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叉车行业供应链的数字化转型与未来发展

2024-09-08 23 上传者：管理员

摘要：当今，经济全球化已成为一种趋势，现代物流已成为发达国家和发展中国家货物全球化生产、网络化配销的一项重要增值服务，叉车是目前物流领域广泛使用的一种装备，已经成为现代物流系统中的重要组成部分，是物料搬运设备中的主力军，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备，在物流系统的运作过程中发挥着重要作用。广泛应用于港口、车站、机场、货场、工厂车间、仓库、流通中心和配送中心等，并可进入船舱、车厢和集装箱内，进行成件、成包装件或成托盘货物的装卸、搬运、堆码、拆垛和短距离运输等工作，节约大量劳动力，提高工作效率，而随着科学技术的持续进步，物流中不断涌现的新需要，叉车也在随着时代的发展而不断进步。

关键词：
人机工程学
无人驾驶
现代物流
锂电叉车
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叉车是指可由司机直接操纵（含遥控），通过门架和货叉将载荷起升到一定高度进行作业的自行式车辆，包括平衡重式叉车、前移式叉车、侧面式叉车、插腿式叉车、托盘堆垛车和三向堆垛式叉车等六大类。在现代工业和物流领域中，叉车作为一种重要的物流搬运设备，发挥着不可或缺的作用。随着科技的不断进步和社会需求的持续变化，叉车的未来发展趋势也呈现出诸多值得关注的方向。

1、电动化和锂电化

随着环保意识的提高，电动叉车因其零排放、低噪音和低能耗的优势，在叉车市场中占据越来越大的份额，以2024年1-2月的出口叉车销售情况为例，中国出口叉车45.7万台，其中电动叉车出口10.5万台，同比增长28.9%，占叉车出口数量的23%，是出口增速最快的叉车品类。随着环保意识的提高和环保政策的收紧，越来越多的国家和地区开始限制或禁止传统内燃叉车的销售和使用，这进一步推动了电动叉车市场的发展。

从19世纪开始，铅酸电池就开始在电动叉车上应用，它具备安全可靠、成本低、维护便捷的优点，一度是电动叉车中的主要动力来源，但是化学特性使其无法有效解决能量密度低、重量大、充电时间长、循环寿命短等缺点，且报废的铅酸电池如果不妥善处理，其污染风险性也极高，在这样的背景下，人们不断地研究改进，开发新技术，锂电池应运而生。

锂电池相比传统铅酸电池具有重量轻、容量高、寿命长等显著优势。这些优势使得锂电池叉车在性能和使用寿命上更具竞争力。随着锂电池技术的不断进步，其充放电技术、控制技术等方面的创新不断涌现，现如今的高压锂电叉车已经可以做到充电一小时，作业五小时的壮举，大幅度地缩减了充电时长，减少等待时间，更好地提升工作效率，同时，充电基础设施的完善也为锂电池叉车的普及提供了有力支持。

以3吨平衡重式叉车为例，锂电叉车一个班次的能耗费用大概为40元，而柴油叉车的一个班次的能耗费用大概为280元，费用相差有7倍之多，以一年计，使用锂电叉车每年节约能耗成本6万元左右，虽然锂电叉车的单价约为燃油叉车的两倍，但使用一年下来便可抵消与柴油叉车的购买价差，长期使用将带来更高的经济效益，而且柴油叉车需要定期维护，柴油还需要不定期地采购储存，无形中又增加了不少成本，而锂电叉车却是免维护的，安装了配套的充电桩后，可以随时充电，随时作业，方便快捷，成本低廉，且柴油叉车每年的碳排放量为6883.2kg，而锂电叉车碳排放为零，每辆叉车每年减碳约6883.2kg，为环保做贡献。

由此可以看出，电动叉车不仅提高了叉车的性能和使用效率，还降低了能耗成本和维护费用，带来了更高的经济效益和环保效益。随着技术的不断进步和市场的不断扩大，叉车电动化和锂电化将在未来得到更广泛地应用和发展。

2、智能化和自动化

智能化叉车是指结合条码技术、无线局域网技术和数据采集技术，形成现场作业系统，将企业管理系统延伸到作业人员的手机中或叉车上，使其工作更方便、系统更智能。智能化叉车的核心在于车载终端，它具有以下优势：

(1)提高工作效率：智能化叉车可以实现自动作业、自动导航、自动装卸等功能，减少了人工操作对工作效率的影响，提高了工作效率。

(2)提高安全性能：通过智能化控制，叉车的运行过程可以被精准控制，避免了传统叉车存在的操作不当、操作误差等安全隐患，提高了叉车的运行安全性能。

(3)降低能耗：通过对叉车电机控制的优化，可以有效地降低叉车的能耗，使其更加节能环保。

智能化叉车的应用场景广泛，包括自动化仓储、物流分拣、厂内物流等领域。在自动化仓储中，智能化叉车可以实现仓库内货物的自动入库、出库、码垛等操作，提高了仓储效率、降低了人力成本。在物流分拣中，智能化叉车可以通过图像识别、RFID等技术，使分拣更加高效、准确。在厂内物流中，智能化叉车可以实现完全自主运行，减少了人力参与，降本增效。

自动化叉车是指在传统叉车的基础上，通过引入自动化控制系统和传感器等技术，实现叉车的自动化操作。自动化叉车的发展历程经历了从机械式控制到液压式、电气式、电子式控制，再到当前的数字化控制。随着数字化控制技术在工业领域中的应用，自动化叉车也得到了广泛应用。

自动化叉车的优势在于可以实现自动化作业，减少了人力操作，提高了工作效率和安全性。同时，自动化叉车还可以实现与其他设备和系统的连接，实现信息的实时共享和远程控制，进一步提高了工作效率和准确性。

总结来说，叉车的智能化和自动化是叉车技术发展的重要方向。智能化叉车通过引入先进的信息技术和控制系统，实现了叉车操作的高效率、安全性和环保性；而自动化叉车则通过引入自动化控制系统和传感器等技术，实现了叉车的自动化操作，提高了工作效率和安全性。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，叉车的智能化和自动化将在未来发挥更加重要的作用。

3、人性化设计

结合近十年叉车相关事故的案例进行分析，大部分的事故的原因都与人为因素密切相关，而因为叉车操作员长时间工作而造成疲劳作业、意识模糊，反应变慢占据了人为因素的很大一部分，那么如何提升叉车操作员轻松舒适、安全高效的作业逐渐成了叉车相关从业者重点关注的方向，尤其是叉车人性化设计，从根本上考虑叉车操作员的直接作业感受，逐渐成为行业发展的焦点。

以下是叉车人性化设计的几个关键方面：

(1)驾驶室设计：座椅符合人体工程学原理，确保操作员在长时间的操作中不会感到腰酸背痛，从而引起操作姿态变形。护顶架设计科学合理，在保证足够强度的同时，为操作员提供良好的视野，充分观察周边的环境，以便做出最佳操作选择。操作杆舒适度高，提供足够的空间让操作员操作，并且在作业过程中能保持舒适的姿势。方向盘配备良好的智能辅助系统，能够轻松自如完成转向作业的同时，也应该避免在高速行进中急转弯，防止叉车侧翻，配备必要的安全防护设施，如安全帽、安全带等，以保障操作员的安全。

(2)操作界面和控制器：操作界面简洁明了，使操作员能够迅速理解并操作。显示装置能够及时准确地反馈车辆的状态，如载重量、车速、电量、故障代码等关键信息，而对于需要高位作业的叉车，在视野受限的情况下，提供实时的作业影像显示，使操作员能对叉车的整体情况有个明晰的了解，以便做出最佳的作业判断，确保操作员能够轻松、准确地控制叉车。

(3)尺寸和载重能力：叉车的尺寸设计合理，便于在仓库、工厂等环境中灵活操作。载重能力根据实际需求进行设定，确保叉车能够稳定、安全地搬运货物。

(4)安全性能：配备先进的防撞系统，通过可视化预警和警告功能减少碰撞事故的可能性。考虑自适应驾驶行为，适应不同操作员的操作风格和习惯，提高操作的安全性和准确性。配备数据记录和分析功能，帮助用户评估操作员行为和系统运行情况，及时发现潜在问题并进行修复。

(5)维护和升级：设计具有良好的可维护性和易升级性，方便用户快速检测和解决系统问题。易于维护和升级的设计可以减少系统的故障率和维护成本，延长叉车的使用寿命。

(6)多语言支持：在国际化的应用环境中，支持多语言和多种语音提示，以满足不同语言使用者的需求。

根据实际的作业情况，科学合理地进行叉车的人性化设计，帮助操作员轻松高效地完成作业，排预防疲劳作业，解除潜在隐患，为企业节省人力物力并降低物流成本。

4、人机协同和高效化

叉车的人机协同和高效化是叉车技术发展的重要方向，它们通过优化人与叉车之间的交互和协作，以及提升叉车的操作效率和性能，实现了物流运输的更高效率和更低成本。以下是关于叉车人机协同和高效化的详细分析：

(1)信息交互与配合：叉车人机协同系统涉及叉车操作员与叉车设备之间的信息交互与配合。通过引入智能识别技术，如计算机视觉和传感器技术，实现对周围环境的智能感知，提高信息交互效率。操作员可以借助视觉辅助系统获取实时环境信息，减少信息传递不准确和效率低下的问题。

(2)操作员培训与技能提升：加强叉车操作员的培训，提高其操作技能和反应能力。培训内容可以包括灵活应对复杂环境的策略和技巧，以及使用先进技术和设备的能力。这有助于操作员更快地适应新技术和工作环境，提高工作效率。

(3)人机协同控制算法优化：利用机器学习和人工智能技术，不断优化人机协同控制算法。通过大数据分析，帮助操作员做出更快速准确的决策，提高操作员的工作效率。同时，系统可以实时监控操作员的工作状态和安全行为，及时提醒和纠正潜在的危险行为。

(4)货架布置与货物搬运优化：合理的货架布置和货物搬运方式可以显著提高叉车的工作效率。货架的布置应考虑到货物的种类、重量、尺寸等因素，灵活设置不同高度的货架，以便于叉车工作的方便和安全。同时，采用合理的托盘等工具，让货物可以便于叉车搬运，减少搬运次数，提高效率。

(5)叉车管理系统与数据共享：叉车管理系统可以实现与其他系统和设备的无缝协同工作，提高运输和装卸的效率。系统可以与操作员实现人机协同工作，提供工作指引、实时监控和警示信息。同时，通过与其他系统共享数据，并进行数据的分析和挖掘，可以发现潜在的问题和机会，提供决策支持，并改进物流运营。

综上所述，叉车的人机协同和高效化通过优化人与叉车之间的交互和协作，以及提升叉车的操作效率和性能，实现了物流运输的更高效率和更低成本。这不仅有助于提升企业的竞争力，也为物流行业的可持续发展做出了贡献。

5、安全性提升

叉车的安全性提升是叉车设计和使用过程中不可或缺的一部分，它涉及多个方面的改进和创新。以下是对叉车安全性提升的分点表示和归纳：

叉车主动安全技术：叉车主动安全技术通过集成传感器和控制器，实现对叉车行走及工作装置操作控制的智能化，保证驾驶者的安全。例如，丰田叉车的主动稳定系统SAS、科朗叉车的Accessl23综合控制系统和Intrinsic stability system内S安全稳定系统等。

转弯自动减速技术：叉车在转弯时，该技术能自动降低车速，防止因速度过快导致的侧翻事故。

高货位门架前倾角度控制技术：在高货位作业时，该技术能确保门架前倾角度在安全范围内，防止货物倾倒。

车速与方向盘扭矩关联系统：通过关联车速和方向盘扭矩，防止操作员在高速下急转弯，降低侧翻风险。

UWB叉车防撞预警系统：通过佩戴腕带电子标签或电子工牌的工作人员与安装防撞报警灯的叉车之间的通信，实现人车接近时的声光报警，降低人车相撞的风险。

3D摄像头和雷达传感器：这些设备能够实时获取叉车周围物体的三维形状和位置信息，探测物体的距离和速度等关键参数，预测潜在的碰撞风险并提供实时警报。

叉车通过一系列的技术创新，主动或被动的安全系统应用，进一步提升叉车在作业期间的安全性，预防潜在事故的发生。

6、无人驾驶

随着科学技术的持续进步，越来越多的高新技术逐步成熟，加之人工费用的持续上升，越来越多叉车无人驾驶的课题开始逐步走向大众视野，它不仅可以避免人为因素的失误，也可以实现24小时不间断工作，无需人工干预，大大提高了工作效率。例如，在SMT行业应用无人驾驶叉车实现上下料及来回运输工作，可以缩短人工换料时间，提前做好物料准备，保障流水线的流畅性。

无人驾驶叉车的基本原理是利用各种传感器进行环境感知，包括3D激光、视觉摄像头、惯性测量单元和全球定位系统（GPS）等，构建三维空间环境模型。通过高精度导航与定位技术，如激光导航、视觉导航、惯性导航等，实现无人驾驶叉车的自主导航和精确定位。

无人驾驶叉车目前已广泛应用于智能仓库物流、物流场地、生产制造业、零售行业、港口物流管理等多个领域。在这些场景中，无人驾驶叉车可以自主进行货物搬运、堆垛、分拣、装卸等操作，大大提高了物流效率和准确性。

未来无人驾驶叉车将更加注重成套化和系统化，与MES、ERP、RFID等其他系统无缝对接，实现整个生产流程的智能化管理。大型化和高速化也是未来的发展趋势，设备的能力和规模将不断扩大，运转速度也将大幅提升。实用化和轻型化将确保无人叉车在复杂场景下易于操作、维护，并具有高安全性、环保性和可靠性。专用化和标准化将促进无人叉车种类的多样化，满足市场不断变化的需求。

随着无人驾驶技术的不断发展和完善，无人驾驶叉车将在更多领域得到应用，市场前景广阔。预计未来无人驾驶叉车市场规模将持续增长，成为物流和制造业领域的重要设备之一。

7、结语

随着科学技术的不断发展和持续进步，越来越多的高新技术都将在叉车的未来发展中得到应用，在电动化、智能化、人机交互上都会有更加长足的进步，而人机工程也会越来越为操作者考虑，以适用各种作业环境和作业需要，为操作者提供安全高效便捷的作业助力，甚至在一些特定的环境下，直接可以做到无人驾驶，节约人力成本，提升安全性、环保性和可靠性，也正是因为这些方面的持续发展，反向推动叉车行业的创新与进步，明显提升的叉车的高效安全，为物流行业的发展提供更好的服务和支持。

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文章来源:波.叉车行业供应链的数字化转型与未来发展[J].时代汽车,2024,(17):19-21.