四向穿梭車市場前景看好

文/本刊記者 任 芳

隨著客戶需求進一步趨向于個性化和定制化，SKU越來越多，以及物流作業場景的不斷變化，具備較高的作業效率，充分利用空間，可以跨巷道多向行駛，且配置靈活柔性的四向穿梭車，受到越來越多企業的關注。

電商的迅猛發展在帶來快遞物流業快速發展的同時，進一步趨向個性化、定制化的市場需求，也讓物流中心的作業類型更加多樣化、復雜化，從而更具挑戰，對作業效率和準確率提出了更高的要求。加之智能制造在我國的不斷深入和推進，各種自動化存儲和揀選技術有了大量的市場應用需求和場景。其中，四向穿梭車作為新的自動化存儲與揀選技術也隨之出現并很快受到關注。

目前，范德蘭德、凱樂士、音飛、伍強科技、六維、普羅格、隆鏈等眾多物流裝備企業均推出了相關產品。四向穿梭車因不受空間限制從而能夠充分利用空間，并且將巷道與提升機“解綁”，實現三維空間內的跨巷道運行，避免各巷道作業不均衡，以及靈活柔性等突出優勢，開始在多個行業得到推廣應用，市場需求越來越大，近幾年迎來了快速的發展。

伍強科技在2019CeMAT Asia展會上展出的紅蟹1號

靈活柔性的四向穿梭車

目前四向穿梭車并沒有規范的定義。在業內人士眼中，所謂四向穿梭車（4-direction shuttle），即可以完成‘前后左右’運行的穿梭車。它是相對于多層穿梭車（Multi-shuttle，也稱為直線穿梭車）而言的。從結構上看，前者具有兩套輪系，分別負責X-方向和Y-方向的運動；而后者只有一套輪系，這是最典型的差異。在系統組成上則與多層穿梭車系統類似：主要包括穿梭車、換層提升機、軌道輸送線與貨架系統等硬件設備，以及設備調度控制系統WCS等軟件。

但是，四向穿梭車突破了多層穿梭車系統將作業巷道與提升機捆綁的束縛，可以自由、靈活地與提升機配合，實現三維空間內任意貨位的存儲和揀選。因此，四向穿梭車除了可以實現快速、準確的完成存取作業外，還具有多方面突出的特點。

首先，四向穿梭車系統具有非常高的靈活性，一方面體現在可以根據需要靈活變更作業巷道；另一方面還可以根據作業量柔性增減穿梭車的數量來調節系統能力；此外，所有四向穿梭車基于模塊化、標準化設計，當其中某個車輛出現故障時可由其他車輛來完成作業。

其次，四向穿梭車系統的安全性、穩定性也非常高。如相較于提升機與巷道“綁定”在一起的多層穿梭車系統，當穿梭車或者提升機發生故障，整個巷道的作業均將停滯；而四向穿梭車系統由于可以跨巷道作業，因此可以通過其它四向穿梭車繼續執行任務，保證系統作業和能力不受大的影響。

第三，四向穿梭車系統集存儲與揀選于一體，既適合低流量、高密度的存儲，也可用于高流量、高密度的存儲揀選，其系統作業能力可以通過增減車輛或者提升機等設備數量來線性調節。

第四，四向穿梭車對于場地的適應性非常強，比如，對于不規則場地，四向穿梭車完全可以達到任意角落，這一點在老倉庫改造時具有明顯優勢。

凱樂士四向穿梭車目前已應用于3C、圖書、服裝、醫藥、汽車制造等20多個細分行業

四向穿梭車主要分類及發展

根據四向穿梭車的載重不同，主要分為托盤式（重載）四向穿梭車和箱式（輕型）四向穿梭車兩大類。其中，托盤式四向穿梭車的載荷系列主要分為200kg，500kg，750kg，1000kg，1500kg等幾大系列；輕型箱式四向穿梭車的載荷范圍一般在20kg～50kg之間。據業內人士介紹，兩大類型的四向穿梭車結構形式和控制方式基本類似，都非常強調控制、通訊、定位、調度、快速提升機等關鍵技術，但在細節設計上以及應用場景上有所區別。

1.箱式四向穿梭車

據了解，箱式四向穿梭車的應用時間相較于多層穿梭車晚10～15年，大約在2013年前后首次在歐洲市場得到應用。

作為國內箱式四向穿梭車的領軍企業，凱樂士早在2015 CeMAT Asia展會上便展示了其首款產品。2016年，凱樂士完成了四向穿梭車的規模化生產，如今產品已應用于3C、圖書、服裝、醫藥、汽車制造等20多個細分行業。

伍強科技目前也有將近10個項目投入運行或即將投入運行。“伍強科技自2016開始自主開發四向穿梭車，2017年開始四向穿梭車系統的應用，但真正的產品—‘紅蟹1號’直到2019年才投入市場，可謂研發道路漫長。”伍強科技董事長尹軍琪感嘆道。

不難看出，箱式四向穿梭車對技術的要求非常高。據介紹，箱式四向穿梭車的關鍵技術分為硬件技術、軟件技術和通訊技術等三部分。硬件技術主要集中在智能貨叉技術、運動控制技術、定位控制技術、電源管理技術等方面；軟件技術主要包括貨位與暫存位動態最優化管理、任務分配調度、穿梭車路徑優化等；通訊技術主要是大范圍區域、高密度貨架環境下的信號穩定覆蓋、高流量低時延、基站快速頻繁切換技術。此外，快速提升機、貨架、軌道、輸送機等相關技術，系統的穩定性、可維護性，對環境的適應性等，均是影響整個系統性能的關鍵技術。

2.托盤四向穿梭車

托盤式四向穿梭車同樣起源于歐洲。據悉，托盤式穿梭車最早由瑞典人研發，主要有兩向托盤穿梭車系統、子母穿梭車系統，以及兩向穿梭車+堆垛機系統等產品。其中，兩向托盤穿梭車大約在2009年進入中國市場并逐漸被接受。由于兩向穿梭車在存取貨物時只能采取“先進先出”或者“先進后出”的模式，其早期應用局限在大批量、少品種的貨物形態。但是，隨著市場的發展，小批量、多頻次的貨物存取需求不斷增加，同時受到用地成本上升等因素的影響，用戶對空間節省、密集存儲等需求也越來越多。在此背景下，能夠實現密集存儲、節省空間，同時又能進行靈活調度的托盤四向穿梭車應運而生。

應用場景豐富多樣

據悉，箱式四向穿梭車的應用一開始主要針對“貨到人”揀選系統研發，適應于品種較多的拆零揀選場合，這也是它的主要應用場景。目前，以拆零揀選為主的電商零售行業，對揀選效率和準確性要求更高的醫藥行業，以及有特殊需求的制造行業及線邊物流（零部件存儲）等仍然是關鍵的應用領域。但隨著該系統優勢的凸顯，特別是在存儲效率和倉儲空間利用率等方面的優勢，受到各個行業的青睞，其應用場景不斷拓展。

例如，凱樂士自2 0 1 5 年打開鞋服市場之后，快速進入醫藥、圖書館、電商、制造業等行業，并相繼推出了超低層位、夾抱式、單雙深、多撥桿等新產品和解決方案。如為了滿不同規格貨箱的存儲推出了可變尺寸（250mm～800mm）的夾抱式穿梭車；針對高效率、高容積率的需求推出了超低層位四向穿梭車；針對電子生產行業的應用推出抗靜電穿梭車解決方案等。2019年，凱樂士助力蘇州第二圖書館打造國內首個大型智能圖書館，在WCS系統指令下，四向穿梭車配合高速提升機完成出入庫作業，減少人力投入的同時提高書籍的周轉率，賦予圖書館新的生命力。

托盤四向穿梭車系統則在制造、冷鏈等行業極具前景。例如，隆鏈將托盤四向穿梭車系統成功應用到了汽車行業，通過充分利用廠房的上部空間為車間釋放了更多的產能，并將原材料庫、線邊庫和成品庫進行打通，為客戶創造了價值。在《物流技術與應用》推出的科教節目“神奇的四向穿梭車”中，隆鏈智能科技總經理馬云龍進一步將托盤四向穿梭車系統的應用場景進行了歸納，總結如下。

（1）密集倉儲，特別是對于貨物品種比較少，但每一個品種的批量非常大的業務形態。

（2）用地成本高昂的物流中心以及制造中心多原料庫、線邊庫、成品庫等，比如，四向穿梭車系統能夠直接將原材料從倉庫運送到生產區域，在線邊庫等場景下，比輸送線+出貨口的方式更經濟性。

（3）冷庫，其空間利用率對成本影響巨大。

（4）多層樓庫，四向穿梭車系統則可以利用自身的獨特優勢把老工業園區的樓庫上下打通成為一個現代化的智能倉庫。

（5）制造型工廠或者物流中心內的閑置空間。如辦公室、生產線上方通常留有五六米的空間，四向穿梭車可以充分利用這些空間，通過結合提升機完成物料輸送，避免與地面物流線交叉。幫助企業提高空間利用率，節省成本，同時對未來布局生產和進一步發展都具有非常重要的意義。

（6）園區內跨建筑打通。四向穿梭車可以被看作是一個有軌道的移動機器人，在園區內各個不同職能的建筑（如前面提到的原材料庫、線邊庫、成品庫等）之間存儲、搬運貨物，將所有的建筑進行打通。如此一來，各個建筑之間的庫位都可以共享。

上海天睿咨詢有限公司首席顧問邱伏生認為，智能制造的發展正推動制造工廠“物流中心化”，即將產線放入物流中心的規劃設計，這為四向穿梭車系統提供了豐富的應用場景。如代替AGV實現跨廠房或者跨區域的物料輸送，通過與企業MES系統、WMS系統對接，精準地將物料配送到工位。在物料流動越快，庫存周轉率越高的場景，越能夠體現出該系統的經濟性。不過，由于需要將物流與工藝流程緊密貼合，與整個生產系統相匹配，物流系統規劃難度非常大，四向穿梭車系統更加復雜，需要細化方案，同時項目的實施周期會更長。

隆鏈大黃蜂系列智能四向穿梭車

挑戰猶存 前景看好

值得注意的是，四向穿梭車有突出的優勢，但也存在諸多方面的挑戰。例如從系統運行上來看，與AGV的調度相比，由于四向穿梭車是三維運行的，要高效、準確地作業，對系統的柔性和可靠性提出了非常高的要求，在車輛避讓、路徑選擇等方面難度更大，需要依靠強大的人工智能技術以及數學理論基礎。特別是當一個穿梭車系統有數十層、上百萬個貨位、上千臺車的情況下，任務的實時動態最優分配是個NPhard難題，對企業能力要求很高。凱樂士有關負責人表示。

此外，四向穿梭車系統還需要在技術層面不斷尋求創新突破，如嘗試與機械手、3D視覺等新技術的相結合，與使用場景中的其他物流作業相匹配；與5G、人工智能、大數據、物聯網、區塊鏈等先進技術相結合進一步增強系統的智能化程度和能力。

在應用上，四向穿梭車系統也面臨挑戰。尹軍琪指出，一項新技術對用戶來說，主要是能夠解決什么問題，需要花費多大代價，風險如何？這是四向穿梭車要面對的問題。其中，四向穿梭車高昂的造價就是擺在客戶面前的最大難題，也是集成商在激烈的市場競爭中所要優先考慮的問題。從目前已經應用的項目來看，系統規模普遍還不是很大，系統的穩定性、關鍵設備的可靠性都有待時間的檢驗，設計方案的合理性和應用的靈活性還有較大改進的空間，系統維護的便利性也是目前需要解決的問題。

邱伏生也表示，看待一項技術的應用水平或者市場接受程度，首先取決于這項技術本身的可靠性和成熟度，它是支撐項目的基礎，當有了成功案例以后更容易被市場所接納。其次，取決于其經濟性，是否能夠滿足客戶的投資收益要求。四向穿梭車起源于歐洲，但是中國市場和歐洲市場在應用上存在諸多不同，例如，歐洲，以及日本等市場的生產基礎（如標準化的產品包裝等）較好，可以讓四向穿梭車的應用更加合理、有效；此外，國外很多企業將包括四向穿梭車在內的自動化技術的應用作為戰略方向，這一點和中國很多企業更看重投資收益有著較大的區別。因此，從這些角度來看，目前國內四向穿梭車市場還有待成長。

但是，四向穿梭車系統的市場潛力無疑被普遍看好。尹軍琪表示，“貨到人”揀選是最有前途的拆零揀選技術，也是未來物流系統的關鍵技術之一。箱式四向穿梭車作為主要的“貨到人”揀選技術之一，肯定具有廣闊的應用前景。對于托盤四向穿梭車而言，隨著智能制造的發展，四向穿梭車應用場景不斷拓展，其市場空間被行業企業普遍看好。