最近幾年，隨著國內(nèi)肉食品加工和速凍食品的市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，正大集團(tuán)旗下正大食品對(duì)食品冷鏈物流的需求不斷增加。

　　2017年初，由北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所(以下簡稱“北自所”)承建的正大食品多個(gè)自動(dòng)化冷庫以及冷鏈物流系統(tǒng)在吉林、湛江、南通、徐州、襄陽等地陸續(xù)投入使用。其中，吉林正大食品有限公司(以下簡稱“吉林正大”)的冷鏈物流系統(tǒng)建設(shè)投資規(guī)模大，覆蓋范圍廣，最具典型性。

　　一、項(xiàng)目概況

　　吉林正大食品有限公司位于吉林省榆樹市環(huán)城工業(yè)區(qū)，是由泰國正大(中國)農(nóng)牧有限公司投資興建的集肉食品加工、畜牧業(yè)、飼料工業(yè)為一體的農(nóng)牧工商一體化、產(chǎn)銷供“一套龍”大型現(xiàn)代農(nóng)牧食品企業(yè)。每年可加工肉雞1億只，總投資15億元，年產(chǎn)值可達(dá)40億元。

　　根據(jù)吉林正大的生食/熟食不能混存、生食/熟食分車間進(jìn)行加工的要求以及年宰一億雞的加工能力，整個(gè)系統(tǒng)由自動(dòng)化生食品冷庫、熟食品冷庫、Miniload不銹鋼料箱暫存庫、5個(gè)平庫、托盤及環(huán)形穿梭輸送、熟食品不銹鋼料箱輸送、計(jì)算機(jī)管理控制、網(wǎng)絡(luò)通訊等多個(gè)子系統(tǒng)組成。冷庫系統(tǒng)占地面積5118㎡，生食冷庫5巷道8層貨架，熟食冷庫2巷道8層貨架，單元貨格承載1100kg。

自動(dòng)化冷庫及環(huán)形穿梭系統(tǒng)布局

　　系統(tǒng)涉及的高層貨架、堆垛機(jī)及貨叉雙深位結(jié)構(gòu)和材質(zhì)選型計(jì)算、加工制造工藝研發(fā);環(huán)形穿梭輸送系統(tǒng)及電氣設(shè)備的低溫選型、節(jié)能供電;不銹鋼料箱貨架和堆垛機(jī)的首次研發(fā)、制造和控制;計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的可靠性;不同溫度環(huán)境過渡切換的保溫;產(chǎn)品入庫追溯、保質(zhì)期跟蹤管理等一系列關(guān)鍵技術(shù)，在吉林正大都得到了很好的應(yīng)用，保證了系統(tǒng)和設(shè)備在低溫環(huán)境下安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。大大節(jié)約了土地資源和人力資源成本，提高了正大企業(yè)倉儲(chǔ)自動(dòng)化作業(yè)的高效能力。

　　二、自動(dòng)化冷庫及環(huán)形穿梭輸送系統(tǒng)

　　吉林正大的屠宰及食品加工廠自動(dòng)化立體冷庫系統(tǒng)由2套獨(dú)立的雙深位、橫梁組合式高層立體貨架構(gòu)成生食品庫區(qū)和熟食品庫區(qū)，形成兩個(gè)獨(dú)立、分別存放生食和熟食凍品的冷庫，生食品庫存儲(chǔ)空間6.34萬立方，熟食品庫2.5萬立方。

冷庫內(nèi)部貨架空載

　　兩個(gè)冷庫區(qū)在建筑結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是：連體鋼構(gòu)、各自獨(dú)立。整個(gè)建筑位于主體工藝車間中部南側(cè)。自動(dòng)化立體冷庫每個(gè)庫區(qū)都由高層貨架和關(guān)鍵設(shè)備堆垛機(jī)、輸送系統(tǒng)組成。

冷庫內(nèi)部貨架裝載

　　冷庫高層貨架高度19300mm。其中生食品庫存儲(chǔ)貨位10278個(gè)，熟食品庫存儲(chǔ)貨位3632個(gè)。每一個(gè)托盤貨位可存儲(chǔ)1.1噸，存儲(chǔ)容量約15000噸，設(shè)備用電裝機(jī)容量為350KW;

　　關(guān)鍵設(shè)備雙深位堆垛機(jī)生食品庫區(qū)有5臺(tái)，熟食品庫區(qū)有2臺(tái)。實(shí)現(xiàn)庫存產(chǎn)品全自動(dòng)搬運(yùn)存儲(chǔ)功能;

　　生/熟食品入庫系統(tǒng)流程：生食產(chǎn)品經(jīng)過自動(dòng)包裝、機(jī)器人碼垛、托盤碼垛并薄膜纏繞，然后通過RGV穿梭車與自動(dòng)化冷庫入庫輸送機(jī)自動(dòng)對(duì)接，穿越防火分區(qū)和過渡間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)入庫。同時(shí)，托盤與產(chǎn)品綁定的信息通過以太網(wǎng)傳輸?shù)街醒肟刂剖曳?wù)器，WMS根據(jù)接收的托盤信息通過WCS自動(dòng)分配下達(dá)巷道堆垛機(jī)執(zhí)行入庫作業(yè)，堆垛機(jī)作業(yè)時(shí)通過條碼閱讀器采集的信息進(jìn)行校驗(yàn)，作業(yè)完成后系統(tǒng)記賬，做到賬物相符。

　　生/熟食品出庫系統(tǒng)流程：根據(jù)用戶訂單，通過WMS/WCS系統(tǒng)給堆垛機(jī)下發(fā)出庫作業(yè)，堆垛機(jī)將貨架上的托盤搬運(yùn)到出庫輸送機(jī)上，然后穿越過渡間和兩道冷庫保溫門與多臺(tái)環(huán)形穿梭車自動(dòng)對(duì)接輸送，再通過環(huán)形穿梭調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度就近的穿梭車搬運(yùn)到出庫站臺(tái)，對(duì)應(yīng)的發(fā)貨站臺(tái)，出庫站臺(tái)配置LED看板信息，提示裝車信息。多臺(tái)環(huán)形穿梭車之間采用漏波通訊，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

環(huán)形穿梭系統(tǒng)設(shè)備

　　生/熟食品托盤入庫系統(tǒng)流程：人工將需要入庫的空托盤通過叉車疊成一摞送至出庫端空托盤入庫口，經(jīng)過尺寸檢測(cè)，系統(tǒng)根據(jù)生/熟食冷庫空托盤的需要和存儲(chǔ)空間的允許，由環(huán)形穿梭系統(tǒng)將托盤搬至空托盤入庫口;WMS系統(tǒng)根據(jù)輸送緩沖線存放的最大存儲(chǔ)托盤數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，動(dòng)態(tài)補(bǔ)充，始終確保包裝車間機(jī)器人碼垛需要的托盤供給。

　　生/熟食品托盤揀選系統(tǒng)流程：需要揀選的托盤根據(jù)WMS下發(fā)到庫端LED的揀選信息通過環(huán)形穿梭車自動(dòng)出庫到揀選出庫站臺(tái)，根據(jù)提示的揀選信息人工揀選，揀選完成后剩余物品自動(dòng)記賬回庫。

　　兩個(gè)庫區(qū)為了確保自動(dòng)化冷庫的低溫環(huán)境，系統(tǒng)配置了26套冷凍門，其中生食品庫區(qū)16套，熟食品庫區(qū)10套。根據(jù)不同的過渡間結(jié)構(gòu)，配置不同結(jié)構(gòu)的平移門和提升門。從而實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境溫度的切換、確保自動(dòng)化冷庫制冷系統(tǒng)有效節(jié)能。

　　自動(dòng)化冷庫及環(huán)形穿梭系統(tǒng)所有設(shè)備及狀態(tài)檢測(cè)都可以WCS畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)查看、遠(yuǎn)程操作和故障診斷。

自動(dòng)化冷庫及環(huán)形穿梭系統(tǒng)WCS畫面

　　三、miniload不銹鋼熟食暫存庫及料箱輸送系統(tǒng)

　　吉林正大食品熟食加工車間根據(jù)工藝要求，先將待加工的產(chǎn)品暫存在料箱庫，然后根據(jù)熟食車間各條生產(chǎn)線的加工需要，從料箱庫里調(diào)出對(duì)應(yīng)的加工產(chǎn)品通過料箱輸送系統(tǒng)進(jìn)行按需投放，投放后的空料箱再返回前道生產(chǎn)車間或回庫暫存。

Miniload料箱不銹鋼貨架/堆垛機(jī)

　　全套所有設(shè)備包括貨架、堆垛機(jī)、輸送系統(tǒng)等輔助裝置全部采用不銹鋼材料制造。高速堆垛機(jī)采用全伺服、不銹鋼、雙工位、同步帶、雙驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)模式，水平運(yùn)行速度每分鐘可達(dá)240米，提升機(jī)貨叉可達(dá)60米。其中不銹鋼高速堆垛機(jī)、不銹鋼貨架在國內(nèi)企業(yè)都是首次研發(fā)制造。5096個(gè)料箱存儲(chǔ)貨位，1套雙層料箱輸送線，7個(gè)投料口15臺(tái)提升機(jī)，可用水沖洗。

不銹鋼貨架巷道

Miniload暫存庫及料箱輸送投料布局

　　料箱入庫流程：料箱上自帶RFID芯片信息，前道生產(chǎn)車間過來的料箱穿越防火保溫門進(jìn)入料箱庫，進(jìn)行輸送、拉距、讀取RFID信息、稱重后，自動(dòng)上傳WMS管理系統(tǒng)，WMS通過WCS下達(dá)作業(yè)分配，料箱自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)的巷道入庫口，高速堆垛機(jī)自動(dòng)叉取料箱入庫。出庫時(shí)根據(jù)熟食加工線的訂單信息，WMS自動(dòng)下達(dá)出庫作業(yè)命令，庫內(nèi)料箱穿越防火保溫門后再輸送到熟食車間的多個(gè)投料生產(chǎn)線。料箱輸送線設(shè)有兩層，上層對(duì)應(yīng)生產(chǎn)線的投料口，下層為料箱返回輸送，每一個(gè)投料口設(shè)有兩臺(tái)提升機(jī)，每一個(gè)料箱進(jìn)入投料口之前需要進(jìn)行RFID芯片信息校驗(yàn)，確保食品加工投料正確無誤。投料方式為自動(dòng)夾箱翻轉(zhuǎn)投料，投料結(jié)束后返回。

　　料箱出庫流程：WMS根據(jù)需求建單下發(fā)作出作業(yè)，出庫的料箱到達(dá)每一個(gè)投料口之前再經(jīng)過RFID讀取校驗(yàn)，確認(rèn)無誤，分配到對(duì)應(yīng)的投料口，通過料箱投料的翻轉(zhuǎn)機(jī)關(guān)將料箱內(nèi)待加工的雞肉半成品投到熟食投料斗內(nèi)進(jìn)行后續(xù)的熟食加工。

　　Miniload暫存庫及料箱輸送系統(tǒng)與生熟食自動(dòng)化冷庫共用一套服務(wù)器。三個(gè)庫區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備通過庫內(nèi)安裝的大功率無線基站與輸送系統(tǒng)、環(huán)形穿梭系統(tǒng)、WMS/WCS系統(tǒng)構(gòu)建了局域網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)絡(luò)覆蓋了自動(dòng)化冷庫和Miniload料箱庫系統(tǒng)、包裝碼垛系統(tǒng)等所有庫內(nèi)外設(shè)備。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)與企業(yè)ERP或上級(jí)信息管理系統(tǒng)無縫對(duì)接。

庫端料箱輸送系統(tǒng)

庫外料箱輸送系統(tǒng)

　　四、項(xiàng)目的難點(diǎn)和亮點(diǎn)

　　首次攻關(guān)設(shè)計(jì)將低溫暫存庫和料箱輸送系統(tǒng)應(yīng)用到正大食品熟食加工車間內(nèi)部。實(shí)現(xiàn)來料自動(dòng)暫存、出庫自動(dòng)投料、輸送熟食加工等作業(yè)環(huán)節(jié)。貨架和堆垛機(jī)采用不銹鋼、全伺服、高速(240米/分鐘)、可沖洗，RFID信息采集、滿足用戶特殊要求是目前國內(nèi)首例，推廣應(yīng)用前景可期。

熟食車間料箱輸送系統(tǒng)

熟食車間投料系統(tǒng)

　　首次將環(huán)形穿梭系統(tǒng)引入自動(dòng)化冷庫出庫系統(tǒng)。通過多輛穿梭車采取漏波通訊方式從而實(shí)現(xiàn)不同庫區(qū)存儲(chǔ)的生食和熟食食品同時(shí)出庫的配送發(fā)貨需求和揀選、空托盤收集回庫的功能。

　　采用最新的冷庫設(shè)計(jì)理念、大容量庫體，全自動(dòng)堆垛搬運(yùn)，自動(dòng)輸送，無人員進(jìn)出操作、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)管理和監(jiān)控冷庫的帳物及設(shè)備運(yùn)行情況。

　　采用雙深位、懸臂貨架一體化結(jié)構(gòu)，有限的倉庫面積實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量最大化，貨位增倍設(shè)備減半;在實(shí)現(xiàn)運(yùn)營所需庫容量的前提下極大節(jié)約了土地使用。

　　不同環(huán)境溫度的切換通過設(shè)置在庫端輸送機(jī)上方的冷凍門進(jìn)行有效連鎖控制，確保庫內(nèi)制冷有效節(jié)能;

　　入出庫信息、發(fā)貨裝車去向、設(shè)備故障報(bào)警均可通過設(shè)置在立體冷庫兩端的LED看板裝顯示，一目了然;

　　關(guān)鍵設(shè)備堆垛機(jī)驅(qū)動(dòng)、貨叉、認(rèn)址、供電等裝置均從國外進(jìn)口，貨叉采用旋轉(zhuǎn)編碼器伺服控制;水平行走和垂直提升采用BPS激光條碼帶識(shí)別微距，控制精度準(zhǔn)，定位精度高;系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維護(hù)簡單。

　　難點(diǎn)在于冷鏈倉儲(chǔ)物流實(shí)施涉及多專業(yè)多環(huán)節(jié)，事前規(guī)避顯得特別重要，需要足夠的設(shè)計(jì)能力和施工經(jīng)驗(yàn)的積累。

　　五、項(xiàng)目最終效果

　　吉林正大自動(dòng)化冷鏈物流系統(tǒng)的順利建成并正式投入使用，實(shí)現(xiàn)了冷鏈物流產(chǎn)品車間到倉儲(chǔ)全過程自動(dòng)化和智能化。計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)覆蓋自動(dòng)化冷庫所有管理(WMS)功能、現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備實(shí)時(shí)調(diào)度監(jiān)控(WCS)、并與上級(jí)ERP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接;系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了倉儲(chǔ)管理、熟食加工過程信息化、先進(jìn)先出原則化、賬目管理無紙化，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化，設(shè)備監(jiān)控遠(yuǎn)程化，減少了人員，提高了效率，節(jié)約了土地資源，方便屠宰企業(yè)調(diào)節(jié)市場(chǎng)，暫存食品的存儲(chǔ)能力，提高冷鏈?zhǔn)称肺锪髦苻D(zhuǎn)裝車速度，受到國內(nèi)食品加工屠宰企業(yè)、以及熟食加工的冷鏈物品企業(yè)的一致贊揚(yáng)。