1 引言

高空作业平台种类众多，其中剪叉式高空作业平台市场需求量远高于其它门类产品，为满足庞大的市场需求，产线的节拍需大幅压缩，最低可达到6min，生产节奏非常快，装配工序需求物料必须保证充足、且摆放位置相对合理，避免造成动作浪费，因此物流路线的规划、线边物料的摆放及物料的配送方式成为了规划的核心。

2 智能物流

智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。智能物流的未来发展将会体现出以下特点：智能化，一体化和层次化，柔性化与社会化^［1］。在物流作业过程中的大量运筹与决策的智能化；以物流管理为核心，实现物流过程中运输，存储，包装，装卸等环节的一体化和智能物流系统的层次化；智能物流的发展会更加突出“以顾客为中心”的理念，根据消费者需求变化来灵活调节生产工艺。

智能物流就是利用条形码、射频识别技术、传感器等先进的物联网技术通过信息处理和网络通信技术平台应用于物料运输、仓储、配送、包装、装卸等基本活动环节^［2］，实现物料存储及配送过程的自动化运作和高效率优化管理，提高配送效率，实现无人化，降低成本。

3 行业现状

目前行业内剪叉式高空作业平台产品物料的配送多采用人工配送模式，人工驾驶叉车从仓库取料配送至线边，效率较低，且对仓库人员要求较高，需人员熟知各工位配送物料种类和数量，根据不同需求提前进行配送，过程中经常出现缺料或者配送错误的现象，且在批次切换时，多工位同时需求物料，人工配送根本无法满足需求，严重制约线体过位节拍。

4 智能物流解决方案

4.1 物料分类分析

剪叉式高空作业平台物料种类根据生产采购方式的不同可分为自制件、外协件和外购件，三类物料的配送和存储方式截然不同。

自制件：由工厂自身进行下料、焊接和涂装的结构件；

外协件：由工厂提供图纸，委外进行加工的零部件；

外购件：外购件就是可以直接采购到的标准件，有需求时，厂家可根据工厂提供的技术协议进行细节设计和优化。

4.2 物料存储方式

4.2.1 自制件

自制件涂装完成后有两种方式进行存储，方案一是涂装线空中存储，方案二是地面存储，优缺点分析见表2。

4.2.1.1 涂装线空中存储

优点：不占用地面空间，提高空间利用率，可直接与装配线连接，直送线边，配送效率高，且现场较为整洁；

缺点：设备成本较高；柔性较差，对计划排产准确性要求较高。

4.2.1.2 地面存储

优点：投入成本低，柔性较高，出现异常问题时，批次调整较为方便；

缺点：地面存储空间利用率低，占地较大，配送效率较低。

4.2.2 外协外购件

外协外购件有三种方式进行存储，方案一是立体仓库存储，方案二是立体货柜存储，方案三是地面存储，优缺点分析见表3。

4.2.2.1 立体仓库存储

优点：不占用地面空间，提高空间利用率，存取效率高，极大提高了仓库管理水平；

缺点：设备成本较高。

4.2.2.2 立体货柜存储

优点：不占用地面空间，提高空间利用率，存取效率高，极大提高了仓库管理水平，取货效率较立体仓库高；

缺点：设备成本较高，且只适用于小件存储，托盘类物料使用立体货柜存储成本极高，其单层最大存储重量仅为1t。

4.2.2.3 地面存储

优点：投入成本低；

缺点：地面存储空间利用率低，占地较大，存取效率最低；

4.3 物料配送方式

常见物料配送方式有人工叉车配送、水蜘蛛配送和AGV配送。

4.3.1 人工叉车配送

通过人工叉车、拖车等辅助设备来运送物料，这种方式比较传统，特点是成本低、用工需求量大、短途作业速度快。但是长时间作业后会出现，生产配送效率大大降低，出错率增高等情况，在搬运大型货物时，还存在重大安全隐患。

4.3.2 水蜘蛛配送

水蜘蛛模式的典型配置是小火车（牵引车+车厢），容量大，可以在较短的循环周期（通常半小时或者一小时）内，一次配送多种型号的零件，并且容易操作，成本低，安全性好，因此在精益物流中广泛采用。

4.3.3 AGV配送

近年来AGV自动搬运车在我国得到迅速发展，AGV自动搬运车主要是采取自动导引系统来实现自动行驶搬运工作，在物料运输领域正突显出越来越多的优点，被制造业企业广泛地应用到物料运输环节，随着AGV自动搬运车技术的不断发展和日臻完善，AGV正在给生产物流自动化带来一次巨大的变革。

AGV代替人工的三大优势：

4.3.3.1节省成本。AGV能够实现自动化充电功能，全天候工作，且为全智能化管理，无需人员驾驶，不需要休息，不需要节假日，不会因为情绪等原因导致怠慢工作。在物流配送、产品生产的某些环节，原本需要100人进行操作。换上AGV后，只需要1-2人在后台监控和执行，能够大大提升企业工作效率和效益。

4.3.3.2输出稳定高效。AGV工作周期固定。也就是说，每个产品的生产时间也是固定的。人工无法达到这个效果，输出会波动。使用AGV不仅可以稳定产量，还可以提高产品的产量，更符合企业的利益。

4.3.3.3抗干扰能力强。灰尘、噪音、地板上的细小物体都不能干扰AGV自动搬运车工作，如遇到较大物体，在一定距离范围内，AGV自动搬运车降速行驶，在更近的距离范围内，AGV自动搬运车停止，发出报警提示，而当解除障碍物后，将自动恢复正常行驶状态。

4.4 AGV选型

4.4.1 AGV导航方式

4.4.1.1磁条导航

磁条导航技术与电磁导航相近，不同之处在于采用了在路面上贴磁条替代在地面下埋设金属线，通过磁条感应信号实现导引。但相对于电磁导航AGV定位要精确很多，而且路径的铺设变更相对较容易，且成本更低，但是容易损坏，需要定期维护。

4.4.1.2惯性导航

随着陀螺仪技术的发展，AGV成功实现了髙精度导航。当采用惯性导引方式时，现场场地中需要安放用于定位的模块。安装有陀螺仪的AGV在行驶中通过对陀螺仪供给的角速度信号、测距编码器供给的距离信号综合起来进行计算。同时在地面上的定位模块还为AGV提供了实时的校正信号，从而就可以实现AGV的自定位。这种导航具有导航精度十分高，技术特别先进，在各种现场都能够使用等优点。但是它与激光导航有着一样缺点：需要比较高的成本。

4.4.1.3激光导航

目前，市面上的激光导航有两种模式：

第一种是反光板导航，在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，AGV通过发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和方向，并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导航。

另一种则是SLAM导航，通过激光雷达对场景的观测，实时创建地图并修正机器人位置，无需二维码、色带、磁条等人工布设标志物，真正实现对作业环境的零改造。另一方面，通过激光雷达对障碍物的实时检测，有效规划轨迹避开障碍物，提高人机混合场景的适用和安全性。

激光导航灵活度要比其他导航方式强，同时在定位程度上比较精准，但是，激光导航的制造成本高，对环境如外界光线，地面，能见度等要求较相对较高。

4.4.1.4二维码导航

二维码导航属于视觉识别。二维码导航要比磁导航定位精确，在铺设、改变路径上也较容易，便于控制，声光对其无干扰。不过这种导航的AGV也需要定期维护，如果有人来干涉或叉车经过，就容易把地上的二维码碾坏，需要频繁更换二维码。因此，比较适合全自动无人化的环境。对陀螺仪的精度及使用寿命要求严格，另对场地平整度有一定要求，价格较高。

4.4.1.5纹理导航

纹理导航属于视觉导航（V-SLAM技术）的范畴之一，通过AGV车载视觉传感器获取运行区域周的图像信息来实现导航的方法^［3］。纹理导航算法首先对相机采集的图像进行视觉特征提取，这里的视觉特征主要指点、线及结构特征等；然后，算法会将提取得到的特征与导航地图库中的特征进行匹配、筛选，得到地图库中对应的匹配特征，根据两对特征的相互映射、转换关系解算实时全局位置，完成AGV设备的导航定位。

纹理导航的优点：硬件成本较低，定位精确，项目现场无需设置二维码、磁钉磁条、反光柱等辅材，一次建图辅以AI学习功能即可完成AGV自主运行。

纹理导航的缺点：运行的地面需要有纹理信息，当运行场地面积较大，绘制导航地图的时间相比激光导航长。

4.4.2 AGV搬运物料方式

4.4.2.1潜伏式：潜入料车底部，自动挂接和分离实现物料投递、回收作业。

4.4.2.2牵引式：通过尾部自动挂接和脱扣机构实现料车牵引。

4.4.2.3自卸式：背负式平台，使用滚筒、皮带或其他方式实现物料对接。

4.4.2.4举升式：背负平台可自动举升物料，可与流水线同步运行作业。

4.4.2.5叉车式：使用开放式叉车进行物料搬运。

4.4.3 AGV选型建议

4.4.3.1 AGV搬运物料方式：

剪叉式高空作业平台物料多属于中小型物料，物料体积及重量较小，转运方便，因此可采用背负举升式AGV，转运速度高，最大速度可达120m/min；物料放置可采用料架形式，仓库按需进行配盘，放置在相应料架上，单次转移可满足半天或当天使用需求。

此类型背负举升式AGV，承载2t以内的车型目前普遍为标准型AGV，目前行业内排名靠前的有极智嘉、海康、新松等，技术成熟，故障率较低。

4.4.3.2 AGV导航方式

剪叉式高空作业平台物料均可使用AGV进行转运，因此其转运路径无其他物流车辆，其导航方式可直接选用二维码导航，定位精度高，且该技术相对较成熟；转运路径若有其他物流车辆进入，建议选用激光SLAM导航+二维码导航相结合的方式，主运行路线可采用激光导航，二维码用于工位定位，提高物料放置精度。

5 结论

高空作业平台产线物流路线的规划、线边物料的摆放及物料的配送方式是整体规划的核心，EMS空中输送线、立体仓库、AGV等先进物流设备的合理应用，更是提高了现场的空间利用率及配送效率，主要优势有以下几点：

5.1可以更好的利用垂直空间

因为智能物流仓储设备可以将货物堆放在很高的位置,利用垂直空间，存取通过设备自动完成，所以弥补了人体身高的局限也充分的利用了仓库的空间。这样比平库利用率要高出很多倍，而且所有的作业都是通过智能物流仓储设备自动机械化完成，因此也提高了效率节省了劳动力。

5.2计算机管理更精确

智能物流仓储设备的主要特点的就是其终端是连接的计算机来进行仓储管理，所以每一件存储的商品都有详细的数据，所以在出库的时候按照先进先出的原则，这样一来可以避免货物存放时间长发生变质老化的现象。而且智能物流仓储设备能够保持货位集中，这样方便控制和管理，在自动控制现场的同时还能够更好的完成信息处理^［4］。

5.3可以适应任何的环境并且自动存取

因为智能物流仓储设备通过智能的系统控制并且利用机械设备自动化操作，不需要人员亲自到仓库当中进行这些工作，所以能够更好的适应各种对人类来说比较困难的环境，比如黑暗或者低温和有毒的特殊情况。

近几年，制造业产业升级推动智能制造发展，人口红利的消失和劳动力成本的不断上升，以机器换人、减少人工成本成为共识，多种因素推动仓储物流智能化快速发展。智能仓储物流系统已在汽车、化工、机械、纺织服装、电子、电力设备及新能源等诸多行业得以广泛的推广和应用。随着新技术、新模式、新业态涌现，物流业与互联网深度融合，智能仓储物流系统逐步成为推进物流业发展的新动力、新路径。

参考文献

[1]董淑华，刘敬佳.智能物流系统架构与解决方案[J].信息化研究，2012（5）6-10,15.

[2]王喜富.物联网与智能物流[M].北京：北京交通大学出版社，2014:30-31.

[3]柳志刚.论新技术在智能物流中的应用[J].现代商业，2015（9）：28-29.

[4]靳哲，孙欣，宋玲，等.基于RFID的第三方物流智能仓储系统解决方案研究[J].南开大学学报：自然科学版，2013（3）:97-101.