廠區內無人物流車運行效率提升研究

關鍵詞：工業4.0；無人物流車；運行效率

0引言

隨著工業4.0時代的全面降臨，自動化與智能化技術以前所未有的速度融入并重塑著各個行業的面貌。其中，自動駕駛技術作為這一浪潮中的璀璨明珠，正經歷著從理論探索到廣泛應用的飛躍式發展。在這一背景下，無人物流車作為自動駕駛技術在物流領域的杰出代表，正逐步成為推動工廠物流現代化、高效化的關鍵力量。它們不僅在倉儲、運輸等各個環節中展現出了巨大的潛力，還深刻地改變了傳統物流作業模式，引領著工廠物流向更加智能化、無人化的方向邁進。無人物流車的應用不僅能夠填補人力缺口，還可以減輕員工的工作負擔，提升生產效率。然而，在實際使用的過程中發現其運行效率相對較低。因此，提升無人物流車在廠區內的運行效率進一步為工廠降低成本就成為一個重要的課題。本文就無人物流車運行效率低的問題進行分析研究，從而提升無人物流車的運行效率。

1無人物流車的發展情況

工業4.0的概念起源于2011年的德國漢諾威工業博覽會，它標志著基于物聯網、大數據、人工智能等前沿技術的全新工業轉型時代。這一轉型的核心在于實現生產與管理的智能化、自動化和網絡化，旨在通過技術革新提升工業效率和競爭力。智慧物流作為這一轉型過程中的關鍵一環，充分利用了互聯網、大數據、云計算和物聯網等新一代信息技術手段。這些技術不僅整合了物流系統，還推動了產業發展新生態的形成，深刻地改變了產業發展方式和分工體系。智慧物流已經成為推動物流業轉型升級的重要力量，為行業的未來發展注入了新的活力[1]。2015年，中國國家發展和改革委員會發布了《中國制造2025》文件，明確將工業4.0的理念引入中國制造業的升級和轉型戰略中。該文件從信息技術協同物流發展、物流轉型和產業延伸三個維度，為物流行業的未來發展提供了全面的指導，并對傳統物流向智慧物流的轉型提出了更高的標準和要求[2]。同時，交通運輸部公路科學研究院趙佳海研究表明我國應充分吸收德國先進生產與智慧物流的發展經驗，積極推動新技術的研發與應用落地。這一建議旨在全面提升我國智慧物流的發展水平，為交通強國和制造強國的建設提供有力支撐[3]。智慧物流作為這一轉型過程中的關鍵力量，正在通過技術創新和模式創新，推動物流行業的持續發展和升級。

無人物流車作為智慧物流的關鍵組成部分，利用自動駕駛技術和智能感知設備實現無人化物流運輸。自2010年電商行業迅猛發展以來，為應對快遞包裹處理與配送需求的激增，電商與快遞巨頭開始推動物流無人化進程。在無人車領域，京東配送機器人自2016年起進行路測，并于2018年6月在北京率先實現全場景常態化運營，隨后在全國20余個城市開展“最后一公里”配送測試運營[4]。菜鳥網絡亦推出了末端無人配送車系列，包括菜鳥小G、小G2代及小GPlus，并于2018年5月首發兩款無人駕駛產品：針對末端低速配送的固態激光雷達無人物流車和高速公路自動駕駛“公路高鐵”。

不僅電商、快遞業，傳統制造業在智慧工廠轉型中也積極采用無人物流車，以提升物流效率與靈活性。例如，2019年上汽通用五菱在國內首建廠區內無人物流車配送線路，自2020年起該規模持續擴大，有效降低了人工成本，加速了企業向智能工廠的轉型，并為汽車行業零部件末端配送帶來了創新解決方案[5]。

2無人物流車運行效率問題分析

目前，廠區內無人物流車的運營模式主要以單條預設線路循環配送為主。如圖1所示，這些車輛會按照事先規劃好的路徑，從指定的上貨點出發，沿途進行貨物運輸，直至到達卸貨點，完成一次配送任務后，再返回上貨點開始下一輪循環作業。隨著無人物流車技術在廠區內的廣泛應用，其配送網絡日益密集，所需車輛數量也隨之增加，廠區的路網結構因此變得愈發復雜。在這樣的環境下，廠區內道路交通狀況愈發多樣化，大型貨車、小型轎車、無人物流車、有人駕駛的拖車以及行人等多種交通參與者相互交織，共同構成了一個復雜且動態的交通系統。鑒于安全是首要考慮的因素，無人物流車在設計行駛策略時往往采取相對保守的方案，以確保在各種可能的情況下都能安全行駛。然而，這種保守的行駛策略在一定程度上限制了無人物流車的運行效率，使得其在實際應用中的表現未能充分發揮其潛在優勢。

為了深入探究并解決廠區內無人物流車運行效率低的問題，我們組織了一支專業團隊，深入廠區進行現場調研。通過實地考察、數據分析以及與一線操作人員的深入交流，發現了影響無人物流車運行效率的幾大關鍵因素。

2.1速度慢、通行不暢

無人物流車在實際應用中面臨的一個顯著問題是其行駛速度相對較慢，并且在特定路段難以保持暢通無阻。在繁忙區域，無人物流車的運行環境尤為復雜，它們不僅需與其他無人物流車協同作業，還需與叉車、傳統貨車以及行人等多種交通參與者進行頻繁的交叉作業。這種高度的交互性不僅增加了行駛的復雜性，還帶來了顯著的安全隱患。特別是在路口或轉彎處，無人物流車必須依靠其先進的感知系統來準確判斷側面是否存在障礙物，以確保行駛安全。隨著無人配送線路的不斷增多和路網的日益復雜化，為了保證行駛安全，無人物流車往往不得不采取更為保守的行駛策略，從而導致車速進一步降低，影響了整體配送效率。

2.2功能單一，缺乏靈活性

當前，無人物流車的設計和應用還局限于單一功能，即每臺車輛通常僅服務于固定的配送線路，無法實現跨線路的多任務處理。這種局限性導致了資源分配上的不合理現象：當某條配送線路因故暫停使用或物料需求驟減時，原本為該線路服務的無人物流車便處于閑置狀態，無法被有效利用于其他線路。這種資源閑置不僅降低了無人物流車的整體使用效率，還造成了不必要的成本浪費。因此，缺乏一車多用的靈活性是當前無人物流車運行效率低下的一個重要原因。

2.3物料與車輛協調不暢

在無人物流系統中，物料與車輛之間的有效協調是確保高效配送的關鍵。然而，在實際操作中，物料與車輛之間的不匹配問題時有發生。一方面，無人物流車可能按照預設指令準時到達指定地點，卻發現站點暫時沒有配送物料的需求，導致車輛空駛等待；另一方面，當物料已經準備就緒時，無人物流車可能因故延遲到達，造成物料在站點積壓。這種“物料等車”或“車等物料”的現象不僅延長了無人物流車在站點的等待時間，還打亂了整體的配送節奏，嚴重影響了無人物流系統的運行效率。

2.4堵塞問題對運行效率的制約

在復雜的物流環境中，無人物流車難免會遇到其他車輛或物料的堵塞情況。一旦遇到障礙物，無人物流車會立即啟動避障機制，采取停車等待。這種應對機制雖然確保了行駛安全，但也在一定程度上降低了車輛的運行效率。特別是在高峰時段或狹窄路段，堵塞問題可能更加嚴重，導致無人物流車長時間無法通行。因此，堵塞問題也成為制約無人物流車運行效率的一個重要因素。

3無人物流車運行效率提升方法及建議

3.1提高無人物流車的自動化程度

針對當前無人物流車面臨的運行速度慢、通行不暢及易堵塞等挑戰，本文提出了一系列旨在增強其自動化程度的優化措施，以期實現更高效、流暢的物流運輸。具體措施概述如下。

（1）增加運動趨勢預測技術。目前，無人物流車主要依賴于對行駛路徑上即時障礙物的檢測與避讓，這在繁忙區域往往導致車速受限以確保安全。為解決此問題，增加運動趨勢預測功能。該功能使無人物流車能夠預先判斷道路上其他車輛及行人的移動軌跡，從而提前規劃避讓動作，延長剎車反應時間并優化行駛路徑，進而在保證安全的前提下適度提升車速。

（2）增加紅綠燈檢測功能。在高峰時段，無人物流車常因行人頻繁穿越路口而頻繁避障停車，嚴重影響通行效率。為此，增加紅綠燈智能檢測功能。通過實時監測交通信號燈狀態，無人物流車能智能調整行駛策略，避免與行人沖突，確保在綠燈時段順暢通過，大幅提升通行效率。

（3）優化人行道通行策略。現有的無人物流車在人行道前減速通行，主要是出于安全考慮，保障行人的生命安全。但在人行道密集區域，這一措施限制了車速提升，大大降低了無人物流車的運行效率。為此，優化人行道通行策略，采用動態響應機制：僅在檢測到人行道上有行人時減速，無行人時保持全速前進。這一策略既保障了行人安全，又顯著提高了無人物流車的運行效率。

（4）增加局部繞障功能。現有無人物流車在遇到障礙物時往往只能原地等待，無法繼續執行任務。為解決這一局限，增加局部繞障功能。該功能允許無人物流車在遭遇障礙物時自動規劃并執行局部繞行路徑，繼續完成任務，有效減少了等待時間，提升了整體作業效率。

3.2構建統一的車輛調度系統

在現有的無人物流車運營模式中，主要采用單線路管理模式。具體而言就是一個倉庫往往需要配置多條配送線路，而每條線路則被固定分配一定數量的無人車。這種固定線路分配策略在實際運營中暴露出顯著問題：當某條特定線路缺乏配送需求時，其所屬的無人車便處于閑置狀態，這不僅導致了運行效率的低下，還造成了資源的嚴重浪費。

構建統一的車輛調度系統，該系統的核心在于實現跨線路的車輛調度與靈活配置。如圖2所示，在一個倉庫內，盡管存在多條物料配送線路，但所有的無人物流車都將被納入一個統一的調度體系中。操作人員可以根據實時的配送需求、訂單狀況以及車輛狀態，動態地調整車輛的任務分配與行駛路線。這意味著，無論哪條線路出現配送需求，系統都能迅速調配最近的空閑車輛前往執行，從而極大地減少了車輛閑置時間，大幅提升無人物流車的整體運行效率。

3.3系統間信息交互

為了進一步提升無人物流車的運行效率，建議將車輛調度系統與物流執行系統（LES）進行深度信息交互。通過這一集成，車輛調度系統能夠實時接收LES傳輸的訂單詳情，智能地規劃并派遣無人物流車至指定配送點（圖3）。此信息連接機制確保了物料準備與車輛到站時間的精準同步，有效規避了物料閑置等待車輛或車輛空駛至無貨站點的情況。同時，該集成方案還能精確匹配無人物流車輛信息與具體物料運輸任務，不僅保障了物料的順暢流轉，還顯著提高了運輸作業的效率與精確度。

4結束語

在本文的研究中，針對無人物流車應用規模的日益擴大，其運行效率低下的這一核心問題，我們深入分析了無人物流車在廠區實際應用中運行效率受限的具體原因。在此基礎上，本文提出了一系列切實可行的解決方案，旨在從根本上改善這一現狀。本文提出的解決方案有效提升無人物流車的運行效率，顯著降低工廠的物流成本與人員成本，實現經濟效益的最大化。這些研究成果也為無人物流車后續的升級迭代提供了有益的參考與啟示，為推動智慧物流的發展貢獻了一份力量。