AGV穿梭车电池的定义、功能及发展

穿梭系统及其应用

穿梭机系统是物流设备技术的一项重大创新，其核心设备是穿梭机。随着电池、通信和网络等核心技术的逐步解决，穿梭机在物流系统中得到了迅速的应用。作为一种独特的自动物流系统，穿梭机系统主要解决了货物密集存储和快速存储的问题。根据处理过的货物单元的不同，可分为托盘穿梭机系统和货舱穿梭机系统。其中，前者是密集存储的有效解决方案，而后者是为拆卸和分拣而生的，主要用于“货到人”分拣系统。

近年来，随着国内土地成本的不断上升，以及电子商务的大规模产品规定和大量订单对高效拆卸和分拣方案的需求大幅增加，穿梭系统引起了公司的广泛关注。特别是，作为实现“货到人”技术的重要途径，货舱穿梭系统得到了越来越多的应用，市场规模也越来越大。

那么，不同类型的穿梭系统有什么特点呢？它的市场需求和发展趋势是什么？实现核心技术和难点是什么？企业应如何从各种穿梭系统中选择合适的解决方案？为了更好地理解这些问题，本专题采访了多家穿梭技术提供商和知名专家，通过分享经验为相关企业提供参考。

穿梭系统及其应用简介

穿梭车系统解决了两个主要问题：一是密集存储问题；二是快速存储问题。这是物流设备技术的重大创新，改变了AS/RS系统长期垄断市场的局面，为未来物流技术的发展奠定了基础和方向，创造了一个新的应用世界。

一、穿梭系统的定义、功能和开发

穿梭车（shuttlecar），顾名思义，它是一种在物流系统中执行往复运输任务的汽车。其基本功能是通过轨道上的重复运动（主要是拖盘和料箱）在物流系统中（平面上）完成货物模块的运输。

与提升机(垂直输送)不同，穿梭车不同、AGV（自动导向、无轨道）和堆垛机（托盘式AS/RS和厢式迷你电路、3D运输）由于其灵活性，广泛应用于物流配送中心和生产物流系统。

根据货物运输模块的类型，穿梭车可分为托盘穿梭车和厢式穿梭车。根据其不同的工作场所，可分为运输穿梭车和存储穿梭车。

由于应用较少，或者类型太多，穿梭车还有很多其他的形式，这里就不一一列举了。

此外，从负载和存储方式来看，还有两种形式:单工序单深、单工序双深、单工序多深、双工序单深、双工序双深、双工序多深，以及多工位的诸多变化；然而，最常用的形式是单工序单深和单工序双深。

本论文讨论的范围仅限于存储穿梭车。

与运输穿梭车50多年的发展历史相比，存储穿梭车的历史要短得多。到目前为止，最早的穿行板和母车的应用只有20年的历史，而四向汽车的应用不到10年。归根结底，可能主要是电池技术和充电技术的限制造成的。当然，网络技术和通信技术的发展也是一个重要原因。

随着电池、网络等关键问题的逐步解决，穿梭技术在物流系统中得到了迅速的应用。在中国，最早的穿行板应用可以追溯到2010年以前，叉车基本上是半自动的，换巷道换层。

穿梭车的关键作用是解决两个问题:一是密集存储问题，选择穿梭车系统可以大大提高存储密度，这是很多以前的技术——比如双深堆垛机——没有的；二是快速存储问题。事实上，目前流行的“货到人”挑选技术的兴起，根本原因在于选择多层穿梭车等技术有效解决快速存储问题。可以说，穿梭车技术的发展为未来物流技术的发展奠定了基础和方向，创造了一个新的世界。

第二，穿梭车系统的基本组成

梭车系统的基本构成是多种多样的。作为一种独特的物流系统，它与普通的物流自动化系统有许多相似之处，但也有很大的不同。一般来说，它的系统构成如图2所示。

其中，调度系统是最重要的子系统之一，其中一些功能在以前的其他物流系统中是不可用的。

托盘穿梭系统主要用于密集存储，其收货系统主要包括输送机(包括提升机)；存储系统包括货架、穿梭车、提升机等，有的还使用堆垛机（AS/RS）完成穿梭车的换层；装运系统包括输送机和拣货系统。有些系统相对简单。例如，行走板可以自行形成系统，而另一些系统则更为复杂，例如使用机器人完成仓库堆放和仓库拆卸。

厢式穿梭系统主要用于“货到人”的拣货系统，其收货系统包括收货换箱工作站和收货运输系统；存储系统包括货架和轨道、穿梭车（包括多层穿梭车、子母车、四向穿梭车等）、升降机等；运输系统包括拣货站、包装站和运输系统。根据不同的实际应用，有些系统会更简单或更复杂。

穿梭车是系统的核心产品，其组成包括车身和移载机构。其中，多层穿梭车只能完成重复运动，有的可以依靠升降机完成换层；四向穿梭车可以在平面上完成x目标和y角度的运动，换层可以通过升降机完成；还有一种子母车。母车可以在巷道内从x角度移动，子车可以从y角度移动。有很多方法可以搬运机构，其中夹紧叉被广泛使用。穿梭车使用电池供电。为了满足工作需要，需要一次充电，可以满足6小时以上的正常运行和托盘快速充电

三、穿梭系统的关键技术和难点分析

以下关键技术的发展对穿梭系统的市场应用产生了深远的影响。

1.电池技术

最早的通行板车采用半自动控制模式，结构简单，系统简单。电池技术是决定其应用的关键技术之一。每次完全充电都可以满足工作时间，这已经成为通行板的瓶颈。高性能电池的价格非常昂贵，这使得通行板车的应用非常有限。随着电池性能的不断提高和量产后价格的下降，通行板车得到了广泛的应用。

2.电力监测技术

在早期阶段，一个很大的困难是监控汽车的功率。想象一下，当汽车突然没有电时该怎么办？这种情况确实每天都在发生。如果汽车的功率不能得到有效监控，问题就很难解决。这个问题将导致全自动系统和大型系统无法应用，这也是穿梭车系统无法推广应用的关键原因之一。

3.通信和定位技术

由于沟通问题，早期的通行板定位不准确，导致大量的位置条件。然而，设备通信故障频繁，难以维护，也在一定程度上影响了其使用。

4.不同类型穿梭系统的技术难点

托盘式四向车为三维存储提供了一种新的解决方案，这是三维存储系统的一项重大进展。因此，传统的以AS/RS为主的三维存储设计理念受到了极大的冲击。然而，四向车系统的路线设计非常困难。系统越大，调度系统就越困难；此外，由于横向和纵向轨道的增强，系统交通管制也是一个非常大的问题。如果这些问题处理不当，将无法大规模使用。

多层穿梭车的发明解决了“货到人”挑选系统中长期困扰人们的访问速度问题。以前，尽管迷你堆垛机的速度已经提高到惊人的350米/min，然而，存储效率仍然局限于每辆汽车每小时工作100次，多层穿梭车很容易突破这一极限。多层穿梭车首先解决了快速充电问题。目前的快速充电装置可以在几秒钟内充电，并满足汽车几分钟的操作要求。这样，汽车可以连续工作24小时，这是一个重大的技术突破。此外，多层穿梭车的叉子设计也是关键。随着市场分工的日益完善，现在有完善的叉子可供选择。叉子的成本约占汽车总成本的40%，这也可以从中看出其重要性。

四向穿梭车的难度主要在于控制和调度系统。订单管理和路线优化算法非常复杂，更难控制。构思一个拥有500辆汽车的系统，如何调度才能高效运行是一个很大的挑战。许多系统的能力受到限制，主要是由于汽车调度不当造成的。此外，穿梭车的轨道要求严格，一般的货架生产工艺不能满足要求。国内能提供四向车轨的厂家屈指可数，这也阻碍了应用。

目前的整体情况是，电池技术有了质的飞跃，货叉也有了完善的产品，但是控制系统和调度系统无法现成采购，这使得大型物流场景很难充分应用梭车系统。

选择和评估穿梭车系统

对于设计和用户来说，如何选择和评价穿梭系统至关重要。应注意以下几个方面：

进出仓库的操作能力

出入库操作能力是检验穿梭车系统的重要指标。包括所有相关系统或设备的操作能力的匹配，如输送系统、提升机、穿梭车、堆垛机等。，以及挑选工作站的能力。在实际设计中，要求一个拆卸和分拣工作站达到600行以上的分拣能力是非常常见的，这也对工作站和运输系统的设计提出了很大的挑战。

2.存储能力

存储能力基本上是一个静态指标。不同的设备和技术可以实现不同的存储能力。正常情况下，存储能力越高越好。密集仓库系统对存储指标要求较高，但拆卸和分拣系统并不特别追求这一点。注意存储能力和存储能力的一致性，有时过分追求单一指标是没有意义的。

3.软件系统

对于厢式梭车系统来说，难点在于软件系统。如何快速高效地响应订单的挑选要求，是考验梭车系统的关键内容。对于托盘梭车来说，四向车辆控制系统是一个难点，密集仓库的管理和工作流程设计与普通仓库有很大不同。

4.可靠性指标

没有什么比可靠性指标更重要。什么是可靠性指标？很多人不太明白；在FEM标准下，有一个可用性指标可以用来描述系统的可靠性。计算方法如下:

系统可用性S=(系统可用时间T1/设备运行总时间T0)*100%(1)

在穿梭车系统的实际应用中，系统可以分为几个部分。对于串行系统，每个部分的权重为1。对于并行系统，每个并行支线的权重为1/n(n是并行分系统的总数)。系统的可用时间是指系统总时间扣除故障恢复时间的剩余时间。根据FEM的规定，系统的可用性大于97%才能正式上线运行。

另外，还有一个指标叫MTBF，平均无故障时间。（Meantimebetweenfailure），它的单位是一个小时。MTBF越大，系统越可靠。该指标非常适用于单一设备的评价，但不适用于物流系统的可靠性评价。原因是物流系统非常复杂，有很多“部分可用”的情况，不能用这个指标来评价。

第五，市场需求和发展趋势

穿梭车的出现给密集存储和快速拆卸带来了非常有效的解决方案，这是物流设备技术的一大创新。它甚至改变了AS/RS系统长期垄断市场的局面，因此一经推出就受到客户的欢迎。业内大多数专家对未来的发展趋势表现出极大的乐观。

拖车穿梭车

托盘穿梭车的应用彻底改变了密集存储系统的概念，甚至可以说是一种颠覆。它的发展轨迹一直围绕着密集存储，从简单的穿行板应用，到子母车，再到四向车系统。与传统的AS/RS系统相比，根据不同的方案，其存储密度将增加30%～50%不等，最大的优点是四向穿梭车几乎可以在任何空间布局，不受空间形状的限制，这是AS/RS没有的优势。虽然AS/RS系统也有一个双深度存储系统来增加存储密度，但存储密度和空间需求都远远落后于穿梭车的优势。

密集存储系统的使用场景很多，如香烟原料、成品、食品工业、工业制造等。，尤其是在冷链运输领域。传统冷库不仅空间利用率低，而且工作环境极端。托盘穿梭车的发明大大提高了存储密度，改善了工作环境。可以说是一举多得，市场前景非常广阔。目前存在的问题是，由于穿梭车系统对货架的要求较高，系统的成本增加，给需要快速进出的系统带来了成本压力。

2.厢式穿梭车

如果托盘穿梭车是为密集存储而生的，那么厢式穿梭车完全是为了拆卸和挑选而生的，一条巷道的挑选工作量可以达到每小时1000多次，这在过去是不可想象的。

厢式穿梭车在拆卸和挑选中应用更广泛，可以适应各种现场情况，这与miniload不同。此外，miniload的存储能力有限，不能满足“货到人”的挑选需求。与传统的阁楼货架相比，穿梭车系统存储效率更高，挑选更准确，对人的需求大大降低，这是几个优势很大的方面。当然，成本是它的劣势之一。然而，随着劳动力成本的增加，这很快就会达到平衡，并表现出优势。

在过去的几年里，智能物流已经成为行业中最引人注目的明星。你想象的智能物流是什么？最重要的共识是智能物流是实现大规模定制生产的基础。所谓大规模定制生产，简单来说就是把之前的“千人一面”市场需求转化为满足“定向推广”的个性化需求。从这个意义上说，生产材料需要拆卸，配送也需要拆卸。拆卸和挑选将是未来的主要挑选形式；可见厢式梭车的价值。

六、结语

多年前，人们预测物流未来的发展趋势，通常乐观地认为未来物流中心的规模会越来越小，理想甚至库存等于0的JIT模式。然而，与预期相反，随着社会物质的不断增加，物流中心的规模越来越大，产品规模越来越大，订单越来越细，拆分比例越来越高，分拣和配送速度越来越快，这是大规模定制系统的真实反映。随着B2C电子商务的兴起，这种变化趋势的客观需求得到了更好的诠释，并在很短的时间内使其成为现实。可以用越来越多的预测系统。