011智能倉儲物流自動化行業的「中國芯」

來自專欄 智能倉儲物流技術研習社

今年4月份的鬧得沸沸揚揚的「中興事件」想必很多人知道了，從那時開始，大批的網民們開始反思，中國必須在核心技術佔據主動才能應對各種突發事件。而大家反觀自己在各個行業里，有很多技術實際上都被西方發達國家所壟斷，比如手機通訊行業的底層晶元，手機操作系統Android等等。

最早的倉儲物流自動化系統也並非產自中國，那經過這麼多年的發展，在倉儲物流自動化的系統里，有哪些技術或者產品仍舊是來自國外，而有哪些是我們自己真正的「中國芯」。

通常的倉儲物流自動化系統是一種典型的系統集成，即總包商根據總體系統設計從市面上選購合適本系統的各種單機設備， 然後再通過電氣控制系統和上位管理軟體將各個單機設備根據工藝要求和一定的邏輯關係把所有的單機設備同一指揮，從而完成整體的自動化系統的實現。

國內系統集成廠商都自主設計並實施現場的電氣控制系統，有一定規模的系統集成商也會自我研發上位管理軟體如WMS系統。

電氣控制系統既然都是國內廠家自己設計和實施的，那是不是意味著這部分就是「中國芯」？

1. 電氣控制系統的大腦：PLC

每個倉儲物流中心大小和業務類型不同，因此設計的整個自動化系統包括設備數量和類型也是千差萬別。採用模塊化的控制器可以非常容易的對各種不同系統進行快速的控制系統搭建，通常倉儲物流自動化行業和大部分工控行業用的都是可編程式控制制器PLC。PLC的模塊化特點可以簡單的增加各種標準模塊：IO模塊、通訊模塊、技術模塊、PID模塊等等就可以快速的實現對各種工業設備的控制。

在倉儲物流自動化行業里的系統集成級別的控制系統里，用的最多的PLC是國外的幾大品牌，西門子、AB、三菱、歐姆龍、施耐德等。這些品牌由於出色的性能、極高的穩定性和強大的售後服務，被廣泛的應用於倉儲物流自動化系統的控制系統搭建里。

「中國芯」的PLC國產的也有，規模不大，主要應用在某些固定的行業里，目前在倉儲物流自動化行業里的應用非常少。

倉儲物流中心的設備只有通過合理的控制和互相配合才能保證物料的正確搬運和存儲，這一切都是通過PLC來完成的。如果沒有穩定可靠的PLC，就無法控制現場的機械設備，那所說的倉儲物流中心裡的「自動化」一切都是空談。

2. 現場控制系統的「末梢神經」：各種感測器開關

PLC要控制現場的各類設備的啟動、停止和其他動作是需要根據現場中的各類物流設備當前的實際狀態去發送指令的， 現場設備的實際狀態的反饋是根據安裝在各類設備上的感測器開關來實時採集的。

同樣的，在自動化程度較高的倉儲物流中心裡，也需要在現場不舍穩定性很高的感測器，只要不斷電，感測器是處於一直運行的狀態，如果出現故障不但會影響整個系統的運轉效率，某些情況下甚至影響整個系統的安全。

以光電開關為例：

光電開光在倉儲物流中心裡應用的非常廣泛，用來檢測貨物的有無或者到位。我們到工控網上簡單搜索一下看到如下截圖：

可以看到，常見的光電開關主要以國外品牌為主，在自動化倉儲物流中心裡應用的比較多的有奧圖尼克斯，班納，西克，歐姆龍等品牌。

微動開關檢索結果也類似：

國外的品牌也佔了很大的比例

還有一類感測器通常用在可移動搬運設備上的比如堆垛機或RGV上的用來測量距離的感測器比如激光測距儀：

常見的品牌也主要以

3. 終端執行機構：電機

分布於自動化倉儲物流中心的各類設備都要動作，90%以上的動作都是有電機來驅動的，由此可見電機的重要性。比如堆垛機的前進後退、上升下降、輸送機的正轉翻轉等等全部都是由電機的轉到通過傳動機構最後來達到各類輸送或者搬運的效果的。而在倉儲物流中心裡，引用的最多的電機品牌毫無疑問：德國的SEW電機。

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4，設備連接

通常的工業設備絕大部分都是由電驅動的，倉儲物流中心裡的自動化設備自然也不例外。PLC控制櫃一般要安裝在便於調試和維修的區域，而執行機構比如電機和感測器要安裝在分布於現場的各個設備上，這就需要從控制櫃用動力電纜和信號電纜鏈接到現場的各處電機和開關上。不管是380V或者是220V的動力電纜還是24V的信號電纜，目前有很多國內的電纜廠家生產出優質的電纜，在物流自動行系統里應用的非常廣泛。

5，通訊連接

近幾年的倉儲物流發展越來越快，倉儲物流中心的建設規模也越來越大，整個自動化系統也越來越複雜。在設備眾多和現場分布面積大的應用場景越來越多，通長用工業匯流排的方式將各個分布的控制單元鏈接起來。由於工業控制器PLC大部分採用的都是進口的國外品牌，為了兼容性良好，一般的系統集成商也會採用各自PLC同樣品牌的工業匯流排單元進行連接，比如DP網路和Profinet網路等等。

由於柔性自動可移動搬運設備應用的越來約廣泛，倉儲物流中心內部的工業乙太網的應用也成爆髮式增長，這就需要高穩定可靠的乙太網工業連接器完成數據交換使命，最常見的就是無線AP和工業交換機。我國的通訊行業蓬勃發展，也帶到了相關的企業進行了自主產品的研發和升級。在倉儲物流中心內部，系統集成商除了採用國外老牌的工業交換機設備，同時也越來越多的採用我國自主品牌的工業交換機。

6，整機設備---6軸機器人

在自動化倉儲物流中心裡，經常能見到拆碼垛機器人，用來代替人工將物料按照固定的碼放原則碼放到托盤上或者放到指定容器里。系統集成商通常採用標準6軸機械手加自行設計的夾具來實現的。標準6軸機器人由於可靠的穩定性和極強的靈活性，設計人員可以簡單的對碼放的每個物料進行示教後就可以完成調試，可以看出，標準的6軸機器人已經具有非常強大的柔性，機器人本體已經是集控制系統和軟體的成套標準產品。目前最常用的6軸機器人是採用進口品牌的，比如ABB，KUKA, FANUC，YASKAWA等，國產的6軸機器人也陸續被各個工業領域所應用，不過相比進口品牌，在穩定性上、精度控制上、運動速度上等還有一定的差距，同時大部分的國產機器人里核心伺服電機也是採用國外品牌來設計的。

7，整機設備---自動導引小車AGV

自動導引小車以其極強的柔性在近幾年在各個工業領域和行業應用的越來越廣泛，自動化倉儲物流中心裡也不例外。AGV最核心的為導航技術和多車調度系統，技術最成熟的AGV都是居於瑞典NDC的AGV系統來設計的，國內領先的工業叉車型AGV廠家生產的AGV是在標準工業叉車的基礎上安裝上NDC的導航和控制系統來設計自家AGV小車的，這種小車的調度系統也是由NDC提供的，國內AGV廠家將叉車和NDC系統集成起來，根據各個項目的具體情況和業務需求合理配置AGV行走路徑和調度原則，從而完成整個物料的搬運工作。

近幾年在電商行業大火的類似美國亞馬遜的KIVA機器人也在國內的電商應用的越來越廣，這種特殊的倉儲搬運機器人其實也是一種AGV，屬於背托式的作業方式。這種AGV目前的國內企業包括車體、導航方式、調度系統都是自主研發的，應用效果也非常好。

8，HMI/SCADA系統監控軟體

在大型的倉儲物流中心裡，由於大量的設備在運行，靠人工去實時檢查設備的運行狀態和收集動態數據顯然是不現實的，這就需要一套人機界面能實時的反應現場的所有設備的運行情況。類似的成熟的國外大型的工業自動化公司都有非常成熟的軟體產品，功能強大且使用簡單，比如SIEMENS的WINCC和ROCKWELL的RSVIEW和施耐德的Citec等，由於這些品牌很容易與自家的PLC系統直接對接，所以很多系統集成商都採用這些國外的產品進行監控軟體平台的搭建。國內的HMI/SCADA廠家現在做的產品也非常成熟，且更加符合中國人的使用習慣，以其極高的性價比也搶佔了很大一部分的市場。

9，倉庫管理系統WMS

倉儲物流中心裡需要多庫存、進出庫業務、收發貨任務等等進行數據管理和查詢，必不可少的當然需要倉庫管理軟體WMS。由於WMS與倉儲物流中心的具體業務結合的非常緊密，所以基本上國內自主設計研發的WMS占絕大多數。也有很多國外的系統集成商願意與中國的專業的WMS公司進行合作，共同完成整個自動化物流系統的搭建，這樣是上位管理軟體更加貼近業務需求，運行效果也更好。

當然WMS背後需要資料庫的支撐，最常用的是國外的SQL Server，ORACLE等等。

在一個大型的自動化倉儲物流系統里，應用到的設備和技術千差萬別，近幾年的新產品和新技術也層出不窮，國內的廠家也逐步的在進行技術更新和產品升級，總的而言，國內的系統集成能力已經非常強大，但是運用的底層技術和關鍵設備還有很多都是基於國外的機構或者產品上來搭建的。希望我們自己有越來越多的自主研發的高端技術和設備出現，也希望在日後的倉儲物流中心裡見到越拉越多的純國產技術和設備。