凯乐士：打破瓶颈 四向穿梭车系统优势凸显——访凯乐士科技有限公司规划总监惠雷、产品经理周幸

本刊记者 任 芳/文

凯乐士：打破瓶颈 四向穿梭车系统优势凸显
——访凯乐士科技有限公司规划总监惠雷、产品经理周幸

本刊记者 任 芳/文

四向穿梭车系统通过灵活调整穿梭车的作业巷道，将巷道与提升机“解绑”，使得多层穿梭车在提升机上的瓶颈问题迎刃而解，并且可以完全按照作业流量来配置设备，减少设备能力浪费，穿梭车与提升机的配合也更加灵活、柔性。

随着物流中心业务类型的多样化、复杂化，四向穿梭车作为新的自动化存储技术逐渐走进人们的视野。料箱式四向穿梭车系统作为多层穿梭车技术的升级，可以多向行驶，跨巷道高效、灵活作业，不受空间限制，充分利用空间。近两年，越来越多的四向穿梭车项目得到成功应用。但是，四向穿梭车系统在控制调度、订单管理、路线优化算法等方面更为复杂，项目实现难度更大，因此供应商相对较少。

凯乐士科技有限公司（Galaxis，以下简称“凯乐士”）自2007年在德国成立时便聚焦四向穿梭车技术，2012年通过收购由奥地利某著名穿梭车公司核心技术人员创建的CNIT GmbH而迅速积累起技术优势，拥有27项四向穿梭车专利，其中3项娄明专利。同年，Galaxis进入中国市场，并率先于2015年在无锡工厂生产出国内第一台四向穿梭车，紧接着又研发出基于四向穿梭车技术的拣选穿梭车系统A-Frame。目前，凯乐士已在国内图书、电商、制造等行业拥有多个四向穿梭车系统项目。

四向穿梭车技术有何特点？与其他件箱库自动化方案相比有何突出优势？适用于何种物流作业场景？发展前景如何？针对这些问题，凯乐士科技有限公司规划总监惠雷、产品经理周幸在本专题中进行了详细的回答。

惠 雷凯乐士科技有限公司规划总监

如今，国内提供多层穿梭车及系统的企业纷纷开始关注四向穿梭车系统，不难看出其市场潜力。从技术角度来看，如何让四向穿梭车系统变得更加灵活是明显的趋势之一。

记者：凯乐士自一成立便选择了提供穿梭车系统中复杂度更高、难度更大的四向穿梭车系统，请问是基于哪些因素？

惠雷：凯乐士一直将四向穿梭车系统作为重点产品来研发，主要原因是想突破传统多层穿梭车系统的技术瓶颈。

多层穿梭车必须与巷道末端的提升机配合作业，在这种情况下，提升机成为“木桶的短板”，其效率决定着多层穿梭车系统的吞吐量及作业效率，因此无法一味地增加多层穿梭车的数量来提高系统效率。

四向穿梭车系统通过灵活调整穿梭车的作业巷道，将巷道与提升机“解绑”，使得上述问题迎刃而解。也就是说，四向穿梭车系统可以完全按照作业流量来配置设备，不会存在设备能力浪费，穿梭车与提升机的配合也更加灵活、柔性。

凯乐士四向穿梭车立体库形象图，立体库高度可以达到22米

凯乐士四向穿梭车系统，既可以适用于高存储密度、低流量的拣选，同样也适用于高密度、高速度拣选

凯乐士四向穿梭车，采用超级电容供电，在图书、电商、制造等行业成功运行的数量近200台

记者：请详细介绍四向穿梭车系统的特点，与其他件箱自动化解决方案相比，它有哪些突出优势？

周幸：首先，市场上大部分穿梭车都是只能做直线往复运动，而四向穿梭车则相当于一个智能机器人，通过无线网与WMS系统（Galaxis为GIS系统，即Galaxis information system）连接，与提升机配合可以去到任意货位，因此它是真正意义上的三维穿梭车。

其次，四向穿梭车系统的灵活度也非常高，由于可以随意变更巷道，可以任意增减穿梭车的数量来调节系统能力。此外，四向穿梭车系统是模块化、标准化的，所有小车都可以相互替换，可由任意小车来继续执行出现问题小车的任务。

第三，系统安全性、稳定性更高。例如，传统多层穿梭车系统中提升机发生故障，整个巷道作业都会被影响；而四向穿梭车系统则可以通过其他提升机来继续完成作业，使系统能力几乎不受到任何影响。

第四，在系统整体成本方面，四向穿梭车系统也很有优势。由于普通多层穿梭车或miniload堆垛机系统成本与巷道数量息息相关，在增加订单量、不增加库存量情况下，这些系统每增加一个巷道，就会增加相应成本，而四向穿梭车系统只需增加穿梭车数量即可，总体成本更低。

惠雷：更重要的是，多层穿梭车系统和miniload堆垛机系统都有非常明确的适用场景，如，多层穿梭车系统的特点是低密度存储、高速度拣选，即不适合存储量大的作业场景，而更加适合于大规模的快速拣选；miniload 则与之相反。并且，这两个系统的能力曲线是呈梯形变化的，即每次增加设备数量时，其能力会越阶提升而非线性增加，因此存在系统能力过剩、投资过度的问题。但四向穿梭车系统的能力曲线却可以调节得非常平滑。也就是说，四向穿梭车系统既适合低流量、高密度的存储，也适合高流量、高密度存储拣选。它可以提供满足客户需求的最佳解决方案，而其他方案则要么能力过高，要么过低。因此，无论客户需求低于每层多穿，还是处于换层多穿与每层多穿之间，四向穿梭车都更有整体成本优势，这也是四向穿梭车最大的特点。

记者：四向穿梭车除了与高能力提升机结合成更高效的系统外，凯乐士还进行了哪些方面的创新？

惠雷：常规的“货到人”拣选系统将料箱送出，拣选作业完成后再将其送回货架，这样每一次拣选作业都涉及一次出库和入库，对设备压力很大。在高流量要求下也意味着更高的成本。如果能够实现在货位拣选的功能，使设备在仓库内运行一个循环能够完成3~5个甚至更多订单行拣选，便可以实现在同样设备量和拣选时间内更高效率的作业。

正是在这样的思路之下，凯乐士基于成熟的四向穿梭车技术，专门针对需求越来越大、要求越来越高的拆零拣选进行了自动化尝试，并对塔式分拣机进行创新，推出了A-Frame拣选型四向穿梭车系统。

周幸：该四向穿梭车系统非常适合于医药、化妆品等行业的拆零拣选。它如同摘果式拣选系统，一台A-Frame便相当于一个拣货工人，在一个作业循环内可以完成一个订单多个订单行的拣选，但是速度更快，达到5m/s，是人工拣选作业效率的五倍；同时借助精确定位技术，节省了找货位时间；拣选动作也更快。因此综合来看，一台A-Frame一个班次可以达到2~3个工人的拣选作业量，如果24小时按两班工人计算，则可以代替4~6个工人，在经济性方面无疑更有优势。

记者：根据四向穿梭车的特点，您认为该系统将来在哪些行业会实现较大的发展？

周幸：依靠技术优势，我们清楚地看到国内市场对四向穿梭车系统的需求正逐步加强。特别是近两年，随着物流自动化需求加大和件箱自动库增多，四向穿梭车系统项目也越来越大，数量越来越多，客户群也在不断扩大。去年，凯乐士的四向穿梭车销量已超过100台。

由于四向穿梭车系统能力是可以线性调节的，因此其适合行业范围非常广。从凯乐士目前项目应用来看，我认为流量较低，但是出货效率要求较高的行业，如铁路零备件库、图书馆等；高流量、高存储量行业，如电商；以及要求越来越高的制造业线边物流等，都非常适合采用四向穿梭车系统。

凯乐士上海公司

比如，线边物流领域，四向穿梭车系统由于可以转向，能够直接将原材料从仓库运送到生产区域，相比于一般输送线+出货口方式更加经济。其次，四向穿梭车更加灵活，像AGV一样在行驶路线中的任意位置停止并进行相关作业，但是AGV必须占用地面空间，四向穿梭车则可以充分利用生产车间屋顶下部空间，结合提升机完成物料输送，避免与地面物流线交叉。不过，由于制造业物流系统规划难度更大，需要将物流与工艺流程紧密贴合，与整个生产系统相匹配，因此需要花费更大量时间细化方案，项目实施周期更长。

记者：与其他“货到人”系统相比较，四向穿梭车系统优势非常明显，适用范围也很广。那么该系统的瓶颈又是什么呢？其技术难点主要体现在哪些方面？

惠雷：对于四向穿梭车来说，供电技术是第一个难点。四向穿梭车需要转向，因此不能采用滑触线；而电池容量有限，因此超级电容成为唯一可行的解决方案。为了增加系统的安全性，凯乐士四向穿梭车采用超级电容＋电池的供电方式，同时设有能源回收系统和能量回收机制，在小车减速的时候将能源储存起来，使穿梭车能耗更低。

第二则是调度系统。四向穿梭车系统调度跟多层穿梭车完全不同，多层穿梭车之间没有交集，路径也比较单一，仅涉及与提升机换层。而四向穿梭车运行轨道有交叉，在大项目中，穿梭车数量众多，往往同一个巷道中不止有一台穿梭车，因此穿梭车路径规划、实时控制和定位、调度等操作都更复杂，与kiva机器人更加类似。不过kiva机器人更像是公路中的交通控制，四向穿梭车更像铁路，因为其轨道不能共用，需要做很多的区间锁。

第三，基于四向穿梭车系统复杂性，以及更大控制难度，系统模型及算法也是难点之一。

周 幸凯乐士科技有限公司产品经理

件箱自动化立体库的设计还可以更加灵活。比如，将密集式货架最下层靠外侧的货架做成流利式货架拣选位。

凯乐士四向穿梭车系统中的提升机

记者：请您谈谈四向穿梭车系统技术发展趋势凯乐士在这方面有何技术储备和发展计划？

惠雷：如今，国内提供多层穿梭车及系统的企业纷纷开始关注四向穿梭车系统，不难看出其市场潜力。从技术角度来看，如何让四向穿梭车系统变得更加灵活是明显的趋势之一。

前面提到，穿梭车系统瓶颈在于提升机效率。目前国际上提升机最快速度为9m/s，但当其载重达到100kg（穿梭车+料箱货物）量级时，速度将大大降低，而凯乐士可以达到5m/s，这已经是国内比较快的速度了；在这种情况下，如果要使整个系统的效率进一步提升，就必须增强提升机能力。

对此，凯乐士研发了连续式提升机（升运机、垂直输送机），这也是“货到人”系统关键技术。相比于普通往复式提升机，连续式提升机效率更高，在每个巷道有两台四向穿梭车且层数足够多的情况下，连续提升机能力可以达到2000箱出/2000箱入的双循环效率。目前，这个产品已经在电商行业开始应用。

周幸：除此之外，“存拣合一”的方式也是凯乐士要突破的方向之一。比如，有些仓库存储sku数量巨大，但每日拣选sku数很少，而且可以提早确定第二天需要出库的货品。在这种情况下，可以利用几台四向穿梭车在晚上将第二天需要的货物从上层货架移到下层货架，第二天白天直接从最下层货架取货，大幅提高拣选效率。

此外，件箱自动化立体库设计还可以更加灵活。比如，将密集式货架最下层靠外侧的货架做成流利式货架拣选位；目前国外已经有了类似的设计。对凯乐士来说，我们也会不断探索新的解决方案，提供更贴合客户需求的智能化物流系统。