生鮮食品自動化立體冷庫及其建設要點淺析

朱　巖，陳傳軍，聞　琦

（北京機械工業自動化研究所，北京　100120）

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生鮮食品自動化立體冷庫及其建設要點淺析

朱巖，陳傳軍，聞琦

（北京機械工業自動化研究所，北京100120）

闡述了“冷鏈物流”及生鮮市場全程冷鏈概念，指出在生鮮食品存儲領域，自動化立體冷庫相比于傳統型多層冷庫具有多種優勢，并從多個角度介紹了自動化立體冷庫的建設方案，最后進行了簡要的建設展望。

生鮮食品；自動化立體冷庫；冷鏈物流

1　生鮮市場“全程冷鏈”概念

眾所周知，生鮮食品在常溫環境下容易變質，要保證生鮮食品的安全品質，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。“冷鏈物流（Cold Chain Logistics）”即指以冷凍工藝為基礎，制冷技術為手段，使冷鏈物品從生產、流通、銷售到消費的各個環節中始終處于規定的溫度環境下，以保證冷鏈物品質量，減少冷鏈物品損耗的物流活動［1］。它是隨著科學技術的進步、制冷技術的發展而建立起來的一項系統工程。冷鏈物流涉及農產品、禽肉類、水產品、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制造后，需要經歷多次低溫保存、低溫運輸的流程，亦即生鮮市場“全程冷鏈”才能到達消費者手中。其中除去中轉運輸，食品大部分時間都需存儲在冷庫中，可見，冷庫是冷鏈物流中非常重要的一個組成部分，對于生鮮食品的安全品質保證起到了決定性的作用，而自動化立體庫也變成了生鮮市場“全程冷鏈”不可或缺的重要設備之一。

2　自動化立體冷庫的優勢

與我國常見的傳統型多層冷庫相比，新興的自動化立體冷庫的優勢主要體現在以下幾點：

2.1節省土地成本

自動化立體倉庫通常建設高度為20m以上，個別案例甚至可以達到30m以上。在有限的平面面積中，最大可能利用高度空間，高度范圍內存儲的貨物一般為至少10層。在寸土寸金的當下，由于自動化立體冷庫的這種高層密集存儲特性，相同的貨位存儲條件下，自動化立體冷庫所需的占地面積僅為多層冷庫的三分之一，大大提高了土地的利用率，節省了土地成本。

2.2節省人工支出，降低勞動強度

整套自動化立體冷庫采用自動化系統，機械設備與電控系統協同工作，貨物單元的入庫存儲及出庫發貨的全部流程自動完成，庫內沒有人員。操作人員只需坐在中控室，在電腦上完成操作即可。與傳統平庫叉車作業相比，操作人員數量減少60%以上，同時人員勞動強度降低，工作環境得以改善，尤其是低溫冷庫，杜絕了人員在零下低溫區工作的情況，大大降低了人員勞動強度，節省了人工支出與倉庫運營管理成本。

2.3節能減排

自動化立體冷庫采用封閉式結構，除了輸送通道在貨物通過時開啟，其他時間整個庫區的冷凍門，包括對外連接月臺的冷凍門，都在系統的指令下自動保持關閉，有效控制了跑冷現象，大大提高了制冷設備的利用率。同時由于庫區內不需要設置人員，庫區照明需求極低，照明設備投資小，實現節能減排。

印度尼西亞有90%的進口稅，還有消費稅和增值稅。考慮到印尼中產階級的平均收入僅約為250美元/月（約1737元），即使是入門級進口葡萄酒，每瓶的零售價也在360萬-400萬盧比（170-190元）之間，對于大多數當地人來說就是奢侈品。游客們也發現這里的葡萄酒與本國相比太貴了。巴厘島葡萄酒每瓶價格約20美元（約139元），因此對他們而言很有吸引力。這3家酒莊均以當地市場為重點，主要銷售到巴厘島，其次是雅加達。

2.4高效且信息無誤

自動化物流系統全程依靠托盤條碼識別，跟蹤確認每一個貨物單元的位置。管理人員從計算機管理系統上可查看任一貨物單元及設備的狀態，調度任一貨物單元出庫。同時在管理系統里修改記錄，并出具報表等，大大提高了系統的管理效率，可按照“先進先出”等各種個性化原則科學管理，同時保證準確無誤。

2.5適用于生鮮快消品的自動化分揀

針對生鮮食品及快消品特性，自動化立體冷庫可規劃配置復雜的自動化分揀輸送系統，在WMS和WCS系統的聯合管理控制下，實現整托到整箱甚至整件商品的快速揀選、組盤、打包復核、按路線分揀等復雜任務，在幾小時內完成從客戶下單到裝車出庫的作業任務。這種高效準確的業務屬性完全符合現今電子商務行業的需求，具有客觀的經濟效益和社會影響力。

當然，自動化立體冷庫的土建基礎建設成本要高于多層冷庫，在不考慮土地成本的前提下，約是多層冷庫的1.5倍［3］。然而鑒于上述優勢，且土建成本是一次性投入，自動化立體冷庫投入運行幾年即可收回成本差額，因而自動化立體冷庫是當今冷鏈物流企業最佳的選擇。

3　自動化立體冷庫建設方案技術要點

與常溫立體庫相比，自動化立體冷庫的規劃設計，從建筑結構到設備布局上均有很多不同，同時難度大大增加。其中的區別，主要體現在如下幾點：

3.1冷庫過渡間的設計

圖1　自動化立體冷庫過渡間

3.2低溫設備的選型

由于冷庫的低溫環境，其中使用的各種機械設備和控制元件，尤其是關鍵部件，如電機、滑觸線、認址裝置、條碼閱讀器等均需采用低溫專用產品，所有設備的設計均要考慮防凍、防水、防銹蝕等需求。同時庫區需配置專業的除霜、除霧、防冷凝設備等。

3.3認址方式的選擇

堆垛機是自動化立體倉庫的核心設備，貨架上放置的托盤貨物由堆垛機叉取完成自動入庫和出庫作業任務。控制系統及堆垛機的定位認址決定了存取貨作業的精度，是堆垛機設計的核心技術。堆垛機的運動是三維方向的，包括沿巷道方向的水平運動、沿豎直方向的升降運動和貨叉左右取貨的伸叉運動。

常溫立體庫的堆垛機認址方式有激光測距儀認址、BPS條碼帶認址、認址片認址、編碼器認址等。由于冷庫的內部環境比較惡劣，可視效果較差，空間中彌漫霧氣，設備上結有霜層，采用BPS條碼帶認址方式（如圖2所示）是最合適的選擇。

圖2　采用BPS條碼帶認址

3.4采用雙伸位貨架、雙伸式貨叉

如圖3，鑒于自動化立體冷庫建設的高投資，應盡量提高貨位設計量，使冷庫獲得最大的收益。所以自動化立體冷庫通常采用雙伸位貨架，即每個巷道為“1臺堆垛機+4排貨架”形式（單伸位巷道為“1臺堆垛機+2排貨架”形式）。堆垛機相應采用雙伸式貨叉，且通常為國外知名品牌。

與傳統的單伸式貨叉“上、中、下”的結構組成不同，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工位兩個取貨位置，在叉取近工位貨物時，貨叉伸叉較短；當近工位沒有貨物時，貨叉才能叉取遠工位上的貨物，此時貨叉伸叉較長，跨越近工位到達遠工位，完成取放貨作業。

3.5冷庫門的選擇

自動化輸送系統可設置轉折及循環線路，系統僅在必要的節點設置冷庫門，冷庫門數量通常少于傳統的叉車直取式低溫平庫，減少了不必要的支出。

冷庫門為單扇電動平移門或提升門，與整座立體倉庫的控制系統聯動，托盤到達門口時，系統自動下達指令開門，其他時間均自動保持關閉。

門扇四周設有自限溫電纜防凍裝置，其門洞口地坎上加設地坪電加熱，以防止開門后產生冷凝水滴到地坪上凍結而損壞庫門。庫門設有變頻裝置，具有任意位置啟閉、停電手動開門、關門遇阻回開防夾裝置、鎖門斷電和庫內卸鎖逃生及風幕機聯動裝置。

圖3　自動化立體冷庫雙伸位貨架及貨叉形式

4　建設展望

近幾年，我國的生鮮食品冷鏈領域進入一個前所未有的興旺時期，而相應的配套倉儲物流系統基本處于空白，大批的高效率、高吞吐量的自動化物流冷庫亟待籌建。國家及各級政府的相關部門也意識到這些短板，陸續出臺相關政策，促進我國生鮮食品冷鏈的蓬勃發展。自動化立體冷庫的建設是大勢所趨，必將為生產型企業和流通性企業創造可觀的經濟效益。

［1］GB/T28577-2012冷鏈物流分類與基本要求［S］.

［2］朱力.冷庫環境下物流裝備的市場需求與發展趨勢［J］.冷鏈物流，2015，（2）.

［3］GB50072-2010冷庫設計規范［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，畢業于北京科技大學物流工程專業，就職于北京機械工業自動化研究所物流技術工程研究中心，從事自動化立體倉庫研究和設計工作，與團隊建設自動化立體倉庫32座，其中自動化立體冷庫12座。