最近幾年，隨著國(guó)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(jiǎn)稱(chēng)“北自所”)承建的正大食品多個(gè)自動(dòng)化冷庫(kù)以及冷鏈物流系統(tǒng)在吉林、湛江、南通、徐州、襄陽(yáng)等地陸續(xù)投入使用。其中，吉林正大食品有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“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(shù)市環(huán)城工業(yè)區(qū)，是由泰國(guó)正大(中國(guó))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(xiāo)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(chē)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(kù)、熟食品冷庫(kù)、Miniload不銹鋼料箱暫存庫(kù)、5個(gè)平庫(kù)、托盤(pán)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(kù)系統(tǒng)占地面積5118㎡，生食冷庫(kù)5巷道8層貨架，熟食冷庫(kù)2巷道8層貨架，單元貨格承載1100kg。

自動(dòng)化冷庫(kù)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(guò)渡切換的保溫;產(chǎn)品入庫(kù)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(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化作業(yè)的高效能力。

　　二、自動(dòng)化冷庫(kù)及環(huán)形穿梭輸送系統(tǒng)

　　吉林正大的屠宰及食品加工廠(chǎng)自動(dòng)化立體冷庫(kù)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(kù)區(qū)和熟食品庫(kù)區(qū)，形成兩個(gè)獨(dú)立、分別存放生食和熟食凍品的冷庫(kù)，生食品庫(kù)存儲(chǔ)空間6.34萬(wàn)立方，熟食品庫(kù)2.5萬(wàn)立方。

冷庫(kù)內(nèi)部貨架空載

　　兩個(gè)冷庫(kù)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(chē)間中部南側(cè)。自動(dòng)化立體冷庫(kù)每個(gè)庫(kù)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(kù)內(nèi)部貨架裝載

　　冷庫(kù)高層貨架高度19300mm。其中生食品庫(kù)存儲(chǔ)貨位10278個(gè)，熟食品庫(kù)存儲(chǔ)貨位3632個(gè)。每一個(gè)托盤(pán)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(kù)區(qū)有5臺(tái)，熟食品庫(kù)區(qū)有2臺(tái)。實(shí)現(xiàn)庫(kù)存產(chǎn)品全自動(dòng)搬運(yùn)存儲(chǔ)功能;

　　生/熟食品入庫(kù)系統(tǒng)流程：生食產(chǎn)品經(jīng)過(guò)自動(dòng)包裝、機(jī)器人碼垛、托盤(pán)碼垛并薄膜纏繞，然后通過(guò)RGV穿梭車(chē)與自動(dòng)化冷庫(kù)入庫(kù)輸送機(jī)自動(dòng)對(duì)接，穿越防火分區(qū)和過(guò)渡間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)入庫(kù)。同時(shí)，托盤(pán)與產(chǎn)品綁定的信息通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)街醒肟刂剖曳?wù)器，WMS根據(jù)接收的托盤(pán)信息通過(guò)WCS自動(dòng)分配下達(dá)巷道堆垛機(jī)執(zhí)行入庫(kù)作業(yè)，堆垛機(jī)作業(yè)時(shí)通過(guò)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(kù)系統(tǒng)流程：根據(jù)用戶(hù)訂單，通過(guò)WMS/WCS系統(tǒng)給堆垛機(jī)下發(fā)出庫(kù)作業(yè)，堆垛機(jī)將貨架上的托盤(pán)搬運(yùn)到出庫(kù)輸送機(jī)上，然后穿越過(guò)渡間和兩道冷庫(kù)保溫門(mén)與多臺(tái)環(huán)形穿梭車(chē)自動(dòng)對(duì)接輸送，再通過(guò)環(huán)形穿梭調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度就近的穿梭車(chē)搬運(yùn)到出庫(kù)站臺(tái)，對(duì)應(yīng)的發(fā)貨站臺(tái)，出庫(kù)站臺(tái)配置LED看板信息，提示裝車(chē)信息。多臺(tái)環(huán)形穿梭車(chē)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(pán)入庫(kù)系統(tǒng)流程：人工將需要入庫(kù)的空托盤(pán)通過(guò)叉車(chē)疊成一摞送至出庫(kù)端空托盤(pán)入庫(kù)口，經(jīng)過(guò)尺寸檢測(cè)，系統(tǒng)根據(jù)生/熟食冷庫(kù)空托盤(pán)的需要和存儲(chǔ)空間的允許，由環(huán)形穿梭系統(tǒng)將托盤(pán)搬至空托盤(pán)入庫(kù)口;WMS系統(tǒng)根據(jù)輸送緩沖線(xiàn)存放的最大存儲(chǔ)托盤(pán)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(chē)間機(jī)器人碼垛需要的托盤(pán)供給。

　　生/熟食品托盤(pán)揀選系統(tǒng)流程：需要揀選的托盤(pán)根據(jù)WMS下發(fā)到庫(kù)端LED的揀選信息通過(guò)環(huán)形穿梭車(chē)自動(dòng)出庫(kù)到揀選出庫(kù)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(kù)。

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

　　自動(dòng)化冷庫(kù)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(huà)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(kù)及環(huán)形穿梭系統(tǒng)WCS畫(huà)面

　　三、miniload不銹鋼熟食暫存庫(kù)及料箱輸送系統(tǒng)

　　吉林正大食品熟食加工車(chē)間根據(jù)工藝要求，先將待加工的產(chǎn)品暫存在料箱庫(kù)，然后根據(jù)熟食車(chē)間各條生產(chǎn)線(xiàn)的加工需要，從料箱庫(kù)里調(diào)出對(duì)應(yīng)的加工產(chǎn)品通過(guò)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(chē)間或回庫(kù)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(guó)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(xiàn)，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(kù)及料箱輸送投料布局

　　料箱入庫(kù)流程：料箱上自帶RFID芯片信息，前道生產(chǎn)車(chē)間過(guò)來(lái)的料箱穿越防火保溫門(mén)進(jìn)入料箱庫(kù)，進(jìn)行輸送、拉距、讀取RFID信息、稱(chēng)重后，自動(dòng)上傳WMS管理系統(tǒng)，WMS通過(guò)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(kù)口，高速堆垛機(jī)自動(dòng)叉取料箱入庫(kù)。出庫(kù)時(shí)根據(jù)熟食加工線(xiàn)的訂單信息，WMS自動(dòng)下達(dá)出庫(kù)作業(yè)命令，庫(kù)內(nèi)料箱穿越防火保溫門(mén)后再輸送到熟食車(chē)間的多個(gè)投料生產(chǎn)線(xiàn)。料箱輸送線(xiàn)設(shè)有兩層，上層對(duì)應(yīng)生產(chǎn)線(xiàn)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(wú)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(kù)流程：WMS根據(jù)需求建單下發(fā)作出作業(yè)，出庫(kù)的料箱到達(dá)每一個(gè)投料口之前再經(jīng)過(guò)RFID讀取校驗(yàn)，確認(rèn)無(wú)誤，分配到對(duì)應(yīng)的投料口，通過(guò)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(kù)及料箱輸送系統(tǒng)與生熟食自動(dòng)化冷庫(kù)共用一套服務(wù)器。三個(gè)庫(kù)區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備通過(guò)庫(kù)內(nèi)安裝的大功率無(wú)線(xiàn)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(kù)和Miniload料箱庫(kù)系統(tǒng)、包裝碼垛系統(tǒng)等所有庫(kù)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(wú)縫對(duì)接。

庫(kù)端料箱輸送系統(tǒng)

庫(kù)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(kù)和料箱輸送系統(tǒng)應(yīng)用到正大食品熟食加工車(chē)間內(nèi)部。實(shí)現(xiàn)來(lái)料自動(dòng)暫存、出庫(kù)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(mǎn)足用戶(hù)特殊要求是目前國(guó)內(nèi)首例，推廣應(yīng)用前景可期。

熟食車(chē)間料箱輸送系統(tǒng)

熟食車(chē)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(kù)出庫(kù)系統(tǒng)。通過(guò)多輛穿梭車(chē)采取漏波通訊方式從而實(shí)現(xiàn)不同庫(kù)區(qū)存儲(chǔ)的生食和熟食食品同時(shí)出庫(kù)的配送發(fā)貨需求和揀選、空托盤(pán)收集回庫(kù)的功能。

　　采用最新的冷庫(kù)設(shè)計(jì)理念、大容量庫(kù)體，全自動(dòng)堆垛搬運(yùn)，自動(dòng)輸送，無(wú)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(kù)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(cāng)庫(kù)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(yíng)所需庫(kù)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(guò)設(shè)置在庫(kù)端輸送機(jī)上方的冷凍門(mén)進(jìn)行有效連鎖控制，確保庫(kù)內(nèi)制冷有效節(jié)能;

　　入出庫(kù)信息、發(fā)貨裝車(chē)去向、設(shè)備故障報(bào)警均可通過(guò)設(shè)置在立體冷庫(kù)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(guó)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(jiǎn)單。

　　難點(diǎn)在于冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)物流實(shí)施涉及多專(zhuān)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(chē)間到倉(cāng)儲(chǔ)全過(guò)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(kù)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(wú)縫對(duì)接;系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)管理、熟食加工過(guò)程信息化、先進(jìn)先出原則化、賬目管理無(wú)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(chē)速度，受到國(guó)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)。