无人叉车在物流分拨中心的应用与发展对策研究

林 芳 邓佳强

（广东理工学院，广东 肇庆 526100）

1 研究背景与研究意义

1.1 研究背景

科技发展给物流产业带来巨变。在日常物流场景中，各类高科技产品层出不穷，自动化与智能化操作正逐步取代纯人工操作。传统的物流分拨中心运营模式已无法满足日益增长的市场需求，迫切需要新的技术手段来解决这些问题。因此，越来越多的现代信息技术应用于物流业，如电子商务、移动互联网等，使物流业实现信息共享，并进行有效管理，从而提升企业的整体竞争力。无人叉车与传统的电动托盘叉车相比，其具有重量轻、体积小、效率高及操作简便等优点，能很好地弥补人力叉车和电动托盘车存在的不足。尤其是对大件货物的运输，更要采用自动运输与装卸系统，因而其在物流分拨中心具有广阔的发展前景。

近年来，无人叉车的销量一直稳步增长（见图1），在物流行业自动化热潮中，无人叉车机器人是物流业发展的重要方向。2016—2021年，中国无人叉车的销量由350台提高至7 375台，年均复合增速近66%，预计2022年有望维持50%的市场增速，销量突破1.1万台［1］。目前，无人叉车市场的主体有传统AGV厂商、传统叉车厂商、仓储AGV厂商、工业AMR厂商、专业无人叉车厂商、商贸物流集成厂商［2］。随着我国电子商务的蓬勃发展，物流快递业也呈现出高速增长的态势。未来，我国快递市场仍有较大的发展潜力，快递分拨中心在物流分拨中心的占比较大。如何能更好地为客户提供优质高效的物流配送服务是当今各行各业发展面临的难题之一。而无人叉车在物流分拨中心的应用则能极大地提高作业效率，减少人员的工作量，降低运营成本，同时还可避免因人工装卸而造成的环境污染及安全隐患［3］。研究无人叉车在物流分拨中心的应用与发展将为我国物流业注入新的活力，推动我国物流业实现跨越式发展。

图1 2016—2022年中国无人叉车销量趋势预测图［1］

1.2 研究意义

无人叉车是叉车与AGV的结合体。AGV是现代制造业自动化技术中不可或缺的部分，广泛应用于汽车制造、航空航天、医疗器械、电子通信、食品加工等领域，成为当今工业机器人领域中应用最广泛的，其最大优点是可实现无人化管理，其是通过机器代替人工来完成生产任务的自动设备。无人叉车以机械化为基础，集计算机自动控制与智能控制技术于一体，能在不使用人力或物力时自动完成工艺过程。既节省了人力，又降低了成本，是一种新型运输方式和运输工具［4］。在现代物流系统中，各物流分拨中心应用较多的是手动叉车与传统电动叉车，电动叉车与手动叉车相比，虽有很大进步，也进一步释放劳动力，但工作效率依旧比较低。许多物流中心已开始尝试使用无人叉车，其投入使用的数量也在不断增长。无人叉车具有操作灵活、作业效率高、成本低等特点，可用于仓库及各类工厂车间的搬运装卸、堆垛整理、分拣包装以及配送工作［5］。通过研究无人叉车在分拨中心的应用场景、应用优势，挖掘其中存在的问题，有助于寻找解决对策，进而推动无人叉车在物流分拨中心的应用推广，通过研究无人叉车的发展趋势，可使无人叉车的研发与应用更加贴合实际物流场景，具备更高的柔性和适用性。

2 相关概念

2.1 无人叉车

“无人叉车”又称“无人驾驶叉车”或“叉车AGV”，是一种智能工业车辆机器人，其融合了叉车技术和AGV技术，与普通AGV相比，无人叉车除了能完成点对点的物料搬运外，还能实现多个生产环节的物流运输，不仅适合高位仓库、库外收货区、产线转运的应用场景，且在重载、特殊搬运等场景中发挥着不可替代的作用［6］。通过无人叉车的应用，可解决工业生产和仓储物流作业过程中物流量大、人工搬运劳动强度高等问题。无人叉车在本质上是一种自动化物料搬运工具，本研究探讨的无人叉车是针对托盘搬运及存取场景的产品，是AGV行业的一个细分领域。通过加载在叉车上的各种导航技术（如激光导航、电磁导航、惯性导航、视觉导航等），并构建地图算法，辅以避障安全技术，来实现叉车的无人化作业［7］。

2.2 物流分拨中心

2.2.1 分拨中心（Allocating Center）。分拨中心是物流行业运作的经济活动组织，换个角度来说，其是集加工、理货、送货等职能于一体的物流据点［8］。

2.2.2 物流分拨中心的作用。①将配送过程中产生的各种物品，通过分拣、包装等工序进行统一集中，并在规定时间内完成预定任务；也可根据不同需求随时调整货物的品种和数量，最大限度地满足顾客的要求，提高企业的经营效益，从而实现产品的“零库存”。②对客户提供从生产到销售的全过程服务。即把商品直接送到消费者手中，减少中间流通环节，缩短交货周期，同时降低采购成本，保证产品质量及售后服务质量。③为客户提供产品信息收集和反馈系统，以及其他相关的配套设施，帮助用户解决实际问题，并及时反馈给供应商，促进双方共同发展。④建立完善的物流配送信息系统。包括仓储管理系统、运输管理系统、配送调度管理系统、综合管理信息系统等。⑤实行标准化作业，确保配送工作能顺利进行。如按需定产、按量取料、合理调配、科学配货、快速周转等［9］。

目前，无人叉车在物流分拨中心的普及率不高，本研究的研究成果将有助于推动无人叉车在物流分拨中心的推广运用。

3 无人叉车在物流分拨中心的应用现状

3.1 无人叉车在物流分拨中心的应用场景

无人叉车在物流分拨中心的应用场景见图2。

图2 无人叉车在物流分拨中心应用场景

3.1.1 自动搬运环节。无人叉车可用于物流分拨中心水平方向上的运输，将各类标准托盘货物，如标准尺寸的川字托盘、田字托盘、笼式托盘、箱式托盘等，从入库暂存区运输到自动输送机上料口，再由自动输送机运至巷道入口。

3.1.2 自动装卸环节。近年来，我国的人工成本不断提高，而叉车的从业人员不多，且叉车工属特殊工种，从业人员数量较少，这就成为智能物流的“最后一公里”。为解决这一难题，可采用无人叉车进行自动装卸，从而真正实现物流的智能无人化。无人叉车通过自动识别托盘上的条码或RFID标签，由计算机系统控制执行装卸指令，从而实现无人化装卸作业。采用无人叉车进行自动装卸，可进一步提升物流分拨中心的智能化水平。在货物卸货入库、装货出库等环节使用无人叉车技术来代替人工装卸，可减少人力成本，降低人工操作的误差率，进一步提升装卸效率。

3.1.3 自动分拣环节。物流分拨中心除了对轻量型货物的操作需求外，还有很多针对体积较大、质量较重的重载货物的操作需求。自动叉车可用于重载货物的自动分拣，把轻量化的分拣技术转化为重载型分拣技术，从而实现无人叉车的自动分拣，其多用于重载货物数量较多的场景。

3.2 无人叉车在物流分拨中心的应用优势

3.2.1 避免人员频繁进出仓库。无人叉车能自动完成货物的装卸作业，其具有较强的自锁功能，不用人员看守，更安全有效，无人化操作也能降低维护成本。因此，运用无人叉车的物流分拨中心可减少人员流动，工作人员的安全也有了保障。

3.2.2 实现自动化、信息化管理。无人叉车不用人工干预即可完成整个物流过程，由于采用机器人技术进行控制，使工作更加高效有序，在提高工作效率的同时，可减少工人劳动强度，此外还能节约人工成本［10］。

3.2.3 节约物流成本。在运输环节上，通过应用自动装卸设备可大大降低运输成本，并保证货物能及时到达目的地。另外，无人叉车对物料的要求不高，只要简单清扫便可轻松完成所有作业。

3.2.4 提高库存周转效率。由于采用智能控制技术，使产品具有更高的附加值，从而增加企业的利润，降低企业经营成本。而对物流业来说，能有效降低成本、提高效率，从而实现“零”库存管理［11］。

3.3 无人叉车在物流分拨中心的应用问题

3.3.1 购置成本高，维护保养难度大。对比廉价的传统叉车和现在广泛普及的电动托盘车，无人叉车的价格要高出很多，即便企业购买多套无人叉车设备，但相对应的配套设施也要进行升级，整个分拨中心的改造更要耗费大量的资金。此外，无人叉车的维护与保养也是个难题，要培训专业人员进行配合操作，或要厂家提供优质的售后服务。因此，许多企业对无人叉车采取观望的态度，不敢贸然入手。一些分拨中心尝试先购置少量的无人叉车进行试运营，然后经实践计算对比，决定是否批量采用。

3.3.2 对系统整体性要求高。无人叉车是一个整合系统，并不是一个设备的运用，其应用对整个分拨中心物流系统的整体性提出很高要求。首先是硬件系统上的配合，无人叉车的扁平车身虽满足窄巷道运作，但其应用场景存在局限性，对载重、地面平整度等有着较高的要求。此外，无人叉车并不具备举升能力，所以能够替代一般AGV的场景也比较少，其能够替代的也只是一般的自动无人搬运叉车［12］。其次，制约无人项目快速落地的另一个重要因素是无人叉车的运行效率及多车的调度效率。特别是有些人力消耗较大的行业，要满足快速运转及三班倒的要求，叉车AGV的运行速度、叉取货物速度等，和人工相比还存在差距，多车调度、路线规划效率的提升也显得尤为重要，特别是在较小的空间里进行操作。再次是安全问题。叉车体积相对较大，搬运的货物尺寸和重量都比较大，对安全方面的要求更高，特别是在人车混行的环境中。此外，叉车AGV项目不仅仅是AGV设备，一个有效的自动化项目，不是只有AGV，而是作为一个完善的解决方案进行规划，除了设备本身、控制系统、传感器、导航外，还有整个系统的集成和基于自动化的重新布局，以及信息流的完整流程及技术支持［13］。

3.3.3 标准化程度不高。无人叉车的生产制造并没有统一的行业标准或规范，使该领域的产品质量参差不齐。从普通叉车到无人叉车，设备属性也发生相应的变化。在发展良好的前提下，大量企业试图进入叉车制造领域，这些新进企业是否具有实力进行无人叉车的生产和制造、产品质量是否优质尚无定论。目前，国内无人叉车的生产制造企业主要有两类。一是本身从事AGV机器人生产的企业，因业务和产品线的关系，50%以上的AGV企业都会涉及叉车AGV类产品；二是传统叉车企业，其也在大力拓展无人叉车，如杭叉、柳工、合力、林德、诺力、卓一等［14］。而部分叉车企业在智能化转型过程中面临一定的技术壁垒，这是因为智能化是一个技术含量高、软硬件结合的产业。在智能化转型前，叉车企业给系统集成商提供裸车，集成商进行改装。在智能化转型过程中，相比于AGV企业，传统叉车企业在软件开发、系统解决方案设计以及对客户现场痛点问题解决等方面存在劣势。

4 无人叉车在物流分拨中心应用的发展对策

4.1 加强政策支持，鼓励企业加大研发投入

政府应积极引导社会资本参与无人叉车项目，通过政策鼓励物流分拨中心普及应用无人叉车，在税收上给予无人叉车生产企业优惠，间接降低无人叉车的生产成本，使无人叉车的购置费用降低；鼓励龙头企业发挥引领作用，并整合资源，联合组建专业的研发团队，支持重点领域的企业进行技术改造，不断提升装备技术水平；叉车生产企业要研发出更为先进智能的无人叉车装备，在维护保养方面提供完备的售后服务，从而免除购置企业的后顾之忧。

4.2 推动产业融合发展，形成完整产业链条

积极引导无人叉车生产企业整合上下游资源，推进生产要素的合理流动，提升供应链效率和服务水平。优化产业布局，促进区域协调发展。建立协同配套机制，增强产业韧性。在物流分拨中心使用无人叉车，对系统提供一个完善的整体规划解决方案，包括无人叉车设备、控制系统、传感器、导航系统，以及对整个物流信息系统的全流程进行规划［15］。完整的产业链条有助于企业对物流分拨中心的系统改造提供充分指导，不仅可为物流分拨中心提供硬件设备，还可提供软件设备，从而实现一站式服务。

4.3 建立统一规范的标准体系

建立健全国家通用标准的制（修）订制度，支持开展行业共性技术研究和试验验证工作，制定适应行业发展需要的国家标准，促进产业转型升级。注重研发设计创新，鼓励企业加大新产品的研发力度。实施智能物流装备专项工程，培育一批具有核心竞争力的龙头企业，打造智慧供应链平台。提高产品的可靠性，推进重点行业标准与国际标准接轨。积极开展国际对标，积极引进国外先进设备和技术。加快标准化成果的推广应用，逐步建成全国统一的电动仓储车辆技术标准体系，全面掌握自动驾驶功能及相关核心技术，形成自主可控、安全可靠、经济高效的先进适用、符合中国国情的人工智能系统解决方案，推动无人叉车在更多场合得到应用。

5 结语

目前，我国无人叉车产业已进入大规模商业化示范阶段，但由于我国无人叉车产业起步较晚，其技术水平尚处于初级阶段，因此还要进一步深入研究，以提高无人叉车性价比以及自动化程度，从而使我国无人叉车在实际使用过程中能更好地发挥作用，并为社会创造更大价值。目前我国无人叉车技术仍处在不断探索阶段，还有很多问题亟待解决。随着我国物流业的快速发展，越来越多的企业将目光转向智能仓储领域，而作为现代物流运输环节重要组成部分，无人叉车也必将迎来广阔的发展前景。