朱　巖，陳傳軍，聞　琦

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京　100120）

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生鮮食品自動(dòng)化立體冷庫(kù)及其建設(shè)要點(diǎn)淺析

朱巖，陳傳軍，聞琦

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京100120）

闡述了“冷鏈物流”及生鮮市場(chǎng)全程冷鏈概念，指出在生鮮食品存儲(chǔ)領(lǐng)域，自動(dòng)化立體冷庫(kù)相比于傳統(tǒng)型多層冷庫(kù)具有多種優(yōu)勢(shì)，并從多個(gè)角度介紹了自動(dòng)化立體冷庫(kù)的建設(shè)方案，最后進(jìn)行了簡(jiǎn)要的建設(shè)展望。

生鮮食品；自動(dòng)化立體冷庫(kù)；冷鏈物流

1　生鮮市場(chǎng)“全程冷鏈”概念

眾所周知，生鮮食品在常溫環(huán)境下容易變質(zhì)，要保證生鮮食品的安全品質(zhì)，就必須采用冷鏈物流的方式，“全程冷鏈”概念更是成為銷售商們的通用宣傳語(yǔ)?！袄滏溛锪鳎–old Chain Logistics）”即指以冷凍工藝為基礎(chǔ)，制冷技術(shù)為手段，使冷鏈物品從生產(chǎn)、流通、銷售到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的溫度環(huán)境下，以保證冷鏈物品質(zhì)量，減少冷鏈物品損耗的物流活動(dòng)［1］。它是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、制冷技術(shù)的發(fā)展而建立起來(lái)的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。冷鏈物流涉及農(nóng)產(chǎn)品、禽肉類、水產(chǎn)品、花卉、加工食品、冷凍或速凍食品、冰淇淋和蛋奶制品、快餐原料、酒品飲料等。特殊的商品有：藥品（疫苗、血液）［2］。

生鮮食品在工廠生產(chǎn)制造后，需要經(jīng)歷多次低溫保存、低溫運(yùn)輸?shù)牧鞒?，亦即生鮮市場(chǎng)“全程冷鏈”才能到達(dá)消費(fèi)者手中。其中除去中轉(zhuǎn)運(yùn)輸，食品大部分時(shí)間都需存儲(chǔ)在冷庫(kù)中，可見(jiàn)，冷庫(kù)是冷鏈物流中非常重要的一個(gè)組成部分，對(duì)于生鮮食品的安全品質(zhì)保證起到了決定性的作用，而自動(dòng)化立體庫(kù)也變成了生鮮市場(chǎng)“全程冷鏈”不可或缺的重要設(shè)備之一。

2　自動(dòng)化立體冷庫(kù)的優(yōu)勢(shì)

與我國(guó)常見(jiàn)的傳統(tǒng)型多層冷庫(kù)相比，新興的自動(dòng)化立體冷庫(kù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

2.1節(jié)省土地成本

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)通常建設(shè)高度為20m以上，個(gè)別案例甚至可以達(dá)到30m以上。在有限的平面面積中，最大可能利用高度空間，高度范圍內(nèi)存儲(chǔ)的貨物一般為至少10層。在寸土寸金的當(dāng)下，由于自動(dòng)化立體冷庫(kù)的這種高層密集存儲(chǔ)特性，相同的貨位存儲(chǔ)條件下，自動(dòng)化立體冷庫(kù)所需的占地面積僅為多層冷庫(kù)的三分之一，大大提高了土地的利用率，節(jié)省了土地成本。

2.2節(jié)省人工支出，降低勞動(dòng)強(qiáng)度

整套自動(dòng)化立體冷庫(kù)采用自動(dòng)化系統(tǒng)，機(jī)械設(shè)備與電控系統(tǒng)協(xié)同工作，貨物單元的入庫(kù)存儲(chǔ)及出庫(kù)發(fā)貨的全部流程自動(dòng)完成，庫(kù)內(nèi)沒(méi)有人員。操作人員只需坐在中控室，在電腦上完成操作即可。與傳統(tǒng)平庫(kù)叉車作業(yè)相比，操作人員數(shù)量減少60%以上，同時(shí)人員勞動(dòng)強(qiáng)度降低，工作環(huán)境得以改善，尤其是低溫冷庫(kù)，杜絕了人員在零下低溫區(qū)工作的情況，大大降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人工支出與倉(cāng)庫(kù)運(yùn)營(yíng)管理成本。

2.3節(jié)能減排

自動(dòng)化立體冷庫(kù)采用封閉式結(jié)構(gòu)，除了輸送通道在貨物通過(guò)時(shí)開(kāi)啟，其他時(shí)間整個(gè)庫(kù)區(qū)的冷凍門(mén)，包括對(duì)外連接月臺(tái)的冷凍門(mén)，都在系統(tǒng)的指令下自動(dòng)保持關(guān)閉，有效控制了跑冷現(xiàn)象，大大提高了制冷設(shè)備的利用率。同時(shí)由于庫(kù)區(qū)內(nèi)不需要設(shè)置人員，庫(kù)區(qū)照明需求極低，照明設(shè)備投資小，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

印度尼西亞有90%的進(jìn)口稅，還有消費(fèi)稅和增值稅。考慮到印尼中產(chǎn)階級(jí)的平均收入僅約為250美元/月（約1737元），即使是入門(mén)級(jí)進(jìn)口葡萄酒，每瓶的零售價(jià)也在360萬(wàn)-400萬(wàn)盧比（170-190元）之間，對(duì)于大多數(shù)當(dāng)?shù)厝藖?lái)說(shuō)就是奢侈品。游客們也發(fā)現(xiàn)這里的葡萄酒與本國(guó)相比太貴了。巴厘島葡萄酒每瓶?jī)r(jià)格約20美元（約139元），因此對(duì)他們而言很有吸引力。這3家酒莊均以當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)為重點(diǎn)，主要銷售到巴厘島，其次是雅加達(dá)。

2.4高效且信息無(wú)誤

自動(dòng)化物流系統(tǒng)全程依靠托盤(pán)條碼識(shí)別，跟蹤確認(rèn)每一個(gè)貨物單元的位置。管理人員從計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)上可查看任一貨物單元及設(shè)備的狀態(tài)，調(diào)度任一貨物單元出庫(kù)。同時(shí)在管理系統(tǒng)里修改記錄，并出具報(bào)表等，大大提高了系統(tǒng)的管理效率，可按照“先進(jìn)先出”等各種個(gè)性化原則科學(xué)管理，同時(shí)保證準(zhǔn)確無(wú)誤。

2.5適用于生鮮快消品的自動(dòng)化分揀

針對(duì)生鮮食品及快消品特性，自動(dòng)化立體冷庫(kù)可規(guī)劃配置復(fù)雜的自動(dòng)化分揀輸送系統(tǒng)，在WMS和WCS系統(tǒng)的聯(lián)合管理控制下，實(shí)現(xiàn)整托到整箱甚至整件商品的快速揀選、組盤(pán)、打包復(fù)核、按路線分揀等復(fù)雜任務(wù)，在幾小時(shí)內(nèi)完成從客戶下單到裝車出庫(kù)的作業(yè)任務(wù)。這種高效準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)屬性完全符合現(xiàn)今電子商務(wù)行業(yè)的需求，具有客觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響力。

當(dāng)然，自動(dòng)化立體冷庫(kù)的土建基礎(chǔ)建設(shè)成本要高于多層冷庫(kù)，在不考慮土地成本的前提下，約是多層冷庫(kù)的1.5倍［3］。然而鑒于上述優(yōu)勢(shì)，且土建成本是一次性投入，自動(dòng)化立體冷庫(kù)投入運(yùn)行幾年即可收回成本差額，因而自動(dòng)化立體冷庫(kù)是當(dāng)今冷鏈物流企業(yè)最佳的選擇。

3　自動(dòng)化立體冷庫(kù)建設(shè)方案技術(shù)要點(diǎn)

與常溫立體庫(kù)相比，自動(dòng)化立體冷庫(kù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，從建筑結(jié)構(gòu)到設(shè)備布局上均有很多不同，同時(shí)難度大大增加。其中的區(qū)別，主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

3.1冷庫(kù)過(guò)渡間的設(shè)計(jì)

圖1　自動(dòng)化立體冷庫(kù)過(guò)渡間

3.2低溫設(shè)備的選型

由于冷庫(kù)的低溫環(huán)境，其中使用的各種機(jī)械設(shè)備和控制元件，尤其是關(guān)鍵部件，如電機(jī)、滑觸線、認(rèn)址裝置、條碼閱讀器等均需采用低溫專用產(chǎn)品，所有設(shè)備的設(shè)計(jì)均要考慮防凍、防水、防銹蝕等需求。同時(shí)庫(kù)區(qū)需配置專業(yè)的除霜、除霧、防冷凝設(shè)備等。

3.3認(rèn)址方式的選擇

堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心設(shè)備，貨架上放置的托盤(pán)貨物由堆垛機(jī)叉取完成自動(dòng)入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)及堆垛機(jī)的定位認(rèn)址決定了存取貨作業(yè)的精度，是堆垛機(jī)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)是三維方向的，包括沿巷道方向的水平運(yùn)動(dòng)、沿豎直方向的升降運(yùn)動(dòng)和貨叉左右取貨的伸叉運(yùn)動(dòng)。

常溫立體庫(kù)的堆垛機(jī)認(rèn)址方式有激光測(cè)距儀認(rèn)址、BPS條碼帶認(rèn)址、認(rèn)址片認(rèn)址、編碼器認(rèn)址等。由于冷庫(kù)的內(nèi)部環(huán)境比較惡劣，可視效果較差，空間中彌漫霧氣，設(shè)備上結(jié)有霜層，采用BPS條碼帶認(rèn)址方式（如圖2所示）是最合適的選擇。

圖2　采用BPS條碼帶認(rèn)址

3.4采用雙伸位貨架、雙伸式貨叉

如圖3，鑒于自動(dòng)化立體冷庫(kù)建設(shè)的高投資，應(yīng)盡量提高貨位設(shè)計(jì)量，使冷庫(kù)獲得最大的收益。所以自動(dòng)化立體冷庫(kù)通常采用雙伸位貨架，即每個(gè)巷道為“1臺(tái)堆垛機(jī)+4排貨架”形式（單伸位巷道為“1臺(tái)堆垛機(jī)+2排貨架”形式）。堆垛機(jī)相應(yīng)采用雙伸式貨叉，且通常為國(guó)外知名品牌。

與傳統(tǒng)的單伸式貨叉“上、中、下”的結(jié)構(gòu)組成不同，雙伸式貨叉分為“上、中－、中二及下叉”四部分組成，雙伸式貨叉具有近工位和遠(yuǎn)工位兩個(gè)取貨位置，在叉取近工位貨物時(shí)，貨叉伸叉較短；當(dāng)近工位沒(méi)有貨物時(shí)，貨叉才能叉取遠(yuǎn)工位上的貨物，此時(shí)貨叉伸叉較長(zhǎng)，跨越近工位到達(dá)遠(yuǎn)工位，完成取放貨作業(yè)。

3.5冷庫(kù)門(mén)的選擇

自動(dòng)化輸送系統(tǒng)可設(shè)置轉(zhuǎn)折及循環(huán)線路，系統(tǒng)僅在必要的節(jié)點(diǎn)設(shè)置冷庫(kù)門(mén)，冷庫(kù)門(mén)數(shù)量通常少于傳統(tǒng)的叉車直取式低溫平庫(kù)，減少了不必要的支出。

冷庫(kù)門(mén)為單扇電動(dòng)平移門(mén)或提升門(mén)，與整座立體倉(cāng)庫(kù)的控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，托盤(pán)到達(dá)門(mén)口時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)下達(dá)指令開(kāi)門(mén)，其他時(shí)間均自動(dòng)保持關(guān)閉。

門(mén)扇四周設(shè)有自限溫電纜防凍裝置，其門(mén)洞口地坎上加設(shè)地坪電加熱，以防止開(kāi)門(mén)后產(chǎn)生冷凝水滴到地坪上凍結(jié)而損壞庫(kù)門(mén)。庫(kù)門(mén)設(shè)有變頻裝置，具有任意位置啟閉、停電手動(dòng)開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)遇阻回開(kāi)防夾裝置、鎖門(mén)斷電和庫(kù)內(nèi)卸鎖逃生及風(fēng)幕機(jī)聯(lián)動(dòng)裝置。

圖3　自動(dòng)化立體冷庫(kù)雙伸位貨架及貨叉形式

4　建設(shè)展望

近幾年，我國(guó)的生鮮食品冷鏈領(lǐng)域進(jìn)入一個(gè)前所未有的興旺時(shí)期，而相應(yīng)的配套倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)基本處于空白，大批的高效率、高吞吐量的自動(dòng)化物流冷庫(kù)亟待籌建。國(guó)家及各級(jí)政府的相關(guān)部門(mén)也意識(shí)到這些短板，陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)政策，促進(jìn)我國(guó)生鮮食品冷鏈的蓬勃發(fā)展。自動(dòng)化立體冷庫(kù)的建設(shè)是大勢(shì)所趨，必將為生產(chǎn)型企業(yè)和流通性企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］GB/T28577-2012冷鏈物流分類與基本要求［S］.

［2］朱力.冷庫(kù)環(huán)境下物流裝備的市場(chǎng)需求與發(fā)展趨勢(shì)［J］.冷鏈物流，2015，（2）.

［3］GB50072-2010冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

Key Points in Construction of Fresh Food Cold Storage AS/RS

Zhu Yan，Chen Chuanjun，Wen Qi
（Beijing Research Institute of Automation for Machinery Industry， Beijing 100120， China）

In this paper， we introduced the concept of the cold chain logistics and the whole- process cold chain of the fresh foodmarket， pointed out the various strength of the cold storage AS/RS as compared to the traditional multi-story cold warehouse in the fresh foodstorage field， then from multiple angles introduced the construction plan of the cold storage AS/RS， and at the end， briefly envisioned itsfuture development.

fresh food； cold storage AS/RS； cold chain logistics

TU249.8

A

1005-152X（2016）08-0089-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.08.023

2016-07-10

朱巖（1989-），女，遼寧人，畢業(yè)于北京科技大學(xué)物流工程專業(yè)，就職于北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所物流技術(shù)工程研究中心，從事自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)研究和設(shè)計(jì)工作，與團(tuán)隊(duì)建設(shè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)32座，其中自動(dòng)化立體冷庫(kù)12座。