垂直輸送設(shè)備的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用分析

文 / 宋百靈

上海領(lǐng)升自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司

垂直輸送設(shè)備屬于物流設(shè)備的一個(gè)分類，承擔(dān)著縱向輸送貨物的任務(wù)。高穩(wěn)定性和高效率是垂直輸送設(shè)備最重要的兩大要素。本文介紹了垂直輸送設(shè)備的特點(diǎn)，分析了市場(chǎng)需求與技術(shù)發(fā)展情況，并通過應(yīng)用案例介紹了垂直輸送設(shè)備如何與其他設(shè)備配合使用實(shí)現(xiàn)物流高效運(yùn)作，最后對(duì)如何選擇垂直輸送設(shè)備做了總結(jié)。

近年來，中國(guó)物流裝備市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，行業(yè)細(xì)分越來越清晰，各個(gè)環(huán)節(jié)的分工越來越具體。如果把物流裝備產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)略成四個(gè)部分——用戶、集成商、設(shè)備廠商、零組件廠商，那么垂直輸送設(shè)備屬于物流設(shè)備的一個(gè)分類，垂直輸送設(shè)備企業(yè)歸屬于設(shè)備廠商?，F(xiàn)代物流系統(tǒng)是立體化的，垂直輸送設(shè)備在其中承擔(dān)著縱向輸送貨物的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)不同高度的換高度/換樓層的功能。

以前提到貨物的換樓層輸送，大多數(shù)人的第一反應(yīng)是使用電梯和貨梯（下面統(tǒng)稱為電梯）。電梯能載人，這是和垂直輸送機(jī)最大的不同，所以設(shè)計(jì)制作電梯的關(guān)注點(diǎn)是安全和舒適性；而垂直輸送機(jī)的設(shè)計(jì)制作的關(guān)注點(diǎn)是穩(wěn)定性、效率和安全。電梯因其結(jié)構(gòu)的原因，不能匹配連續(xù)化的水平輸送系統(tǒng)；垂直輸送設(shè)備+水平輸送設(shè)備構(gòu)成的垂直輸送系統(tǒng)，可以匹配各種輸送系統(tǒng)解決方案，輸送效率也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電梯。載人和載物的設(shè)備有本質(zhì)上的不同，在日本和歐美國(guó)家，貨物垂直輸送機(jī)在法律上是區(qū)別于電梯的設(shè)備，有相應(yīng)的法律和規(guī)范。中國(guó)物流裝備行業(yè)也在逐步健全相關(guān)法規(guī)和要求。

本文介紹的垂直輸送設(shè)備，是指區(qū)別于電梯，不用于載人，也區(qū)別于堆垛機(jī)，用在工廠、倉庫、物流配送中心，以輸送貨物為主的垂直輸送+水平輸送的物流設(shè)備。

一、垂直輸送設(shè)備主要類型及其特點(diǎn)

垂直輸送設(shè)備由驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)單元、框架單元、控制單元等四個(gè)核心部分構(gòu)成，表1對(duì)各單元的特點(diǎn)進(jìn)行說明。

表1 垂直輸送設(shè)備的核心構(gòu)成

不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)垂直輸送設(shè)備有不同的要求，為了適應(yīng)多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)垂直輸送設(shè)備進(jìn)行了細(xì)分。

1.按輸送物類型和重量進(jìn)行分類

主要分為輕型、中型和重型三大類，產(chǎn)品特點(diǎn)詳見表2。

表2 垂直輸送設(shè)備按輸送物類型和重量分類

2.按垂直輸送設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類

主要分為往復(fù)式和連續(xù)式兩大類，詳見表3。

表3 垂直輸送設(shè)備按結(jié)構(gòu)形式分類

二、垂直輸送設(shè)備的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

中文“物流”一詞來源于日本，早期中國(guó)物流裝備行業(yè)的技術(shù)大多來源于到中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展的外國(guó)廠商。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，物流裝備市場(chǎng)越來越大，中國(guó)物流裝備行業(yè)迅速壯大，逐漸從初期的進(jìn)口、模仿，發(fā)展到自主研發(fā)，并在部分細(xì)分市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了趕超。

垂直輸送設(shè)備在整個(gè)物流裝備市場(chǎng)中占有很小的份額，其發(fā)展也晚于整個(gè)行業(yè)。中國(guó)的垂直輸送設(shè)備在2010年前后才逐漸從水平輸送設(shè)備中被分離出來，作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備類型，一般被稱為“提升機(jī)”。2015年，中國(guó)有了第一家專業(yè)做垂直輸送設(shè)備的廠商——上海領(lǐng)升，此后垂直輸送設(shè)備的行業(yè)細(xì)分更加清晰。

下面分別從歐洲、日本和中國(guó)三個(gè)方面，說明垂直輸送設(shè)備技術(shù)情況和發(fā)展趨勢(shì)。

1.歐洲垂直輸送設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)

歐洲的專業(yè)垂直輸送設(shè)備廠商主要有荷蘭的Qimarox、AmbaFlex，德國(guó)的NERAK、HaRo等。

2.日本垂直輸送設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)

日本的專業(yè)垂直輸送設(shè)備廠商主要有HOKUSHO、OMUNI、第一施設(shè)、不二輸送機(jī)等。

歐洲和日本有專業(yè)的垂直輸送設(shè)備廠商，經(jīng)過市場(chǎng)的洗禮，專業(yè)的頭部廠商形成了技術(shù)和市場(chǎng)方面的優(yōu)勢(shì)。

3.中國(guó)垂直輸送設(shè)備的發(fā)展情況

2005-2010年，中國(guó)以進(jìn)口為主，技術(shù)模仿國(guó)外，國(guó)內(nèi)有輸送機(jī)廠商開始設(shè)計(jì)制造垂直輸送設(shè)備；2010-2020年，隨著市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大，應(yīng)用場(chǎng)景多樣化，國(guó)內(nèi)企業(yè)開始自主研發(fā)，逐步實(shí)現(xiàn)垂直輸送設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。從2015年開始，中國(guó)企業(yè)加快自主創(chuàng)新，逐漸超越國(guó)外技術(shù)，全面替代進(jìn)口設(shè)備。

隨著中國(guó)物流裝備行業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)外品牌進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后，從市場(chǎng)培育到市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了專業(yè)的垂直輸送設(shè)備廠商并形成規(guī)模，逐漸受到市場(chǎng)的認(rèn)可，在各個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代，到今天已經(jīng)很少有國(guó)外的垂直輸送設(shè)備進(jìn)口到中國(guó)了。

連續(xù)式提升機(jī)在自動(dòng)化工廠的應(yīng)用場(chǎng)景

中國(guó)的專業(yè)垂直輸送設(shè)備廠商主要有：上海領(lǐng)升，無錫康鼎，昆山歐賓等。

中國(guó)有巨大的物流裝備市場(chǎng)需求，有來源于國(guó)外技術(shù)的專業(yè)垂直輸送設(shè)備廠商，也有從其他輸送設(shè)備廠商中分裂出來的制造廠商，逐漸形成市場(chǎng)梯隊(duì)，提供各種級(jí)別的設(shè)備和服務(wù)。

表4 廚房電器企業(yè)項(xiàng)目工況參數(shù)

三、應(yīng)用場(chǎng)景與市場(chǎng)需求

在各行各業(yè)的各種場(chǎng)景中，只要有貨物的換高度/換樓層輸送時(shí)，都有垂直輸送設(shè)備的需求。特別是隨著近年來倉儲(chǔ)物流自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，用戶更加青睞高效率、整體集成系統(tǒng)、機(jī)器換人的智能物流解決方案。在這樣的方案中，垂直輸送設(shè)備雖然從數(shù)量上所占比例不高，但作為整個(gè)物流系統(tǒng)的咽喉，凸顯出其重要性。高穩(wěn)定性和高效率是垂直輸送設(shè)備最重要的兩大要素，一些細(xì)分行業(yè)對(duì)垂直輸送設(shè)備有特定的要求，簡(jiǎn)單舉例說明如下：

1.一般倉庫/工廠環(huán)境應(yīng)用：高穩(wěn)定性，高效率，高安全性，低噪音，美觀。

連續(xù)式提升機(jī)在廚房電器頭部企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

2.潔凈環(huán)境（面板行業(yè)、半導(dǎo)體等）：保證潔凈度，高穩(wěn)定性，保證停止精度，防靜電。潔凈環(huán)境施工難度大。

3.新能源行業(yè)：高穩(wěn)定性，高安全性（禁鋅、鎳、銅，配備各種安全裝置），對(duì)零部件材料有特殊要求，施工環(huán)境相對(duì)復(fù)雜。

4.醫(yī)藥行業(yè)/食品行業(yè)：保證潔凈度，低噪音，穩(wěn)定性，美觀。

5.汽車行業(yè)：高穩(wěn)定性，安全性，主要零部件要實(shí)現(xiàn)快速更換，現(xiàn)場(chǎng)備件。

6.機(jī)場(chǎng)：高穩(wěn)定性，低噪音，安全性，主要零部件要實(shí)現(xiàn)快速更換，需要現(xiàn)場(chǎng)備件；施工要求多而復(fù)雜。

7.生鮮冷藏行業(yè)：低溫環(huán)境，濕度大，要有霧氣/結(jié)露對(duì)應(yīng)策略，設(shè)備自身的材料/潤(rùn)滑、電控系統(tǒng)的低溫對(duì)應(yīng)。

四、典型案例

下面通過三個(gè)應(yīng)用案例，介紹垂直輸送設(shè)備是如何與輥筒輸送線、AGV、密集存儲(chǔ)系統(tǒng)（穿梭車，子母車，四向車等）等物流設(shè)備配套使用的。

1.垂直輸送機(jī)在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

該項(xiàng)目位于寧波，客戶為某廚房電器頭部企業(yè)。

連續(xù)式垂直輸送機(jī)配合整場(chǎng)立體物流輸送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)縱向輸送任務(wù)。該項(xiàng)目48臺(tái)垂直輸送機(jī)分布在成品車間，出入口接駁自動(dòng)化輥筒輸送線，用于成品紙箱換層/跨樓層搬運(yùn)。連續(xù)式垂直輸送機(jī)采用4根閉環(huán)鏈條+間隔分布的載貨板形組成一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，相對(duì)往復(fù)式垂直輸送機(jī)節(jié)省了部分轎廂返程的時(shí)間，效率更高。貨物尺寸較大且揚(yáng)程較大，較大的載貨臺(tái)以及較長(zhǎng)的閉環(huán)鏈條，需要解決運(yùn)行噪音問題、鏈條張緊度問題、載貨板下?lián)系葐栴}。具體情況詳見表4。

2. 垂直輸送機(jī)配合AGV應(yīng)用

該項(xiàng)目位于佛山，客戶是小家電制造企業(yè)。

16臺(tái)垂直輸送機(jī)分別分布在原材料和成品區(qū)。垂直輸送機(jī)每個(gè)出入口設(shè)置2段鏈條機(jī)，緩存工位不浪費(fèi)轎廂垂直方向動(dòng)作時(shí)間。AGV通過末端鏈條機(jī)上下貨，實(shí)現(xiàn)貨物的垂直高效搬運(yùn)。該項(xiàng)目因?yàn)榍捌谕两ㄊ┕ひ呀?jīng)完成，井道寬度非常有限，在設(shè)計(jì)過程中框架做了特殊處理來滿足使用工況。詳見表5。

表5 小家電制造企業(yè)項(xiàng)目工況參數(shù)

工作流程如下：?jiǎn)T工通過手持式PDA或者固定式PDA掃描貨單號(hào)上傳至上游系統(tǒng)，上游系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生訂單，推送至WCS系統(tǒng)。WCS系統(tǒng)調(diào)度AGV前往貨物暫存區(qū)背貨并送至垂直輸送機(jī)出入口等待區(qū)。WCS查詢到垂直輸送機(jī)可以入庫狀態(tài)后，高速AGV進(jìn)入垂直輸送機(jī)系統(tǒng)入口放貨。貨物放置完畢，AGV退出到安全區(qū)域，WCS告訴垂直輸送機(jī)貨物送達(dá)&同時(shí)生成跨樓層任務(wù)，告訴垂直輸送機(jī)送往目的樓層。輸送機(jī)將貨物運(yùn)送到垂直輸送機(jī)轎廂內(nèi)，垂直輸送機(jī)開始升降動(dòng)作。到目的樓層后，安全門打開，輸送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將貨物送至垂直輸送機(jī)系統(tǒng)出口處。WCS查詢到貨物到達(dá)后，調(diào)度AGV前來取貨。當(dāng)AGV將貨物背出垂直輸送機(jī)系統(tǒng)出口到達(dá)安全區(qū)域后，告訴垂直輸送機(jī)釋放當(dāng)前任務(wù)，繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。AGV將貨物送至相應(yīng)目的地。

3.垂直輸送機(jī)配合密集存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用

該項(xiàng)目位于山西，終端客戶為醫(yī)藥制造企業(yè)。

小家電制造企業(yè)垂直輸送機(jī)配合AGV應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

隨著近年來托盤四向車的快速發(fā)展，庫邊“四向車+換層提升機(jī)”的應(yīng)用場(chǎng)景逐越來越普遍。該工況下，垂直輸送機(jī)除滿足托盤的換層外，還需要兼顧四向車的換層。四向車進(jìn)出轎廂過程對(duì)轎廂的定位精度要求較高。因?yàn)槊芗鎯?chǔ)對(duì)空間利用率有較高的要求，垂直輸送機(jī)對(duì)接的站點(diǎn)有“底部較低、頂部較高”的特點(diǎn)。除此之外，還要綜合考慮四向車的定位方式、與垂直輸送機(jī)的信號(hào)交互、以及提升過程對(duì)小車的安全保護(hù)設(shè)計(jì)。詳見表6。

表6 醫(yī)藥制造企業(yè)項(xiàng)目工況參數(shù)

五、如何選擇垂直輸送設(shè)備

物流裝備行業(yè)是一個(gè)專業(yè)性很強(qiáng)的領(lǐng)域，方案規(guī)劃需要依靠富有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)，如何選定使用一款設(shè)備需要系統(tǒng)地分析。垂直輸送設(shè)備作為物流自動(dòng)化解決方案的構(gòu)成設(shè)備之一，在設(shè)備選型和選擇供應(yīng)商時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行多維度綜合分析、判斷再?zèng)Q定。設(shè)備的選型采用，部分是終端用戶決定的，部分是集成商來決定的。終端用戶一般不太了解備選廠商及其設(shè)備的準(zhǔn)確情況，會(huì)從公司規(guī)模、類似案例、價(jià)格水平等幾個(gè)要素來綜合考量，有選擇失誤的可能性；集成商與設(shè)備廠商溝通合作緊密，更加了解備選廠商的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，做出正確選擇的概率較大。

無論是終端用戶還是集成商，參考以下幾個(gè)方面，多與設(shè)備廠商溝通，就能選擇到適合的垂直輸送設(shè)備。

1.了解自身方案對(duì)垂直輸送的需求

（1）貨物的形式，最大和最小的長(zhǎng)寬高，重量，承載貨物的容器類型（托盤、箱子、其他容器），貨物的特殊情況（液體、碼放不規(guī)則等）；

（2）建筑物的各項(xiàng)尺寸、需要升降的高度、輸送面高度等；

（3）環(huán)境因素，包括溫度、濕度、潔凈度、防爆環(huán)境等；

（4）輸送效率和節(jié)拍，以及考慮未來使用的余量；

（5）主要零部件品牌，設(shè)備的外觀要求等。

醫(yī)藥制造企業(yè)托盤四向車+換層提升機(jī)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

2.與專業(yè)廠商協(xié)商解決方案

在保證能滿足使用要求的前提下，用合理的價(jià)格，做最合適的應(yīng)用方案，避免投資浪費(fèi)。應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下5個(gè)方面：

（1）臺(tái)套數(shù)、效率和布局；

（2）合適的保證安全輸送的裝置，防墜落，斷鏈檢測(cè)，光柵等；

（3）外觀形式選配，如鐵板、網(wǎng)板、無外裝；

（4）有無基坑，以及所配套的輸送形式；

（5）主要零部件的選配等。

3.選擇合適的廠商

對(duì)于供應(yīng)商主要考量以下方面：技術(shù)背景和方案能力；案例及相似案例考察；自己生產(chǎn)還是集成外購；企業(yè)產(chǎn)能和交貨期；市場(chǎng)口碑；業(yè)務(wù)規(guī)模和售后保障。

每個(gè)解決方案對(duì)垂直輸送設(shè)備的需求都是不同的，有的注重效率，有的注重停止精度，有的更注重價(jià)格。垂直輸送設(shè)備廠商的技術(shù)能力和市場(chǎng)行為也是不同的，有的側(cè)重于技術(shù)方案和設(shè)備質(zhì)量，有的側(cè)重于低價(jià)。建議使用方和供應(yīng)方應(yīng)該在項(xiàng)目前期進(jìn)行更多的溝通，分析判斷方案中對(duì)垂直輸送設(shè)備的準(zhǔn)確需求，從而提供最合適的解決方案。

最后的建議是，垂直輸送設(shè)備承擔(dān)縱向輸送的任務(wù)，是系統(tǒng)的咽喉要塞，因此一定要選擇穩(wěn)定性高的設(shè)備廠商，盡量多地進(jìn)行技術(shù)細(xì)節(jié)溝通，讓垂直輸送設(shè)備在使用中更加順暢，為用戶提供價(jià)值。