隨著現(xiàn)代物流行業(yè)和倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的發(fā)展，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)因其存取貨物的高效性而在各行各業(yè)均得到了廣泛應(yīng)用。本文主要分析了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域的專利文獻(xiàn)，對(duì)申請(qǐng)量隨時(shí)間的變化、申請(qǐng)人地域分布和自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的關(guān)鍵技術(shù)分布進(jìn)行了展示；對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的技術(shù)主題構(gòu)成、取得的技術(shù)效果進(jìn)行了功效分析；繪制了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵申請(qǐng)人核心專利的技術(shù)路線圖。

一、概述

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)稱“立體倉(cāng)庫(kù)”，一般是指采用高層貨架來(lái)儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。其利用立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)高層合理化，存取自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)便化。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主體由貨架、巷道式堆垛機(jī)、出/入庫(kù)輸送機(jī)系統(tǒng)、出入庫(kù)工作臺(tái)及周邊系統(tǒng)組成。
從全球范圍來(lái)看，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用最早的國(guó)家是美國(guó)（1953年），而日本是應(yīng)用最廣的國(guó)家。在第一階段的傳統(tǒng)物流時(shí)代，以叉車運(yùn)貨、輸送帶出入庫(kù)為特點(diǎn)，但該種方式效率較低，難以滿足較大的儲(chǔ)存需求。進(jìn)入第二階段的自動(dòng)化物流時(shí)代，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)配合自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車（AGV）使用，極大地節(jié)省了人力，但該種模式前期投入較大，對(duì)于一些小型企業(yè)難以推廣應(yīng)用。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，物流行業(yè)也迎來(lái)了智能化時(shí)代，倉(cāng)儲(chǔ)管理及識(shí)別設(shè)備的智能升級(jí)進(jìn)一步提高了存取貨物的效率。物流行業(yè)的發(fā)展階段，如圖1。

我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的研究與應(yīng)用主要經(jīng)歷了四個(gè)階段：1975～1985年為起步階段，1973年開(kāi)始研制第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，該系統(tǒng)1980年投入運(yùn)行，但受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制，應(yīng)用非常有限；1985～1995年為初步發(fā)展階段，通過(guò)引進(jìn)吸收，研制了基于PLC控制的立體庫(kù)系統(tǒng)的第二代技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到醫(yī)藥、化工、機(jī)械、煙草等，市場(chǎng)應(yīng)用超過(guò)200套；1995～2005年為高速發(fā)展階段，以聯(lián)想電腦公司自動(dòng)化物流系統(tǒng)為起點(diǎn)，基于激光測(cè)距的第三代技術(shù)得到全面應(yīng)用。這一時(shí)期立體倉(cāng)庫(kù)得到了廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)保有量每年平均有40套左右增長(zhǎng)，約500套左右（此時(shí)1990年前建設(shè)的項(xiàng)目已基本拆除）；2005年以后是成熟應(yīng)用階段，每年市場(chǎng)需求平均達(dá)到90套左右。目前我國(guó)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，并進(jìn)入大量應(yīng)用階段。其技術(shù)水平與先進(jìn)國(guó)家的差異主要在于高速性能、工藝可靠性等方面。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷經(jīng)40年，開(kāi)始步入快速發(fā)展階段。我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展歷程，如圖2。

我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。目前已經(jīng)投入應(yīng)用的行業(yè)主要有煙草、醫(yī)藥、連鎖零售、機(jī)械制造、汽車、食品、軍隊(duì)系統(tǒng)、電子商務(wù)等，此外在化工、航空航天、電子、圖書(shū)、配送中心、機(jī)場(chǎng)、港口等領(lǐng)域也有較為廣泛應(yīng)用。我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用領(lǐng)域，如圖3。

二、專利分析

1.確定技術(shù)分支

通過(guò)閱讀相關(guān)資料，可將自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)做技術(shù)分支如下，其中高層貨架按構(gòu)造分為固定式和移動(dòng)式。固定式貨架又可以分為：
（1）單元貨格式：每層貨架都是由同一尺寸的貨格組成，貨格開(kāi)口面向貨架之間的通道，裝取貨機(jī)械在通道中行駛并能對(duì)左、右兩邊的貨架進(jìn)行裝、取作業(yè)。貨架以兩排為一組，組間留有通道。這種倉(cāng)庫(kù)通道寬度較大，面積利用率低（約為60%），空間利用率較高。
（2）貫通式貨架倉(cāng)庫(kù)：—種密集型的倉(cāng)庫(kù)。這種貨架獨(dú)特之處在于，每層貨架的每一列縱向貫通，像一條條隧道，隧道中能依次放入貨物單元，使貨物單元排成一列。
（3）重力式貨架結(jié)構(gòu)一端高一端低，使貫通的通道成一定坡度。在每層貨架底部安裝滑道、輥道或在貨物單元裝備（如貨箱、托盤）底部安裝輪子，則貨物單元便可在其自身重力作用下沿坡道高端自動(dòng)向低端運(yùn)動(dòng)。
貨架也可水平安裝而不需坡度，在行走機(jī)構(gòu)推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)到另一端。這種立體倉(cāng)庫(kù)主要優(yōu)點(diǎn)是：貨架全部緊密排列，倉(cāng)庫(kù)平面利用率和容積利用率可大幅度提高，可達(dá)90%。只在高低兩端進(jìn)行作業(yè)，大大節(jié)省了設(shè)備和機(jī)械運(yùn)行消耗，嚴(yán)格實(shí)行貨物的先進(jìn)先出，有效防止貨物滯留。
（4）自動(dòng)化貨柜式：自動(dòng)化柜式立體倉(cāng)庫(kù)是小型可移動(dòng)的封閉式立體倉(cāng)庫(kù)，由柜外殼、控制裝置、操作盤、儲(chǔ)物箱及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其主要特點(diǎn)是小型化、輕量化、智能化，尤其是封閉性強(qiáng)，有很強(qiáng)的保密性。適合于貴重的電子元件、貴金屬、首飾、資料文獻(xiàn)、檔案材料、音像制品、證券票據(jù)等的儲(chǔ)存。
在貨架之間存取貨物的巷道式堆垛機(jī)可以按結(jié)構(gòu)分為單立柱式和雙立柱式。
在儲(chǔ)存地點(diǎn)和裝卸貨地點(diǎn)的出入庫(kù)系統(tǒng)有天車、叉車、軌道穿梭車、自動(dòng)引導(dǎo)車或拆碼垛機(jī)器人等設(shè)備搬運(yùn)貨物。
自動(dòng)控制系統(tǒng)是協(xié)調(diào)控制立體倉(cāng)庫(kù)中的各個(gè)設(shè)備配合運(yùn)行的核心系統(tǒng)，有的倉(cāng)庫(kù)需要配合相應(yīng)的訂單需求進(jìn)行管理，因而也需要配備倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。
此外，根據(jù)分揀或分類需求，有的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)還配備有自動(dòng)分揀、自動(dòng)識(shí)別以及存儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的技術(shù)主題構(gòu)成，如表1。

2.檢索范圍

本文在中國(guó)專利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（CNABS）和世界專利文摘庫(kù)（SIPOABS）中，對(duì)與立體倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域相關(guān)且已經(jīng)收錄并公開(kāi)的專利文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索，采用該領(lǐng)域的分類號(hào)b65g1/+及申請(qǐng)人作為檢索入口，篩選從1965年1月1日至2017年12月31日的國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)（注：相關(guān)著錄項(xiàng)目信息為由Incopat數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)出）。

3.全球?qū)＠暾?qǐng)的年度狀況分析

經(jīng)過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)，全球范圍內(nèi)關(guān)于立體倉(cāng)庫(kù)的專利申請(qǐng)共計(jì)2170項(xiàng)，其中向中國(guó)專利局提交的國(guó)內(nèi)申請(qǐng)為806項(xiàng)。由圖4可見(jiàn)，國(guó)外自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展從1965年開(kāi)始，每年均有一定數(shù)量的相關(guān)專利申請(qǐng)，到1985年以前，世界范圍內(nèi)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的專利申請(qǐng)量不大，自1985年以后，向中國(guó)專利局提交的申請(qǐng)量出現(xiàn)并保持平穩(wěn)的較低水平，此期間全球范圍內(nèi)的技術(shù)發(fā)展處于萌芽期。1999年至2009年，隨著專利申請(qǐng)量的逐漸增加，進(jìn)入慢速增長(zhǎng)期，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的數(shù)量也有了較明顯提升；2009年以后，隨著技術(shù)發(fā)展，全球及國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)量均呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的勢(shì)態(tài)。
各國(guó)技術(shù)的發(fā)展隨時(shí)間的變化也是不同的，如圖5。在早期，德國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、日本為該領(lǐng)域技術(shù)較大的申請(qǐng)國(guó)。

但是，德國(guó)、日本和美國(guó)的申請(qǐng)量隨著時(shí)間變化呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，自1981年以后，中國(guó)的申請(qǐng)量逐年增加，并且在2010年以后占到全球自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)領(lǐng)域中申請(qǐng)量的一半，是技術(shù)研究的活躍地區(qū)。
由該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的時(shí)間和地域分布特征可以總結(jié)得出自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域的發(fā)展歷程：一方面，從世界范圍看，該領(lǐng)域在上世紀(jì)60年代就已起步，研究較多的地區(qū)集中在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，在2000年左右，技術(shù)相對(duì)成熟的外國(guó)公司開(kāi)始在中國(guó)遞交專利申請(qǐng)并開(kāi)拓在中國(guó)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的相關(guān)業(yè)務(wù)；另一方面，該領(lǐng)域中國(guó)早期的專利申請(qǐng)量較少，隨著近年來(lái)該領(lǐng)域相關(guān)的中小型企業(yè)迅速萌生和發(fā)展，對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)增多，衍生了大量自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)， 使得2005年之后中國(guó)國(guó)內(nèi)提交的專利申請(qǐng)開(kāi)始增多，并逐漸在近年成為申請(qǐng)主體。經(jīng)過(guò)分析，此番專利申請(qǐng)的地域分布演變趨勢(shì)與時(shí)代背景相呼應(yīng)：早期西方發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)較先進(jìn)，而中國(guó)經(jīng)濟(jì)在近年來(lái)開(kāi)始起步并逐漸發(fā)展繁榮。另外，該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)的此消彼長(zhǎng)還可能是因?yàn)樽詣?dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)核心技術(shù)較簡(jiǎn)單，國(guó)外的研究已經(jīng)趨于成熟完善，或其研究重心開(kāi)始向其他功能轉(zhuǎn)移。在中國(guó)范圍內(nèi)來(lái)說(shuō)，雖然數(shù)據(jù)表明早在1981年左右國(guó)內(nèi)的該領(lǐng)域技術(shù)人員就已經(jīng)涉足立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)，但此時(shí)關(guān)于該領(lǐng)域技術(shù)的研究并不普遍，且集中于孤立的個(gè)人，而直到2005年以后專利申請(qǐng)量才開(kāi)始逐漸增加。

4.國(guó)外專利的技術(shù)分析

核心專利的研究分析能夠快速掌握行業(yè)研究的重點(diǎn)方向，能夠?yàn)槠髽I(yè)規(guī)劃發(fā)展方向提供幫助。核心專利的判定方法通常有兩種：一種是利用被引證的頻次來(lái)判定，被引頻次越高說(shuō)明該專利的技術(shù)含量越高；另外一種是利用同族專利數(shù)量來(lái)判定，同族專利是申請(qǐng)人為了擴(kuò)大技術(shù)的保護(hù)范圍，就同一專利技術(shù)在不同的國(guó)家和地區(qū)產(chǎn)權(quán)組織重復(fù)申請(qǐng)，從而形成一個(gè)專利族群，同族專利數(shù)量越大說(shuō)明專利技術(shù)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值越高。
由以上分析可知，美國(guó)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域起步較早，通過(guò)研究其被引用頻次較高的專利文獻(xiàn)可知，其核心技術(shù)分布較為全面，涉及到高層貨架、堆垛機(jī)、出入庫(kù)系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)等方面。其中，高層貨架方面的改進(jìn)點(diǎn)主要涉及如何提高高層貨架的穩(wěn)定性，堆垛機(jī)方面的改進(jìn)點(diǎn)主要涉及升降裝置及貨叉伸縮裝置，出入庫(kù)系統(tǒng)方面的改進(jìn)主要涉及出入庫(kù)設(shè)備和貨架相對(duì)位置的布置，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高效的路徑規(guī)劃提供硬件準(zhǔn)備。美國(guó)核心專利技術(shù)涉及的主題，如圖6。

在美國(guó)之后，德國(guó)在該領(lǐng)域的申請(qǐng)量也逐漸增加，申請(qǐng)量較大的公司有4家，分別是DEMAIC、SIEMENS、KEURO和SSI。其中DEMAIC公司被引頻次最高的一項(xiàng)專利涉及一種三維自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)，包括至少一對(duì)平行設(shè)置的層疊置架和多個(gè)移取每層貨物的引導(dǎo)穿梭車，利用該種裝置能夠通過(guò)自動(dòng)尋址技術(shù)實(shí)現(xiàn)存取自由，提高了工作效率。SIEMENS公司被引頻次較高的一項(xiàng)專利涉及一種立體倉(cāng)庫(kù)物品存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其通過(guò)起重機(jī)或吊裝設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在分配節(jié)點(diǎn)之間的托盤箱交換，輸送車無(wú)需停止即可以實(shí)現(xiàn)托盤取放，具有較高的存取效率。KEURO公司的核心專利和SIEMENS公司的上述專利有異曲同工之妙，該系統(tǒng)的運(yùn)送車從可訪問(wèn)的位置運(yùn)動(dòng)到儲(chǔ)物架過(guò)程中，可同時(shí)進(jìn)行起重機(jī)或升降機(jī)的重新定位，以保證運(yùn)送車到位時(shí)，存儲(chǔ)盒剛好升降到位，無(wú)需等待時(shí)間，存取效率較高。而SSI公司的核心專利則涉及到一種托盤搬運(yùn)裝置。該裝置結(jié)合自動(dòng)化貨架使用，貨架具有傳感器裝置來(lái)檢測(cè)是否有托盤到位，通過(guò)控制閉鎖裝置將到位的托盤鎖定，防止其貨架搖晃時(shí)托盤脫落。此外，該裝置還具有檢測(cè)托盤空載/滿載的裝置，以實(shí)現(xiàn)空托盤的收集和回收利用。德國(guó)核心專利技術(shù)涉及的主題，如圖7。

關(guān)于日本相關(guān)技術(shù)的研究，參照Incopat數(shù)據(jù)庫(kù)中專利文獻(xiàn)的被引頻次進(jìn)行排序，篩選出關(guān)鍵申請(qǐng)人大福公司和村田機(jī)械株式會(huì)社在該領(lǐng)域的高被引頻次專利申請(qǐng)，分別列舉出被引頻次最高的專利申請(qǐng)，見(jiàn)表2和表3。

大福公司成立于1937年，始終致力于物料搬運(yùn)技術(shù)與設(shè)備的開(kāi)發(fā)和研究。將倉(cāng)儲(chǔ)、搬運(yùn)、分揀和管理等多種技術(shù)綜合為最佳、最理想的物料搬運(yùn)系統(tǒng)，提供給了全世界各行各業(yè)的廣大用戶。
上述被引頻次最高的專利申請(qǐng)均集中在日本、美國(guó)、德國(guó)、歐專局以及世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織，同時(shí)都具有大量的同族專利，從而看出這兩家企業(yè)的申請(qǐng)質(zhì)量較高，專利技術(shù)研發(fā)的連續(xù)性較好，在不斷改進(jìn)發(fā)展的同時(shí)也很好地進(jìn)行了加新維護(hù)；另一方面，借助對(duì)本領(lǐng)域核心技術(shù)的掌控，不斷向技術(shù)開(kāi)發(fā)市場(chǎng)潛力較大的其他國(guó)家進(jìn)行專利保護(hù)申請(qǐng)，從而占據(jù)其他國(guó)家的技術(shù)市場(chǎng)，這些是大公司專利戰(zhàn)略的重要特征之一。圖8為日本大福和村田的核心專利的技術(shù)內(nèi)容。

由圖8可見(jiàn)，核心專利主要集中于1990至2015年，大福公司主要針對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的高層貨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究和全面的專利布局，村田機(jī)械株式會(huì)社則以大福公司較少涉獵的關(guān)于巷道式堆垛設(shè)備為切入點(diǎn)，在技術(shù)上進(jìn)行了深入的細(xì)化和持續(xù)的發(fā)展。但兩個(gè)公司均在出入庫(kù)系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)方面進(jìn)行了相關(guān)的研究，并取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。這一方面是因?yàn)槌鋈霂?kù)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中提高存取效率的關(guān)鍵技術(shù)，另一方面也說(shuō)明如何提高自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的存取效率是該領(lǐng)域持久關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

5.國(guó)內(nèi)專利技術(shù)分析

國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的研究起步較晚，從國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人類別分析，77%為企業(yè)類型的申請(qǐng)人，這主要和立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用價(jià)值相關(guān)，其可以為許多有倉(cāng)儲(chǔ)需求的企業(yè)解決大批量貨物入庫(kù)、儲(chǔ)存、出庫(kù)的問(wèn)題，也能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省人力和成本，因此大部分的企業(yè)都有意愿投入精力和成本去進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，并申請(qǐng)專利進(jìn)行布局。相比之下，科研單位、高校類型的申請(qǐng)人占比較少，這是因?yàn)閷W(xué)院派更注重的是理論層面技術(shù)的研發(fā)，而自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在此方面涉及較少，因而其對(duì)應(yīng)的專利申請(qǐng)量則較少。而上述企業(yè)大多分布在長(zhǎng)三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較迅速的地區(qū)，比如江蘇、廣東、上海、浙江等，環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)中山東地區(qū)也占據(jù)了較多的比例。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)密不可分，也由于其廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值而吸引了較多企業(yè)在此方面尋求技術(shù)的突破。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人類型及地域分布圖，如圖9。

在各類申請(qǐng)人中，申請(qǐng)量最大的是南京音飛儲(chǔ)存設(shè)備股份有限公司，這是一家專業(yè)從事倉(cāng)儲(chǔ)貨架生產(chǎn)和銷售的公司，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的倉(cāng)儲(chǔ)貨架供應(yīng)商之一，公司主要產(chǎn)品包括自動(dòng)化立體庫(kù)系統(tǒng)集成、立體庫(kù)高位貨架、閣樓式貨架、特種貨架和一般貨架。公司在南京、溧水、天津建有三大生產(chǎn)基地，生產(chǎn)規(guī)模在全國(guó)同行業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。公司注重技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量管理及控制，擁有17項(xiàng)發(fā)明及實(shí)用新型專利、6項(xiàng)軟件專利、2項(xiàng)國(guó)標(biāo)、16項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，6種產(chǎn)品被認(rèn)定為江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品。
其次是貴陽(yáng)普天物流技術(shù)有限公司，由原郵電部于1970年籌建，隸屬于中國(guó)普天信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司。公司經(jīng)過(guò)40多年的持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展，目前成為國(guó)內(nèi)規(guī)模較大、最早從事物流系統(tǒng)規(guī)劃，物流技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、服務(wù)、培訓(xùn)以及總集成服務(wù)的物流技術(shù)裝備專業(yè)企業(yè)。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于郵政、煙草、圖書(shū)、醫(yī)藥、海關(guān)及軍隊(duì)等物流行業(yè)。
排名第三位的是北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院，成立于1958年，國(guó)內(nèi)首先研究立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，由原機(jī)械工業(yè)部直屬的國(guó)家起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)技術(shù)，歸口研究所發(fā)展成為集科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試、工程承包、檢驗(yàn)檢測(cè)、咨詢監(jiān)理服務(wù)等為一體的國(guó)有科技型企業(yè)，隸屬于世界500強(qiáng)企業(yè)中國(guó)機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司。在物流倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域涉及到的技術(shù)有堆垛機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)、總線驅(qū)動(dòng)技術(shù)、物流配送中心仿真分析技術(shù)、液壓油路控制及鏈條輸送機(jī)、電子標(biāo)簽揀選技術(shù)、集成化物流監(jiān)控和管理系統(tǒng)、揀選輸送機(jī)控制技術(shù)、高價(jià)區(qū)調(diào)度技術(shù)、電子標(biāo)簽揀選技術(shù)等。

國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人排名及技術(shù)主題分布，如圖10。進(jìn)一步分析國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)所涉及到的技術(shù)主題，其中出入庫(kù)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)方面的申請(qǐng)量較多，這與國(guó)際上的技術(shù)主題分布趨勢(shì)是吻合的。一方面，這兩項(xiàng)是該領(lǐng)域技術(shù)含量相對(duì)較高的部分；另一方面，這兩方面也是提高立體倉(cāng)庫(kù)空間利用率和存取貨效率的關(guān)鍵技術(shù)方向。高層貨架和巷道式堆垛機(jī)是申請(qǐng)量中等的主題，這兩方面是立體倉(cāng)庫(kù)中較為傳統(tǒng)的技術(shù)主題，自起源到發(fā)展至今，其技術(shù)水平已經(jīng)相對(duì)較為成熟，技術(shù)難點(diǎn)也大多被攻克，因此企業(yè)投入的研發(fā)力度相對(duì)較小。而倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)和周邊設(shè)備（如分揀、識(shí)別等）占比最少，這與該類技術(shù)主題的自主性較多有關(guān)，許多根據(jù)企業(yè)個(gè)性定制的立體倉(cāng)庫(kù)會(huì)根據(jù)其訂單需求而進(jìn)行相應(yīng)的管理，這對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)前期投入成本較大，通常大型公司有能力去進(jìn)行相應(yīng)的投資與開(kāi)發(fā)，由于受目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的局限，此類技術(shù)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)也是后續(xù)研究可以攻克的方向。此外，這兩個(gè)主題中涉及到的信息識(shí)別技術(shù)與傳動(dòng)技術(shù)，是自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的高新技術(shù)。然而，令人遺憾的是，我國(guó)到目前為止這一部分絕大多數(shù)采用的是進(jìn)口。這一方面是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，但另一方面也說(shuō)明我國(guó)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展還處于初級(jí)階段。如何在這一方面取得突破，將是未來(lái)發(fā)展的著力突破點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)量及技術(shù)主題隨時(shí)間也是有演變規(guī)律的，由圖11可見(jiàn)，雖然國(guó)內(nèi)技術(shù)于上世紀(jì)90年代就已經(jīng)起步，但是相關(guān)專利的申請(qǐng)于2005年左右才出現(xiàn)，之后在2013年的申請(qǐng)量達(dá)到最高值，之后略有下降，但仍保持在一個(gè)相對(duì)較高的水平。其中，早期的技術(shù)中主要涉及高層貨架和倉(cāng)庫(kù)管理及自動(dòng)控制技術(shù)主題，這之后出入庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)申請(qǐng)量較多，這是因?yàn)槌鋈霂?kù)系統(tǒng)是聯(lián)系儲(chǔ)存用高層貨架和系統(tǒng)整體調(diào)度的自動(dòng)控制系統(tǒng)的紐帶，其設(shè)計(jì)的技術(shù)細(xì)分也比較多，比如天車、叉車、輸送帶、AGV、RGV以及拆碼垛機(jī)器人等等。但是，由此技術(shù)主題的分布也可以看出，雖然各個(gè)分支均有涉及，但在某一階段內(nèi)沒(méi)有一個(gè)持續(xù)研發(fā)的技術(shù)延續(xù)性，難以形成完整的技術(shù)發(fā)展鏈條，因而整體呈現(xiàn)量大而不強(qiáng)的特點(diǎn)。
不同的技術(shù)主題中的關(guān)鍵技術(shù)手段，所能達(dá)到的技術(shù)效果也是各有特點(diǎn)的。比如，出入庫(kù)系統(tǒng)對(duì)于提高存取效率的意義就十分重大，且隨著近年來(lái)智能化的發(fā)展，也為出入庫(kù)系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)一步突破提供了助力。通過(guò)規(guī)劃出入庫(kù)系統(tǒng)的移動(dòng)路徑，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能控制，對(duì)于大批量、多樣化、個(gè)性化的自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)意義重大。
自動(dòng)控制系統(tǒng)也具有異曲同工之妙，只是其相對(duì)于出入庫(kù)系統(tǒng)而言，無(wú)需進(jìn)行路徑規(guī)劃等動(dòng)作要求的滿足，更加關(guān)注整體系統(tǒng)中的調(diào)度，因而在存取效率和智能化方面具有較多的貢獻(xiàn)，同時(shí)兼顧系統(tǒng)的易用性。由圖12可見(jiàn)，對(duì)于高層貨架而言，研究者主要攻克的是如何提高其存儲(chǔ)能力，提高空間利用率，同時(shí)可以方便貨物的存取，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。智能化、提高空間利用率、提高存取效率是研發(fā)者永恒的追求。國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)的技術(shù)功效圖，如圖12。

三、結(jié)論

本文對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的專利技術(shù)進(jìn)行分析和整理，重點(diǎn)關(guān)注了該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及主要申請(qǐng)人的研發(fā)側(cè)重等信息，明確了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域的發(fā)展概況和明晰了該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
1.國(guó)外自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展從1965年開(kāi)始，每年均有一定數(shù)量的相關(guān)專利申請(qǐng)，到1985年以前全球范圍內(nèi)的技術(shù)發(fā)展處于萌芽期。隨著專利申請(qǐng)量的逐漸增加，進(jìn)入緩慢增長(zhǎng)期，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的數(shù)量也有了較明顯的提升；2009年以后，全球及國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)量均呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的勢(shì)態(tài)。
2.在早期，德國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、日本等為該領(lǐng)域技術(shù)較大的申請(qǐng)來(lái)源國(guó)，自1981年以后，中國(guó)的申請(qǐng)量逐年增加，并且在2010年以后能夠占到全球自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)領(lǐng)域中申請(qǐng)量的一半，是技術(shù)研究的活躍地區(qū)。
3.美國(guó)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域起步較早，其核心技術(shù)分布較為全面，涉及到高層貨架、堆垛機(jī)、出入庫(kù)系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)等方面。德國(guó)在該領(lǐng)域申請(qǐng)量比較大的公司有4家，分別是DEMAIC、SIEMENS、KEURO和SSI。通過(guò)分析日本的大福公司和村田公司在該領(lǐng)域的高被引頻次專利申請(qǐng)可知，大福公司主要針對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的高層貨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究和全面的專利布局，村田公司則以大福公司較少涉獵的關(guān)于巷道式堆垛設(shè)備為切入點(diǎn)，在技術(shù)上進(jìn)行了深入的細(xì)化和持續(xù)的發(fā)展。
4.國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的研究起步較晚，77%為企業(yè)類型的申請(qǐng)人，企業(yè)大多分布在長(zhǎng)三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較迅速、輕工業(yè)密集的地區(qū)。雖然國(guó)內(nèi)技術(shù)于上世紀(jì)90年代就已經(jīng)起步，但是相關(guān)專利的申請(qǐng)于2005年左右才出現(xiàn)，之后在2013年的申請(qǐng)量達(dá)到最高值，之后略有下降，但仍保持在一個(gè)相對(duì)較高的水平。早期技術(shù)中主要涉及高層貨架和倉(cāng)庫(kù)管理及自動(dòng)控制技術(shù)主題，之后關(guān)于出入庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的申請(qǐng)量較多，雖然各個(gè)分支均有涉及，但在某一階段內(nèi)沒(méi)有一個(gè)持續(xù)研發(fā)的技術(shù)延續(xù)性，難以形成完整的技術(shù)發(fā)展鏈條，因而整體呈現(xiàn)量大而不強(qiáng)的特點(diǎn)。
5.目前我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)還存在產(chǎn)品規(guī)格單一、工藝水平落后、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)落后、產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)水平低等明顯劣勢(shì)，傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級(jí)和關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)迫在眉睫，比如開(kāi)發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的AGV、機(jī)械手等，也將成為今后發(fā)展的方向。此外，隨著物流業(yè)朝著規(guī)模化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展也是我國(guó)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，但這是一門涉及多學(xué)科、多行業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)工程。
6.隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，為了應(yīng)對(duì)產(chǎn)能提高、利潤(rùn)率進(jìn)一步下降的競(jìng)爭(zhēng)格局，企業(yè)將走向?qū)I(yè)化的分工，如專業(yè)的堆垛機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、專業(yè)的輸送機(jī)生產(chǎn)企業(yè)、專業(yè)的系統(tǒng)集成商等，因此小而弱的企業(yè)將面臨嚴(yán)重的生存危機(jī)。同時(shí)，隨著中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大，世界各國(guó)集成商的業(yè)務(wù)重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到中國(guó)，要在未來(lái)的物流裝備市場(chǎng)擁有一席之地，企業(yè)創(chuàng)新是必由之路。