【凯乐士】凯乐士FWS 四向穿梭车背后的英雄竟然是它？

总所周知，凯乐士FWS（四向穿梭车）是一款划时代的创新型物流机器人产品，突破了料箱堆垛机以及多层直线穿梭车等料箱存取系统在自主调度、路径优化、系统效率、空间限制等方面的瓶颈，奠定了凯乐士科技在智能箱式存取解决方案领域的领导者地位。

凯乐士FWS四向穿梭车如此受欢迎的背后却有着惊人的发现！

FWS四向穿梭车不仅要有强健的体魄，还得有聪明智能的“神经中枢”—调度算法！

和传统存取设备不同的是，FWS四向穿梭车提出创新型的立库平面--“层”概念。这种创新的背后关键是调度算法，它通过MFC软件对存取系统的小车进行任务指派、调度协同和路径交通管制以及动态管理，既完美解决了存取效率的问题，又能灵活调整作业路径和小车调配，解决传统多层穿梭车在提升机上的瓶颈问题。

究竟四向穿梭车的调度算法如何解决同层多车时车辆路径规划和避让的问题呢？针对这些，凯乐士科技调度系统研发负责人徐工在本专题中进行了详细的解答。

Q1： 凯乐士自成立便选择了提供穿梭车系统中复杂度更高、难度更大的四向穿梭车系统，其中，四向穿梭车调度算法内“同层多车”的概念很领先，究其背后，该技术概念是在怎样的情况下提出来的？

徐工：在FWS四向穿梭车出现之前，传统的多层穿梭车可处理大流量的需求，它要求在每一层每个巷道都要有一台车，确保车辆本身没有路径的重叠或交叉的情况下来进行作业，但这会造成设备数量很多，成本造价也会相对较高。在此基础上，我们在四向穿梭车调度领域内提出了关于“同层多车”的概念，满足在大流量作业前提下的灵活调度。

凯乐士 “同层多车”概念的提出，打破了“固定分区”模式，小车能跨越到其他有需要的区域作业。同时小车的数量是可以灵活配置的，车与车之间具备相互替代性，小车配置更加灵活。

在同一层货架内，就产生了四向穿梭车不同场景下的避让模式，一种是初始规划时就采取了避免车路径交叉模式，另一种是当初始规划执行过程中，面临意外交叉时，车与车之间的有效避让模式。

在场地适应度上，FWS四向穿梭车可以4个方向移动，其适应场地的灵活性大大增加，有些不规则的场地的空间也可以得到充分利用。一方面可以大幅度提升空间利用率，另一方面，在许多老旧仓库改造中，四向穿梭车具有更高的适应能力。

Q2：四向穿梭车调度算法内同层多车的技术和传统的巷道存取技术相比又有哪些优势，解决了哪些问题？

徐工：巷道存取技术，其本身设备的作业效率是固定的，仓库货位和高度的增加，该巷道存取设备的效率并未得到提升。只有扩大场地，增加巷道和巷道设备，才能提升仓库作业效率。因此这种方法也会增加相应的成本。

四向穿梭车系统通过跨巷道功能，将巷道与提升机“解绑”，使得传统穿梭车面临的瓶颈问题迎刃而解。也就是说，四向穿梭车系统可完全按照客户作业流量来配置小车，尽可能降低车辆闲置情况，提升小车稼动率。

为了避免同区域多车作业冲突率较高而影响到效率，所以我们特别添加了动态分区的概念，根据任务实时分布情况，改变区域的范围，在动态区域内一区多车让车辆之间可以干涉减少，满足作业分配需求，提高小车的稼动率，以此达到更优解。

所以四向穿梭车系统在高效智能调度算法的支持下，它既适合低流量、高密度的存储，也适合高流量、高密度存储拣选；四向穿梭车车与车之间相互替代和备份，是客户现有需求的最佳解决方案。在不影响客户现有业务工程情况下，实现柔性化改造， 同时根据现场灵活添加/删减设备，配置相当灵活。而其他方案要么是受制于本身设备处理能力，要么是因为设备处理能力过高处理低流量作业时就是一种浪费。相比之下，四向穿梭车系统都更有整体成本优势。

Q3：四向穿梭车依靠调度算法形成的仓储智能化解决方案的先进性，是如何体现的？

徐工：凯乐士一直坚信，坚持顶尖企业标准的中国企业，将会在世界市场有卓越表现。在凯乐士成功实施的600多个项目的背后，依靠的是我们大量实战项目的数据积累、多场景长期浸润的深厚功力、全线软硬件设备研发能力。

从规划层面：前瞻性智能产线规划设计，使得设备布局灵活性强，根据不同库房结构可灵活调整，依靠调度算法支持，规划项目区域出库爆发能力强，穿梭车可分区支援，集中出库作业。

凯乐士调度系统：拥有独立的知识产权和软件著作权

从软件层面，我们在研发调度系统时，设计算法、互相讨论、研发测试至项目应用都一丝不苟。尤其在智慧化浪潮下，凯乐士作为业内较早成立人工智能研究院的企业之一，核心技术的成长与其人工智能和算法的研究密不可分。目前，MFC调度算法能调度多达500台的穿梭车。至今，凯乐士人工智能团队已开发完成“基于货到人的订单处理方法及系统、穿梭车动态分区、多层穿梭车任务分配方法”等相关自主专利。

Q4：依靠领先的调度算法，在实际项目应用中是否遇到过难题挑战？项目最终效果如何，请举例？

徐工：凯乐士深谙客户场景需求，尤其在定制化解决方案的能力、核心设备的研发和制造能力，软件开发、调度算法能力上我们拥有深厚的功底，但是挑战还是有的。

一般来说，成熟的调度算法拥有一定的通用性。但由于不同行业、应用、环境等差异，项目的落地实施上少不了特殊细节的定制化。面对这样的问题，凯乐士尤为擅长。单从项目中仓库的布局来说，不同的仓库布局会有不同的挑战点，有的作业路径和轨迹设计的标准不统一，有的路径中途断开不连贯等。因此在算法实际应用时，我们会根据现场进行参数的细微调整，这个二次开发的定制化过程将会结合了客户生产工艺及作业要求。

在机械制造领域内，东莞怡和达华南智能制造新工厂就采用了凯乐士FWS箱式四向穿梭车系统用于配套智能仓储系统。该项目设备采用了112台凯乐士自主研发的密集存取机器人 FWS四向穿梭车，这对于调度系统是一个不小的挑战，涉及到的订单管理与路线优化算法非常复杂。

目前该项目已于2021年上线使用，通过实践证明，依靠“同层多车”的调度算法，四向穿梭车系统的运营相当稳定，同时配合我们多次优化迭代，系统路径冲突相对比较稳定，没有太多路径冲突的风险。满足了仓储中心SKU种类复杂且量多的问题，高效实现料箱出入库，配合分拣系统大大缓解了库外工作站的压力，降低了库外输送分拣系统的成本。

全场景应用：四向三维空间行驶，跨巷道作业使用不各类仓库类型

高度柔性化：配合客户需求，灵活改变布局

高度性价比：穿梭车利用率高，没有资源浪费

超级电容供电：寿命长、充电快、更节能

整体可靠性：避免单点故障引起停机，穿梭车间可随时互相备份）

Q5：未来，凯乐士在软件及调度系统方面有何技术储备和发展计划？

徐工：伴随着仓储物流机器人行业的迅猛发展，市场专业化和细分度提高，软件及调度系统的开放度和系统接口的标准化等挑战不容忽视。目前市面上缺乏的是能适配各家设备的通用接口。

而当机器换人成为趋势，在仓储物流中机器人集群及自动化设备在未来扮演着“主力军”角色。所以，中心软件指挥体系和调度逻辑显得尤为重要，它能无缝对接并控制市场上不同类型、不同厂家、不同功能的自动化物流装备。通过这个超大规模机器人调度与控制系统串联出仓库从收货、发货到订单管理等整体作业，以此实现未来仓储物流智能化全景。

值得高兴的是，凯乐士已与清华大学开展技术合作，未来将开发出更强大的算法技术。凯乐士正是基于全场景下软硬件的深厚基础，结合600多个成功案例，研究出现在的调度算法和软件系统，处于行业领先水平。相信不久，这种多军种指挥作战的指挥体系和指挥软件将和大家见面。