叉車行業供應鏈的數字化轉型與未來發展

摘 要：當今，經濟全球化已成為一種趨勢，現代物流已成為發達國家和發展中國家貨物全球化生產、網絡化配銷的一項重要增值服務，叉車是目前物流領域廣泛使用的一種裝備，已經成為現代物流系統中的重要組成部分，是物料搬運設備中的主力軍，是機械化裝卸、堆垛和短距離運輸的高效設備，在物流系統的運作過程中發揮著重要作用。廣泛應用于港口、車站、機場、貨場、工廠車間、倉庫、流通中心和配送中心等，并可進入船艙、車廂和集裝箱內，進行成件、成包裝件或成托盤貨物的裝卸、搬運、堆碼、拆垛和短距離運輸等工作，節約大量勞動力，提高工作效率，而隨著科學技術的持續進步，物流中不斷涌現的新需要，叉車也在隨著時代的發展而不斷進步。

關鍵詞：現代物流 鋰電叉車 人機工程學 無人駕駛

叉車是指可由司機直接操縱（含遙控），通過門架和貨叉將載荷起升到一定高度進行作業的自行式車輛，包括平衡重式叉車、前移式叉車、側面式叉車、插腿式叉車、托盤堆垛車和三向堆垛式叉車等六大類。在現代工業和物流領域中，叉車作為一種重要的物流搬運設備，發揮著不可或缺的作用。隨著科技的不斷進步和社會需求的持續變化，叉車的未來發展趨勢也呈現出諸多值得關注的方向。

1 電動化和鋰電化

隨著環保意識的提高，電動叉車因其零排放、低噪音和低能耗的優勢，在叉車市場中占據越來越大的份額，以2024年1-2月的出口叉車銷售情況為例，中國出口叉車45.7萬臺，其中電動叉車出口10.5萬臺，同比增長28.9%，占叉車出口數量的23%，是出口增速最快的叉車品類。隨著環保意識的提高和環保政策的收緊，越來越多的國家和地區開始限制或禁止傳統內燃叉車的銷售和使用，這進一步推動了電動叉車市場的發展。

從19世紀開始，鉛酸電池就開始在電動叉車上應用，它具備安全可靠、成本低、維護便捷的優點，一度是電動叉車中的主要動力來源，但是化學特性使其無法有效解決能量密度低、重量大、充電時間長、循環壽命短等缺點，且報廢的鉛酸電池如果不妥善處理，其污染風險性也極高，在這樣的背景下，人們不斷地研究改進，開發新技術，鋰電池應運而生。

鋰電池相比傳統鉛酸電池具有重量輕、容量高、壽命長等顯著優勢。這些優勢使得鋰電池叉車在性能和使用壽命上更具競爭力。隨著鋰電池技術的不斷進步，其充放電技術、控制技術等方面的創新不斷涌現，現如今的高壓鋰電叉車已經可以做到充電一小時，作業五小時的壯舉，大幅度地縮減了充電時長，減少等待時間，更好地提升工作效率，同時，充電基礎設施的完善也為鋰電池叉車的普及提供了有力支持。

以3噸平衡重式叉車為例，鋰電叉車一個班次的能耗費用大概為40元，而柴油叉車的一個班次的能耗費用大概為280元，費用相差有7倍之多，以一年計，使用鋰電叉車每年節約能耗成本6萬元左右，雖然鋰電叉車的單價約為燃油叉車的兩倍，但使用一年下來便可抵消與柴油叉車的購買價差，長期使用將帶來更高的經濟效益，而且柴油叉車需要定期維護，柴油還需要不定期地采購儲存，無形中又增加了不少成本，而鋰電叉車卻是免維護的，安裝了配套的充電樁后，可以隨時充電，隨時作業，方便快捷，成本低廉，且柴油叉車每年的碳排放量為6883.2kg，而鋰電叉車碳排放為零，每輛叉車每年減碳約6883.2kg，為環保做貢獻。

由此可以看出，電動叉車不僅提高了叉車的性能和使用效率，還降低了能耗成本和維護費用，帶來了更高的經濟效益和環保效益。隨著技術的不斷進步和市場的不斷擴大，叉車電動化和鋰電化將在未來得到更廣泛地應用和發展。

2 智能化和自動化

智能化叉車是指結合條碼技術、無線局域網技術和數據采集技術，形成現場作業系統，將企業管理系統延伸到作業人員的手機中或叉車上，使其工作更方便、系統更智能。智能化叉車的核心在于車載終端，它具有以下優勢：

（1）提高工作效率：智能化叉車可以實現自動作業、自動導航、自動裝卸等功能，減少了人工操作對工作效率的影響，提高了工作效率。

（2）提高安全性能：通過智能化控制，叉車的運行過程可以被精準控制，避免了傳統叉車存在的操作不當、操作誤差等安全隱患，提高了叉車的運行安全性能。

（3）降低能耗：通過對叉車電機控制的優化，可以有效地降低叉車的能耗，使其更加節能環保。

智能化叉車的應用場景廣泛，包括自動化倉儲、物流分揀、廠內物流等領域。在自動化倉儲中，智能化叉車可以實現倉庫內貨物的自動入庫、出庫、碼垛等操作，提高了倉儲效率、降低了人力成本。在物流分揀中，智能化叉車可以通過圖像識別、RFID等技術，使分揀更加高效、準確。在廠內物流中，智能化叉車可以實現完全自主運行，減少了人力參與，降本增效。

自動化叉車是指在傳統叉車的基礎上，通過引入自動化控制系統和傳感器等技術，實現叉車的自動化操作。自動化叉車的發展歷程經歷了從機械式控制到液壓式、電氣式、電子式控制，再到當前的數字化控制。隨著數字化控制技術在工業領域中的應用，自動化叉車也得到了廣泛應用。

自動化叉車的優勢在于可以實現自動化作業，減少了人力操作，提高了工作效率和安全性。同時，自動化叉車還可以實現與其他設備和系統的連接，實現信息的實時共享和遠程控制，進一步提高了工作效率和準確性。

總結來說，叉車的智能化和自動化是叉車技術發展的重要方向。智能化叉車通過引入先進的信息技術和控制系統，實現了叉車操作的高效率、安全性和環保性；而自動化叉車則通過引入自動化控制系統和傳感器等技術，實現了叉車的自動化操作，提高了工作效率和安全性。隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展，叉車的智能化和自動化將在未來發揮更加重要的作用。

3 人性化設計

結合近十年叉車相關事故的案例進行分析，大部分的事故的原因都與人為因素密切相關，而因為叉車操作員長時間工作而造成疲勞作業、意識模糊，反應變慢占據了人為因素的很大一部分，那么如何提升叉車操作員輕松舒適、安全高效的作業逐漸成了叉車相關從業者重點關注的方向，尤其是叉車人性化設計，從根本上考慮叉車操作員的直接作業感受，逐漸成為行業發展的焦點。

以下是叉車人性化設計的幾個關鍵方面：

（1）駕駛室設計：座椅符合人體工程學原理，確保操作員在長時間的操作中不會感到腰酸背痛，從而引起操作姿態變形。護頂架設計科學合理，在保證足夠強度的同時，為操作員提供良好的視野，充分觀察周邊的環境，以便做出最佳操作選擇。操作桿舒適度高，提供足夠的空間讓操作員操作，并且在作業過程中能保持舒適的姿勢。方向盤配備良好的智能輔助系統，能夠輕松自如完成轉向作業的同時，也應該避免在高速行進中急轉彎，防止叉車側翻，配備必要的安全防護設施，如安全帽、安全帶等，以保障操作員的安全。

（2）操作界面和控制器：操作界面簡潔明了，使操作員能夠迅速理解并操作。顯示裝置能夠及時準確地反饋車輛的狀態，如載重量、車速、電量、故障代碼等關鍵信息，而對于需要高位作業的叉車，在視野受限的情況下，提供實時的作業影像顯示，使操作員能對叉車的整體情況有個明晰的了解，以便做出最佳的作業判斷，確保操作員能夠輕松、準確地控制叉車。

（3）尺寸和載重能力：叉車的尺寸設計合理，便于在倉庫、工廠等環境中靈活操作。載重能力根據實際需求進行設定，確保叉車能夠穩定、安全地搬運貨物。

（4）安全性能：配備先進的防撞系統，通過可視化預警和警告功能減少碰撞事故的可能性。考慮自適應駕駛行為，適應不同操作員的操作風格和習慣，提高操作的安全性和準確性。配備數據記錄和分析功能，幫助用戶評估操作員行為和系統運行情況，及時發現潛在問題并進行修復。

（5）維護和升級：設計具有良好的可維護性和易升級性，方便用戶快速檢測和解決系統問題。易于維護和升級的設計可以減少系統的故障率和維護成本，延長叉車的使用壽命。

（6）多語言支持：在國際化的應用環境中，支持多語言和多種語音提示，以滿足不同語言使用者的需求。

根據實際的作業情況，科學合理地進行叉車的人性化設計，幫助操作員輕松高效地完成作業，排預防疲勞作業，解除潛在隱患，為企業節省人力物力并降低物流成本。

4 人機協同和高效化

叉車的人機協同和高效化是叉車技術發展的重要方向，它們通過優化人與叉車之間的交互和協作，以及提升叉車的操作效率和性能，實現了物流運輸的更高效率和更低成本。以下是關于叉車人機協同和高效化的詳細分析：

（1）信息交互與配合：叉車人機協同系統涉及叉車操作員與叉車設備之間的信息交互與配合。通過引入智能識別技術，如計算機視覺和傳感器技術，實現對周圍環境的智能感知，提高信息交互效率。操作員可以借助視覺輔助系統獲取實時環境信息，減少信息傳遞不準確和效率低下的問題。

（2）操作員培訓與技能提升：加強叉車操作員的培訓，提高其操作技能和反應能力。培訓內容可以包括靈活應對復雜環境的策略和技巧，以及使用先進技術和設備的能力。這有助于操作員更快地適應新技術和工作環境，提高工作效率。

（3）人機協同控制算法優化：利用機器學習和人工智能技術，不斷優化人機協同控制算法。通過大數據分析，幫助操作員做出更快速準確的決策，提高操作員的工作效率。同時，系統可以實時監控操作員的工作狀態和安全行為，及時提醒和糾正潛在的危險行為。

（4）貨架布置與貨物搬運優化：合理的貨架布置和貨物搬運方式可以顯著提高叉車的工作效率。貨架的布置應考慮到貨物的種類、重量、尺寸等因素，靈活設置不同高度的貨架，以便于叉車工作的方便和安全。同時，采用合理的托盤等工具，讓貨物可以便于叉車搬運，減少搬運次數，提高效率。

（5）叉車管理系統與數據共享：叉車管理系統可以實現與其他系統和設備的無縫協同工作，提高運輸和裝卸的效率。系統可以與操作員實現人機協同工作，提供工作指引、實時監控和警示信息。同時，通過與其他系統共享數據，并進行數據的分析和挖掘，可以發現潛在的問題和機會，提供決策支持，并改進物流運營。

綜上所述，叉車的人機協同和高效化通過優化人與叉車之間的交互和協作，以及提升叉車的操作效率和性能，實現了物流運輸的更高效率和更低成本。這不僅有助于提升企業的競爭力，也為物流行業的可持續發展做出了貢獻。

5 安全性提升

叉車的安全性提升是叉車設計和使用過程中不可或缺的一部分，它涉及多個方面的改進和創新。以下是對叉車安全性提升的分點表示和歸納：

叉車主動安全技術：叉車主動安全技術通過集成傳感器和控制器，實現對叉車行走及工作裝置操作控制的智能化，保證駕駛者的安全。例如，豐田叉車的主動穩定系統SAS、科朗叉車的Accessl23綜合控制系統和Intrinsic stability system內S安全穩定系統等。

轉彎自動減速技術：叉車在轉彎時，該技術能自動降低車速，防止因速度過快導致的側翻事故。

高貨位門架前傾角度控制技術：在高貨位作業時，該技術能確保門架前傾角度在安全范圍內，防止貨物傾倒。

車速與方向盤扭矩關聯系統：通過關聯車速和方向盤扭矩，防止操作員在高速下急轉彎，降低側翻風險。

UWB叉車防撞預警系統：通過佩戴腕帶電子標簽或電子工牌的工作人員與安裝防撞報警燈的叉車之間的通信，實現人車接近時的聲光報警，降低人車相撞的風險。

3D攝像頭和雷達傳感器：這些設備能夠實時獲取叉車周圍物體的三維形狀和位置信息，探測物體的距離和速度等關鍵參數，預測潛在的碰撞風險并提供實時警報。

叉車通過一系列的技術創新，主動或被動的安全系統應用，進一步提升叉車在作業期間的安全性，預防潛在事故的發生。

6 無人駕駛

隨著科學技術的持續進步，越來越多的高新技術逐步成熟，加之人工費用的持續上升，越來越多叉車無人駕駛的課題開始逐步走向大眾視野，它不僅可以避免人為因素的失誤，也可以實現24小時不間斷工作，無需人工干預，大大提高了工作效率。例如，在SMT行業應用無人駕駛叉車實現上下料及來回運輸工作，可以縮短人工換料時間，提前做好物料準備，保障流水線的流暢性。

無人駕駛叉車的基本原理是利用各種傳感器進行環境感知，包括3D激光、視覺攝像頭、慣性測量單元和全球定位系統（GPS）等，構建三維空間環境模型。通過高精度導航與定位技術，如激光導航、視覺導航、慣性導航等，實現無人駕駛叉車的自主導航和精確定位。

無人駕駛叉車目前已廣泛應用于智能倉庫物流、物流場地、生產制造業、零售行業、港口物流管理等多個領域。在這些場景中，無人駕駛叉車可以自主進行貨物搬運、堆垛、分揀、裝卸等操作，大大提高了物流效率和準確性。

未來無人駕駛叉車將更加注重成套化和系統化，與MES、ERP、RFID等其他系統無縫對接，實現整個生產流程的智能化管理。大型化和高速化也是未來的發展趨勢，設備的能力和規模將不斷擴大，運轉速度也將大幅提升。實用化和輕型化將確保無人叉車在復雜場景下易于操作、維護，并具有高安全性、環保性和可靠性。專用化和標準化將促進無人叉車種類的多樣化，滿足市場不斷變化的需求。

隨著無人駕駛技術的不斷發展和完善，無人駕駛叉車將在更多領域得到應用，市場前景廣闊。預計未來無人駕駛叉車市場規模將持續增長，成為物流和制造業領域的重要設備之一。

7 結語

隨著科學技術的不斷發展和持續進步，越來越多的高新技術都將在叉車的未來發展中得到應用，在電動化、智能化、人機交互上都會有更加長足的進步，而人機工程也會越來越為操作者考慮，以適用各種作業環境和作業需要，為操作者提供安全高效便捷的作業助力，甚至在一些特定的環境下，直接可以做到無人駕駛，節約人力成本，提升安全性、環保性和可靠性，也正是因為這些方面的持續發展，反向推動叉車行業的創新與進步，明顯提升的叉車的高效安全，為物流行業的發展提供更好的服務和支持。

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