美国物流专家理查德·缪瑟(Richard Muther)在20世纪七八十年代就提出了物料系统搬运分析(System Handing Analysis,SHA)方法,将物料搬运分为内部衔接、总体搬运方案、详细搬运方案以及实施四个阶段,通过理论分析极大地推进了物料搬运技术进步。从20世纪80年代以来,结合机械、电子、计算机等领域成果,建设了一大批高效的配送中心、自动化搬运系统等,物料搬运装备相关企业在全世界也有较强竞争力,例如起重机龙头企业特雷克斯公司和马尼托瓦克公司、工业车辆龙头企业科朗公司,以及物流仓储机械龙头企业霍尼韦尔等。
欧洲是引进物料搬运概念较早的地区之一,而且也是较早将现代技术用于物料搬运的先锋。目前主要欧盟国家的“第三方物流”市场的总体规模越来越大,在运输、仓储、物流信息管理等环节利用专业化物流服务和外部资源的企业比例也越来越高。越来越多的欧洲企业将资源和能力集中在掌握关键技术、核心业务和市场控制能力方面。德国的凯傲集团、永恒力公司、勃利海尔公司、德马泰克公司、胜斐迩公司、林德公司、库卡公司、德马格公司等,奥地利的科纳普公司,瑞士的瑞仕格公司,芬兰的科尼起重机公司等均在物料搬运装备产业有着举足轻重的地位。
日本是最早提出和发展物流园区(又称物流团地)的国家。日本物料搬运装备产业发展的现状主要表现在以信息技术为核心,以信息化、自动化、智能化、集成化、机械化、自动化和计算机化为手段,形成了一批社会化、组织化程度高的物料搬运装备企业,例如日本大福株式会社(以下简称“大福公司”)、丰田产业车辆集团、日本三菱叉车公司等均为产业领先地位的企业。
20世纪50年代,因受苏联的影响,物料搬运装备在我国被称为起重运输机械。80年代后,随着我国改革开放的深入,国内产业界积极采用国际标准及发达国家先进技术标准并逐渐与国际接轨,国内业界也开始采用“物料搬运装备”名称。
我国物料搬运装备产业从20世纪五六十年代开始建立并逐步发展壮大,已经形成了各种门类的产品范围和庞大的企业群体,服务于国民经济各行各业。随着制造企业生产规模扩大和自动化程度的提高,物料搬运装备的应用越来越广,作用越来越大,并不断有新技术、新产品诞生,时至今日仍然保持着蓬勃的生命力、创造力。在2019年版《国民经济行业分类》国家标准中,物料搬运装备制造被归入通用设备制造业,产业代码为C343。
2020年新冠肺炎疫情对我国宏观经济和物料搬运装备产业运行造成重大冲击,党中央、国务院审时度势开展疫情防控,多措并举恢复生产生活,2021年产业运行沿着稳步复苏轨迹行进,主要总量指标高于疫情之前水平。从整体上看,产业已经并正在致力从规模扩张转向产业结构的调整、服务的完善以及质量的提高,从关注产品本身的成本、质量竞争力转向整体供应链的竞争力。
目前,处于“十三五”收官、“十四五”起步的关键时期,综合两年的情况来看,物料搬运装备的产业环境仍在不断改善,新的市场主体不断涌现,产业发展稳中有进,保持增长。2021年3月12日,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》正式发布。其中提到,要建设现代物流体系,加快发展冷链物流,统筹物流枢纽设施、骨干线路、区域分拨中心和末端配送节点建设,完善国家物流枢纽、骨干冷链物流基地设施条件,健全县乡村三级物流配送体系,发展高铁快运等铁路快捷货运产品,加强国际航空货运能力建设,提升国际海运竞争力,优化国际物流通道,加快形成内外联通、安全高效的物流网络。
2021年11月30日,工信部正式发布《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》,其中指出,信息化和工业化深度融合是中国特色新型工业化道路的集中体现,是新发展阶段制造业数字化、网络化、智能化发展的必由之路。推动两化深度融合,加快新一代信息技术在制造业的深度融合,打造数据驱动、软件定义、平台支撑、智能主导的现代化产业体系,同时也为物流运输装备产业指明了在数字经济时代的发展方向。
当下,我国物料搬运装备产业正处于一个复杂多变的环境下,在地缘政治、市场变化等因素的影响下,产业内部竞争和外部压力都在逐渐增大,进入一个以主动的资源整合为纽带的耐寒提升时代。
2020—2021年物料搬运市场总体环境仍在不断改善,随着我国国内生产总值不断增长,物料搬运装备产业发展稳中向好,保持增长,2021年新增减税降费项以及北京证券交易所的成立,也为相关企业打开了直接融资的新途径。国内采取积极扩大内需战略,大力推动供给侧结构性改革,促使物料搬运装备产业进行结构调整和转型升级。国际局势迅速变化,行业经营成本上涨,世界经济艰难复苏,全球生产供给循环不畅,物料搬运装备产业链上下游企业或将面临较大压力,同时在疫情冲击下,各企业发展问题也凸显出来,但整个行业长期向好的基本发展方向没有变,韧性好、潜力足、空间大的基本特征没有变。如何解决自身问题并面对经济形势的不确定、行业需求结构的改变,各企业都在积极地提出新对策、新思路。
近年来,物料搬运装备行业相关企业越来越紧贴市场化发展,强化企业的主体地位;不断向着专业化、产业化发展,强化树立现代经营意识,优化企业品牌战略措施,提升品牌竞争力;不断向着集团化、规模化发展,规范行业管理,有序市场竞争。
目前,全球工业数字化转型加速,得益于人工智能、5G以及边缘计算等一系列前沿技术的现实应用,未来工业正迈向大规模柔性生产、全流程透明生产、分布式生产、智能自动生产。从产品设计、制造到运输、服务,全球产业链将被重塑,也为中国制造业的突破发展提供了牵引动力,为装备制造业带来了巨大的市场,在这一历史性机遇面前,传统装备制造行业企业的智慧和勇气都将面临巨大的考验。
随着新一代信息技术在制造业的深度融合,物料搬运装备产业产品科技化、高质量化是必然的发展方向,经过几十年的沉淀之后不少相关企业已经进入自身的技术成熟期,“智慧物流”成为近两年来的热门话题。2020—2021年,各企业积极投身技术提升、技术创新,推动成果转化生产力,重点关注领域包括数字化供应链、绿色物流、逆向物流、高铁物流、冷链物流、多式联运、远程设备作业、智能分拣、智能搬运机器人、密集存储、无人驾驶等;热点创新技术包括智能物流大数据技术、智能化无人配送车、基于区块链的物流供应链、基于物联网的物料搬运装备信息平台、基于5G的设备通信技术、智能物流云计算技术、自动混合码垛技术、高铁货运自动化装卸技术、物料包装标准化技术等。
作为支撑国民经济发展的基础性、战略性、先导性产业之一,物料搬运装备产业的作用不言而喻,国家层面较为重视物料搬运装备产业的发展,配备自动化设备、模拟软件等完备软硬件的实验室已经成为科研机构的标配。
我国现已形成了国家级、省部级重点实验室相统筹,高校、科研院所与企业共建、自建实验室相互支持的发展格局,从而有力保障和支撑我国物料装备产业的健康、稳定发展。
如北京起重运输机械设计研究院(简称“北起院”),最初于1958年作为机械工业部直属的国家起重运输机械行业技术研究所成立,后发展成为集科研开发、工程承包、设备成套、设计制造、检验检测、监理服务为一体的国有科技型企业。北起院依靠自身基础组建了北京市自动化物流装备工程技术研究中心、机械工业物料搬运工程技术研究中心、起重机械轻量化技术重点实验室和北京市设计创新中心等研发平台,在自动化物流装备、物料搬运技术、起重机械等领域不断开展关键技术研究,提升自主创新能力,加快科技成果转化,培养专业人才。同时,北起院作为我国物料搬运装备产业的龙头研究所,承担国际标准化组织起重机技术委员会(ISO/TC96)主席、起重机技术委员会试验方法分技术委员会(ISO/TC96/SC4)主席和工业车辆技术委员会可持续性技术委员会(ISO/TC110/SC5)主席工作。北起院拥有北起装备涞水制造基地和北方智能装备研发制造基地两个生产制造基地,设有国家起重运输机械质量检验检测中心、国家客运架空索道安全监督检验中心、国家安全生产北京矿用起重运输设备检测检验中心等三个国家级检验中心,主办《起重运输机械》行业核心学术期刊。全国起重机械、连续搬运机械、物流仓储设备、工业车辆及全国起重机械标委会的桥式和门式起重机分技术委员会、停车设备分技术委员会六个标准化技术委员会秘书处,中国索道协会、中国机械工程学会物流工程分会、中国工程机械工业协会工业车辆分会、中国重型机械工业协会物流与仓储机械分会、中国重型机械工业协会桥式起重机专业委员会五个国家行业协会、学会秘书处设在北起院,为我国物料搬运装备产业的技术进步发挥着重要作用。
随着物料搬运装备产业的快速发展,社会和企业对物料搬运装备人才的需求与日俱增,物料搬运装备制造企业、科研机构以及高校对物料搬运装备人才的培养越来越重视。加强对物料搬运装备人才培养的研究,是我国物料搬运装备产业发展的需要,也是企业自身发展的需要,有着重要的意义。
根据教育部公开资料,截至2021年年底,开设物流工程、管理、装备等相关专业的高校500多所,专业方向分别有起重运输机械、工程机械、工业车辆、物流管理、物流工程、物流信息及供应链等。2021年,智能运输工程作为工学交通运输类的下属类,被列入普通高等学校本科专业目录。
大力推动物料搬运装备的产学研结合,鼓励科研院所将研究与教学结合起来,把研究成果用于企业,培养科研人员、高等学校教师和企业的高层管理人员较强的研究能力,使其能够驾驭物料搬运装备产业日常业务的经营和决策,具备解决现代物料搬运装备产业发展中的重大理论及实际问题的能力。同时从高校出发,调研熟悉并掌握企业及科研院所对于物料搬运装备产业人才的需求,培养多层次的物料搬运装备产业人才。企业和科研院所除了要不断输入新的素质较高的人员,还要重视在职人员的职业教育,加强物料搬运装备产业从业人员的培训,提高整个相关人员的素质。
为适应我国经济发展和工程师制度的改革,逐步实现专业技术人才在社会和业内的认可,以及技术资格国际双边、多边互认的需求,在政府宏观指导下,经中国科协批准,由中国机械工程学会开展的物流工程师资格认证是工程师技术资格认证系列中的专业工程师资格认证。物流工程师资格认证是通过资格考试、业绩考核和同行评议相结合的方法对专业技术人才进行评价,对于已具备物流工程师水平的人员给予技术水平认定,颁发资格认证证书。通过认证的人员名单将在物流工程分会网站上公布。
近年来,工程教育专业认证工作持续推进,该认证是由中国工程教育专业认证协会和教育部高等教育教学评估中心针对高等教育机构开设的工程类专业教育实施的专门性认证,旨在为相关工程技术人才进入工业界从业提供预备教育质量保证。2021年,西南石油大学机械工程等422个专业完成了中国工程教育专业认证协会组织开展的学校自评、自评审核、专家组现场考察、结论审议等程序,通过了工程教育认证。截至2021年底,全国共有288所普通高等学校1,977个专业通过了工程教育认证,涉及机械、仪器等24个工科专业类,其中机械类有307个学校专业已通过认证,将为物料搬运装备产业输送更多高质量高水平的人才。
由中国机械工程学会主办的中国大学生机械工程创新创意大赛(以下简称“大赛”)自2017年起已成功举办了5届,是面向全国高校机械类、材料类、工业工程类等相关专业大学生开展的一项公益性竞赛活动。通过多年的积淀成长,大赛体系不断完善、竞赛内容不断丰富、参赛规模不断扩大,已发展成为国内影响广泛的机械工程领域学科专业赛事,并在2019年、2020年、2021年连续三年纳入“全国普通高校学科竞赛排行榜”,成为教育部认可的大学生学科竞赛项目,是高校学生竞赛与教师教学成果展示的平台和载体。2021年,中国大学生机械工程创新创意大赛第六届物流技术(起重机)创意大赛在武汉理工大学成功举行,该年创意大赛主题为“智能堆码起重机器人”,由中国机械工程学会物流工程分会和武汉理工大学交通与物流工程学院共同承办。经过选拔,最终有52所高校的166件作品进入全国总决赛,参赛学生总人数近2,000人,是本专业竞赛举办以来参赛高校和作品数量最多及参赛人数最多的一次。
专业标准建设是物料搬运装备产业发展的重要技术基础。目前国家设有全国起重机械标准化技术委员会(SAC/TC227)、桥式和门式起重机分技术委员会(SAT/TC227/SC3)、停车设备分技术委员会(SAC/TC227/SC5)、全国工业车辆标准化技术委员会(SAC/TC332)、全国连续搬运机械标准化技术委员会(SAC/TC331)、全国物流仓储设备标准化技术委员会(SAC/TC499)等六个全国标委会。
国际标准化组织设有起重机技术委员会(ISO/TC96)、连续搬运机械技术委员会(ISO/TC101)、工业车辆技术委员会(ISO/TC110),以及钢制圆环链、吊链、部件及附件技术委员会(ISO/TC111)等四个国际标准化组织,为我国的物料搬运装备产业发展起到了积极的推进作用。全国物流仓储设备标准化技术委员会(SAC/TC499)、停车设备分技术委员会(SAC/TC227/SC5)暂无对应的国际标准化组织。表2-1为物料搬运装备产业全国标委会与对应国际标准化组织。
表2-1 物料搬运装备产业全国标委会与对应国际标准化组织
标准是经济活动和社会发展的技术支撑,是国家基础性制度的重要方面。标准化在推进国家治理体系和治理能力现代化方面发挥着基础性、引领性作用。新时代推动高质量发展、全面建设社会主义现代化国家,迫切需要进一步加强标准化工作。
新时代的标准化发展,应以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神,按照统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局要求,坚持以人民为中心的发展思想,立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局,优化标准化治理结构,增强标准化治理效能,提升标准国际化水平,加快构建推动高质量发展的标准体系,助力高技术创新,促进高水平开放,引领高质量发展,为全面建成社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴的中国梦提供有力支撑。
物料搬运装备标准化工作在支撑物料搬运装备产业发展、便利经贸往来、促进科技进步、配合特种设备监督管理、保障人身和财产安全等方面发挥着基础性、引领性和战略性的重要作用。物料搬运装备标准的制订、修订的原则就是提高行业整体技术水平、促进物料搬运装备高质量发展、规范市场经济秩序、减少物料搬运装备安全事故。
我国物料搬运装备标准化工作思路伴随着行业的发展起步于20世纪60年代,标准体系历经起步阶段、发展阶段、优化完善阶段。经过几代人的努力,物料搬运装备主要产品的标准制修订工作稳步推进,标准体系涵盖物料搬运装备设计、制造、检验检测、使用、维护与保养、安全评价和报废的全生命周期,标准供给侧体系结构日趋完善,为提升我国产品质量、技术水平和安全性能,推动技术进步,促进产业发展,便利国际贸易,配合特种监管,减少安全事故的发生等发挥了巨大作用,并强力提升了我国在对口国际标准化组织的影响力和话语权。
习近平总书记在致第39届国际标准化组织大会的贺信中指出:标准是人类文明进步的成果;标准已成为世界“通用语言”;世界需要标准协同发展,标准促进世界互联互通;中国将积极实施标准化战略,以标准助力创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展、共享发展。
2021年10月,中共中央、国务院印发了《国家标准化发展纲要》(以下简称《纲要》),并发出通知,要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实,《纲要》的印发,是以习近平同志为核心的党中央立足国情、放眼全球、面向未来做出的重大决策,在我国标准化事业发展史上具有重大里程碑意义。
《纲要》提出,到2025年,我国标准化发展将实现“四个转变”,即标准供给由政府主导向政府与市场并重转变、标准运用由产业与贸易为主向经济社会全域转变、标准化工作由国内驱动向国内国际相互促进转变、标准化发展由数量规模型向质量效益型转变。要完成“四个目标”包括全域标准化深度发展,标准化水平大幅提升,标准化开放程度显著增强,标准化发展基础更加牢固,从而实现标准化更加有效推动国家综合竞争力提升,促进经济社会高质量发展,在构建新发展格局中发挥更大作用。
《纲要》提出,到2035年,要实现结构优化、先进合理、国际兼容的标准体系更加健全;具有中国特色的标准化管理体制更加完善;市场驱动、政府引导、企业为主、社会参与、开放融合的标准化工作格局全面形成。
《纲要》部署的七大任务分别是:推动标准化与科技创新互动发展,提升产业标准化水平,完善绿色发展标准化保障,加快城乡建设和社会建设标准化进程,提升标准化对外开放水平,推动标准化改革创新,夯实标准化发展基础。
2021年3月12日,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》正式发布。其中提到,要建设现代物流体系,加快发展冷链物流;更是多次提到,应加快标准升级迭代和国际标准转化应用;促进不同地区和行业标准、规则、政策协调统一;加快强制性国家标准制修订;完善并健全各行业标准体系。
“十四五”开启了我国社会主义现代化建设新征程,《国家标准化发展纲要》设定的发展目标紧扣国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要,从多维度设定了我国标准化发展2025年和2035年的目标任务,必将促进中国标准化工作的开展,必将推动我国的标准化工作在构建新发展格局中发挥更大作用,必将推动中国的高质量发展和现代化工作的开展,支撑国际标准化,在共建可持续发展未来方面发挥积极作用。
2021年12月12日,国务院办公厅印发了《“十四五”冷链物流发展规划》,规划中提出,应强化冷链物流支撑体系,完善并健全冷链物流标准体系,强化国内国际标准对接,研究建立冷链物流标准制修订工作机制,加强部门协调和政企沟通,2022年底前完成现行冷链物流国家标准、行业标准、地方标准集中梳理工作,提出废止或制修订建议,结合标准梳理工作,在冷链物流设施、装备、载器具、标识、流程、管理与服务等领域,补充完善一批企业和行业急需的标准,形成全链条有机衔接的冷链物流标准体系。12月14日,为贯彻落实《国家标准化发展纲要》,指导国家标准的制定与实施,国家标准委、中央网信办、科技部等10部门联合印发《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》,提出了坚持创新引领、坚持需求导向、坚持体系衔接、坚持开放融合、坚持质量效益的“五个坚持”的基本原则,提出了到2025年,推动高质量发展的国家标准体系基本建成,国家标准供给和保障能力明显提升,国家标准体系的系统性、协调性、开放性和适用性显著增强,标准化质量效益不断显现的总体目标。
近年来,物料搬运装备产业标准化领域在行业各单位推动下、众多从业人员的积极参与下,实现了由中国牵头制修订起重机和工业车辆国际标准的重大突破,显著增强了中国在上述装备制造领域的国际影响力和话语权。
2020年10月8日,国际标准ISO 4306-4:2020《起重机 术语 第4部分:臂架起重机》正式发布。该国际标准是首项由中国牵头制定的起重机械国际标准,实现了中国主导制定起重机械国际标准零的突破。2021年,我国牵头的5项起重机和工业车辆国际标准得到批准发布,并新承担了4项起重机国际标准的牵头工作。截至目前,我国牵头的起重机和工业车辆国际标准已达到14项。
2021年,物料搬运装备产业专家代表中国出席了ISO/TC96及下属分技术委员会、ISO/TC110及下属分技术委员会的各次系列会议、工作组会议等共计20余次国际标准会议,越来越深度和广泛地参与了物料搬运装备国际标准化工作。在各次会议过程中,中国代表积极发表中国观点、发出中国声音,努力推动将中国技术、中国方案和中国实践融入国际标准,为国际标准化事业的发展,全力贡献了中国力量、发挥了中国作用。国内部分,2021年物料搬运装备专业领域共组织开展了132项国家标准、行业标准、团体标准的制修订工作,并有28项新的国家标准、行业标准和团体标准得到批准发布。
2020年国家标准化管理委员会对110个技术委员会2017—2019年的三年运行管理情况进行了考核评估。在本次考核评估中,全国起重机械标准化技术委员会等11个技术委员会的考核评估结果为一级。
截至2021年12月底,我国起重机械行业发布的现行有效标准311项,其中国家标准206项,机械行业标准105项,2020—2021年更新或新发布34项国家/行业标准。
截至2021年12月底,我国连续搬运机械行业共有现行有效标准82项,其中国家标准14项,机械行业标准68项,2020—2021年更新或新发布8项国家/行业标准。
截至2021年12月底,我国物流仓储机械行业共有现行有效标准26项,其中国家标准10项,机械行业标准16项,2020—2021年更新或新发布9项国家/行业标准。
截至2021年12月底,我国工业车辆行业共有现行有效标准87项,其中国家标准59项,机械行业标准28项,2020—2021年更新或新发布21项国家/行业标准。
以上4个行业2020—2021年更新或新发布标准数量见表2-2。
表2-2 2020—2021年更新或新发布标准数量
由于数字化、信息化、智能化产品在物料搬运装备上的应用越来越广泛,智能化、节能型物料搬运装备逐渐成为市场的追捧热点,并将成为未来智能工厂、自动化码头、智能停车服务中的物料搬运主力军。为引领物料搬运装备智能化和绿色化发展,服务行业科技进步,促进产业结构转型升级,针对智能物流装备、智能机械式停车设备等物料搬运装备开展智能制造和绿色制造关键技术标准体系研究,是完善物料搬运装备标准供给侧体系结构的重要工作内容。
据国家市场监督管理总局统计数据显示,物料搬运装备安全事故多数是发生在使用环节。开展在用物料搬运装备的安全评价和报废标准体系研究,为及时排除物料搬运装备使用的潜在安全危险提供可靠的技术依据,对加强在用物料搬运装备的使用安全,减少物料搬运装备安全事故,具有重要现实意义。2018年,全国起重机械标准化技术委员会已颁布国家标准《铸造起重机报废条件》,该国家标准填补了世界起重机械报废标准的空白,为建立健全物料搬运装备报废标准体系奠定了基础。
为了充分发挥市场在资源配置中的主体作用,增加标准有效供给,2015年国务院印发的《深化标准化工作改革方案》中将“培育发展团体标准”作为一项重要的改革措施。新《中华人民共和国标准化法》第十八条规定“国家鼓励学会、协会、商会、联合会、产业技术联盟等社会团体协调相关市场主体共同制定满足市场和创新需要的团体标准,由本团体成员约定采用或者按照本团体的规定供社会自愿采用”,赋予了团体标准的法律地位。团体标准是国家标准化工作改革的宠儿,也是市场经济时代发展的需要,制定快速响应创新和市场,填补现有国家标准、行业标准和地方标准空白的团体标准,构建国家标准、行业标准、团体标准协同发展的新型标准体系,必将是物料搬运装备标准化工作的重点发展方向。
标准只有得到实施才能发挥效应,才能使标准的修订工作更具科学性、先进性和适用性。起重机械属于特种设备,标准作为特种设备安全技术规范的重要支撑,为提高起重机械产品质量和本质安全性、减少起重机械安全事故发挥了很大的作用。进一步完善标准宣贯的工作机制,加强与地方标准化工作部门以及特种设备检验检测机构的沟通合作,将会更加广泛地传播标准化理念,更加有力地推动标准的贯彻实施,助力物料搬运装备的高质量发展。同时,建立标准实施信息反馈和评估机制,及时掌握标准的实施效益和存在问题,并将反馈信息和评估结果作为标准修订依据,以使标准更具适用性和有效性。
随着经济全球化继续深入发展,标准在国际贸易中的应用越来越频繁,已成为国际经济和科技竞争的重要手段。经过十几年的努力,中国在国际物料搬运装备标准化工作中取得了喜人的成绩,获取到国际标准化工作话语权,并逐步开始主导制定国际标准。然而,在现行有效的对口国际标准中,尚未有中国主导制定的,这对于作为物料搬运装备制造大国的中国来说是远远不够的。因此,需要开展国内外标准体系和标准技术内容的对比分析研究,掌握国际标准体系中的缺失,洞悉国际标准技术内容的结构框架和需要规定的技术指标,提高国际标准提案立项的成功率;同时鼓励企业参与国际标准化活动,积极提出国际标准提案,争取为国际物料搬运装备标准化工作的开展贡献更多中国智慧和力量。
产品设计模块化是指将物料搬运装备上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途、有相同连接要素和可实现互换的标准模块,通过不同模块的相互组合,形成不同类型和规格的设备。模块化设计使得设备易于进行改造和升级,即设计新型物料搬运装备或需要应对不同工况时,只需选用不同模块重新进行组合即可实现。对单件小批量生产的方式可以改换成相当批量规模的组合模块生产,适应用户需求“个性化解决方案”的供货。对小型、轻量、非繁重作业的各种物料搬运装备,减小尺寸、简化结构、降低造价和使用维护费用。
合理的模块化设计,能提高企业生产线通用化程度、降低生产成本、缩短供货周期,适应市场激烈竞争的需求。在设计阶段模块化,也可以明确各设计部门职能,使设计人员可以专注于所负责的模块,配合专人沟通协调,提高设计效率。
现代企业不仅是从事经济活动的基本单位,更是从事生态活动的基本单位。“绿色产品”开发,将产品、用户和环境结合起来,对产品的质量、功能、成本和环境进行并行设计,可提高产品的功能性、可靠性、可维修性、环境友好性等,并可减少材料使用、降低产品成本、减少能源消耗、显著改善企业的社会公共形象。
为了响应国家节能减排政策的号召,建设资源节约型、环境友好型社会的国策,贯彻绿色的发展观,物料搬运装备应该实现轻型化、节能化,通过优化物料搬运装备的生产工艺结构布置以及附加配置来实现生产过程的节能减排,通过改善设备动力系统的能量利用率或采用新能源驱动以实现使用过程中的节能减排。
外观造型与表面涂装都属于人机工程学的范畴,这些因素涉及设备操作安全、作业效率提高、产品直观质量与程度等,是用户可直接感受到的第一印象与质量标准,将有效地促进品牌推广、市场营销。
与大型物料搬运装备应用在专门领域不同,在通用场合使用的搬运装备,具有批量大、用途广的特点。为此,考虑综合效益,应该尽可能使这类装备设计趋于小型化,如降低外形大小、简化结构、减小自重等,以适应各种应用场合,搭配更多的柔性化生产链。在降低使用环境条件的同时,优化人机关系,可以降低该类设备的使用门槛,有助于该行业的设备拥有更广阔的市场空间,在各种领域发挥作用。
物料搬运装备大型化是适应不同情况下任务的必然要求,例如:最大的桥式起重机起重量可达22,000t;最大的门式起重机起重量可达22,000t;最大的浮式起重机起重量达12,000t;履带式起重机最大起重量可达4,000t;采用双小车、双40ft(1ft=0.3048m)箱的80t集装箱起重机;生产率达8,000~10,000t/h的斗轮堆取料机;自动化立体仓库巷道堆垛机最大的运行速度达400m/min;最大的带式输送机宽达3.2m,输送能力为37,500t/h,单机最大的输送距离超过30km等。
专用化是本行业产品技术发展的显著趋势。由于工业生产方式和用户需求的多样性,物料搬运装备的市场不断扩大,设备类型也不断增加。具备特有的功能满足特殊的需要,发挥出最佳的效用,就是专用化的表现。这在大型物料搬运需求的场合尤为明显,例如冶金、核电、造纸、垃圾处理专用起重机,防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加,性能不断提高,物流活动的适应性、系统性、一致性比以往更强。
高效化是伴随着专用化发展趋势的另一种表现。由于工业生产规模不断扩大,产品生产过程中物料搬运费用占比日益增加,促使高效率搬运设备的需求量增长。为配合生产效率,行业内物料搬运装备需要提供更强的搬运能力(具备大起重量、高工作速度),扩展更多灵活的功能,因而会呈现出高效化的趋势。
冻土、高原、沙漠等气候环境具有不同的特点,用于常规环境的运输机械在此类环境使用时,会导致效率降低或无法工作,设计专门的运输机械以适用于此类特定环境,将有效加速国家对此类环境的开发、利用。
物料搬运装备,是机电液一体化技术、自动控制技术、计算机技术以及网络信息技术等的综合产物,实现设备的信息化、自动化、智能化是当今科技的主流。为提高产品的市场竞争力,响应国家的发展观念,迈向工业4.0阶段,物料搬运装备实现智能化是避不开的话题。随着物联网、大数据以及5G等技术的发展,物料搬运装备在智能化方面的表现愈加亮眼,吊具防摇技术、自定位技术、避障技术、群控技术、远程监测与智能维护、无人化智能物流系统,逐渐应用在物流搬运领域,使搬运各环节协调进行,减少人力造成的不确定因素,物流作业效率得到极大提高。
柔性/半柔性制造生产线上的各种自动物料搬运装卸设备,自动化立体仓库库前区中的各种自动物料搬运装卸设备,可精确测位、按照程序起重作业并可自监测、自诊断维护的桥式起重机等都已得到应用。发展趋势是进一步将各种物料搬运系统进行动态模拟仿真,寻求二者相关参数的最佳匹配组合,并将这类自动、智能的设备纳入系统的多级计算机信息控制与管理网络中,更充分发挥其高技术信息化的效能。近年来发展应用的重要成果有:港口散料和集装箱装卸系统、工厂生产搬运装卸自动化系统、自动化立体仓库系统、商业物质配送集散系统、交通运输部门和邮电部门的货物自动分拣与搬运系统等。
自动化技术与计算机技术高度融合,自动化物流搬运装备技术研究主要有四大方向:一是物联网、区块链、大数据、云计算、5G、数字孪生、边缘计算等新一代信息技术在物流装备中的应用;二是穿梭车、堆垛机、移动机器人、智能仓等装备的集成应用;三是运用了新一代信息技术的自动化物流运输装备(如无人车、无人机、智能卡车等)在物流场景(如企业、园区、港口)中的应用;四是自动化物流装备与智能制造的融合应用。
在物料搬运装备单机自动化的基础上,通过计算机把各种物料搬运装备组成一个物料搬运集成系统,通过中央控制室的控制,与生产设备有机结合,与生产系统协调配合。这类设备自动化程度高,具有信息处理功能,可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工,进而向执行机构发出控制指令。这类物料搬运装备还具有较好的信息输入输出接口,实现信息完整、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成,能形成不同机种的最佳匹配和组合,取长补短,发挥最佳效用。以后将重点发展的有工厂生产搬运自动化系统、系统配送集散系统、集装箱装卸搬运系统、货物自动分拣与搬运系统等。
关于自动化物流装备的研究已不再局限于装备本体的软、硬件技术,而是发展到了机器协作、一体化平台的层面,把物流装备纳入工业4.0、智慧城市等领域进行整体考虑和规划,交叉学科、交叉领域的研究越来越多。
随着工业4.0的变革,自动化物流装备已不局限于物流行业,而是越来越多地融入智慧供应链体系,在智慧化平台、数字化运营、自动化作业等智慧供应链的各个层面发挥作用。与此同时,自动化物流装备和技术已开始由产品提供向技术服务转型,助力企业供应链全要素的互联互通和高效协同,以实现企业供应链与物流的全面升级,促进国家统一大市场形成。