡管如此，智能控制與管理系統的設計與應用，針對多種設備任務狀態和運動規律進行統一調度管理，其遺傳算法研究過程中存在未知的技術難題，需要結合虛擬調試平臺與現場測試進行反復調試，不斷加以修改優化，從而達到理想效果。

針對當前托盤穿梭車行業存在的應用痛難點，有一些企業也在不斷地迭代產品，進一步提升其穩定性與易用性，更好地滿足用戶的要求。如設計道岔系統解決車體維修故障，設置專門的維修區，保障其他RGV 的通行。

穿梭車發展現狀

1）國內外競爭現狀

國產品牌日益崛起，傳統供應商直面應對挑戰，相關企業及產品情況和種類如下表所示：

總體來看，當前，國內托盤穿梭車市場競爭激烈，傳統設備供應商和新晉供應商之間的競爭主要體現在技術創新、產品質量、設備成本和服務能力等方面。

2） 技術創新和研發能力

廠商的技術創新和研發能力是核心競爭力之一。優秀的廠商通常具有強大的研發團隊，能夠不斷改進托盤穿梭車的設計、功能和性能。一方面要積極關注未來發展趨勢和市場動態，另一方面積極引入先進的自動化和智能化技術，以提高產品的競爭力。

①質量安全可靠：直線或環形托盤穿梭車需要在復雜甚至相對惡劣的物流環境中進行長時間工作，因此其質量和可靠性對于用戶至關重要。嚴格的質量控制，高度穩定性和良好的安全性能保證在激烈的競爭中脫穎而出。

②個性定制與方案靈活：定制化和靈活性解決方案有利加強供應商競爭力。因此廠商若能因地制宜，通過密切與客戶合作，根據客戶的特定要求設計和生產適配的托盤穿梭車，以滿足不同用戶的個性需求。

③良好的售后服務和支持：托盤穿梭車出現故障或需要維修若能及時快速響應和解決問題，并為客戶提供培訓、技術支持和維護服務，確保用戶在使用過程中獲得及時的幫助和支持。在設計中，要設計專門維修通道和維修區域，也會給供應商加分。

④成本效益和總體成本：托盤穿梭車應具備較高的成本效益，即能夠提高品質的產品和服務，同時具有競爭性的價格。此外，供應商降低總體擁有成本，包括能耗、維護和人工成本。

綜合來看，要想在市場占得一席之地，托盤穿梭車廠商需要不斷提升自身實力，提供符合市場需求的優質解決方案和服務，以保持競爭優勢。同時，與客戶的緊密合作、良好的服務意識和持續的技術創新也是取得成功的關鍵因素。

3）應用行業特性

北起院從傳統的醫藥、汽車零部件、紡織、飲料等行業已逐步進軍化工、快消品、智能制造等行業的物流倉儲領域，此類行業由于產線量大，且托盤貨物往往以整進整出為主，因此環形穿梭車在自動化立體庫內中應用臺數多、價值體量大，對系統性能要求高。北起院早期研制的環形穿梭車系統，盡管已相繼應用于多個工程項目，但所承接的項目中用到的環形穿梭車數量少，尚未開展智能多車調度與控制系統方面的研發工作，缺乏技術儲備，因此在承擔大型項目時沒有競爭力。

項目成果鑒定

1）成果鑒定

2023 年3 月12 日，由北起院獨立完成的“多場景高效協同物流輸送系統關鍵技術研究與應用”項目成果鑒定會順利召開。來自中國機械工程學會、中國重型機械行業協會、北京科技大學等行業內的7位知名專家組成鑒定委員會，對項目成果進行了評審。

2）高度評價

專家組對本項目的成果給予了高度評價，一致認為該科技成果實現了自動化立體庫庫前物料的精準柔性流轉、高效協同管控、安全可靠運行，對促進我國物流裝備行業發展具有重大意義，總體技術達到了國際先進水平，其中開發的多場景高效協同調度技術達到了國際領先水平。

北起院獨立完成的“多場景高效協同物流輸送系統關鍵技術研究與應用”項目成果鑒定會

北起院多場景高效協同物流輸送系統項目形成的核心關鍵技術與創新成果，符合國家產業、科技、能源和環保政策，具有完全自主知識產權，顯著提升了高端物流裝備的自主研發能力與國內國際市場競爭力，進一步推動北起院物流倉儲裝備朝智能化、柔性化、定制化、個性化方向發展。

3）良好效益

環形穿梭車作為常用的物流倉儲裝備，應用與市場前景廣闊，具有很好的社會和經濟效益，其自主研制以及在北起院工程項目現場的實際應用，可助力物流倉儲工程板塊降低總體集成成本與運行管理成本，拓寬新興產業布局。

未來發展趨勢

未來發展趨勢而言，首先庫架形式從傳統的立體庫發展到密集穿梭車庫；其次，托盤穿梭車從地面直線型再到環線型，再到密集穿梭車庫四向型；未來發展一方面是四向托盤穿梭車的研制與發展；另一方面是環形穿梭車的智能調度和多機協同。托盤穿梭車的發展研究是以市場為導向，結合物流倉儲裝備技術高端化、智能化、綠色化發展趨勢以及環形車系統的行業應用需求，將研制智能環形車系統，也將在北起院承建的項目中投入使用，并逐步加以推廣與應用。