自動化技術在禽類孵化行業的應用

殷 勇

(中國電子科技集團第四十一研究所/青島興儀電子設備有限責任公司，山東 青島 266555)

引言

孵化工程是保證國民肉蛋供應的重要組成部分，隨著經濟的不斷發展和社會老齡化的不斷加劇，孵化企業正面臨著嚴峻的用工壓力和專業技術人員的缺失。目前，自動化技術已逐步應用于孵化企業，并向著數字化、信息化和綠色孵化方向發展。自動化設備的使用不僅可以解決孵化企業的招工難題，而且可以降低對工人的技術要求，增加工人的可替代性。自動化技術在給禽類孵化企業帶來便利的同時也暴露出使用過程中的一些問題。

1 自動化設備在孵化工藝中的重要性

1.1 減少用工成本及人工失誤帶來的經濟損失

隨著社會的發展，勞動力成本逐步上升，作為勞動密集型的孵化企業，正面臨著用工成本上升、招工困難、工人流動性大和工人技術水平低的困境。自動化技術包含機械、電子、信息管理、計算機等多方面的知識，因此自動化技術在工業中被普遍應用，并發揮了強大的作用。在孵化工藝中應用自動化技術，可以替代人工完成大量工作并提高工作效率，從而減輕企業的用工成本。傳統的孵化工藝大都采用人工進行操作，由于工人操作水平的差異，造成人工處理質量的參差不齊，進而影響孵化率造成經濟損失。如，人工區分大小頭的準確率能達到97%，而自動化設備則可以使準確率達到99.7%，這2.7%的差異可以讓一個中型孵化場每天少產近出6000只雛苗，每天直接損失上萬元，并且人工選蛋的破損率要比機械選蛋的破損率多2%；工人手持LED冷光手電筒進行照蛋，不僅照蛋速率低、工人鏟蛋落盤的勞動強度大，而且照蛋效果差，無法挑選出無精蛋和死胚蛋，利用自動化照蛋落盤設備不僅可以實現種蛋的自動鏟蛋、落盤，而且可以實現自動識別活胚、死胚、臭蛋、空缺蛋和倒置蛋，在大大降低勞動強度的同時提高了照蛋的準確性和健雛率，給禽類孵化企業帶來直接的經濟效益。

1.2 提高生物安全

自動化物流設備的使用讓孵化場內部的工作實現流程化，按照固定的工作流程建立最佳的物料流。其中包含孵化車、盤的物流，出雛車、盤的物流，苗雞中轉筐的物流。這些物料的流轉在孵化場內是單向無交叉的，且在物料流轉的過程中實現自動全面的消殺，不會導致種蛋、雛苗和人員之間發生交叉污染，提高了孵化場的生物安全。在建造新孵化廠和改造現有孵化設施時，創建高效現代孵化廠最重要的因素，是在孵化廠內部創建最佳的產品流，單向產品流不會導致種雞、動物、人員和空氣之間發生交叉感染，是提高孵化廠生物安全最有效的方法。利用最科學的產品流不僅是為了生物安全，而且能顯著提高孵化廠的整體生產效率。

1.3 實現信息數字化傳輸、智能化操作

自動化設備在解放勞動力的同時可以將生產過程中的實時數據進行采集并整理和分類。分類的數據可以讓孵化場管理人員進行實時查詢，以便了解各工序的工作狀況。除此之外，還可以進行歷史數據和現有數據的對比，以便了解孵化的變化情況。有了以上硬件的基礎，通過信息化技術可以將孵化的各環節有效地結合起來。借助孵化廳智能生產管理系統，工作人員可以通過智能操作平臺在各自工位輸入工作及狀態信息，而管理員則可以通過管理員權限對孵化場進行全面掌控。通過信息技術將自動化中的數據進行整合分析，可為孵化場制定生產方案，并為機械設備的維護、管理工作提供保障。

2 探究自動化設備在孵化工藝中的具體應用

2.1 自動化在種蛋分級中的應用

圖1 種蛋處理設備

種蛋的分級處理是孵化工藝中的重要環節，自動化種蛋處理設備可以完成種蛋托的自動拆垛、動態稱重分級并挑選出過大、過小及其它不合格蛋、種蛋小頭朝下自動碼到孵化盤內、孵化盤自動裝入孵化車等工作。動態稱重可以保證每一級種蛋均勻一致，提高雛苗的均勻性，對雛苗的銷售、養殖都大有幫助；較高的大小頭區分精度可以進一步提高孵化率；蛋托的自動拆垛和種蛋的自動上車不僅可以減輕工人的勞動強度，還提高了工作效率，實現種蛋自動分級、選蛋和裝車。

2.2 自動化在照蛋中的應用

圖2 照蛋落盤設備

種蛋從孵化機轉到出雛機時需要進行照蛋處理，照蛋的目的是保證落到出雛盤里的種蛋都是活胚蛋，避免臭蛋、死胚蛋在出雛環節污染其它種蛋。基于紅外成像和激光相結合的胚胎活性鑒別技術可以準確識別活胚蛋、死胚蛋、臭蛋、無精蛋、倒置蛋和空缺蛋。種蛋被挑選識別的過程也是一個數據統計的過程，管理者可以根據照蛋數據對前后工序進行分析。在孵化盤中挑選出活胚蛋轉移到出雛盤中，其它種蛋單獨挑出，挑出的白蛋可以作為副產品銷售，避免了浪費。空的孵化盤需要清洗消毒后供循環使用。自動照蛋落盤設備可以代替人工完成以上工作。基于伺服驅動技術的運動控制保證了動作的精度，避免種蛋轉移過程中的破損。基于胚胎活性鑒別技術的種蛋識別確保了落到出雛盤中種蛋的活胚率，單點動的吸頭可以避免種蛋間的交叉感染。孵化盤的在線清洗及消毒處理不僅提高了工作效率，而且可以有效控制病菌的循環傳播。

2.3 自動化在禽雛處理中的應用

禽雛處理設備是將最終產出的1日齡雛苗與蛋殼、毛蛋和出雛盤分離，蛋殼、毛蛋進行單獨收集，雛苗揀出后應進行弱雛的挑選，雛苗在線完成免疫后可自動進行計數裝箱處理。使用氣力輸送進行蛋殼收集，可以避免污染物及氣味的泄露，提高了孵化場的環境質量，出雛盤自動清洗后完成自動碼垛，最大限度降低工人的勞動強度。根據雛苗種類的不同，雛苗的處理工藝一般也不相同。白羽肉雞是將雛殼統一分離后，統一對雛苗進行免疫計數處理。蛋雞、黃雞因為需要進行公母鑒別，所以處理工藝上與白羽肉雞不同。蛋雞母苗價值高，公苗價值低，因此為充分保護母苗，在雛殼分離前應將母苗挑出；對于需要羽翅鑒別的品種，則同時將公母苗挑出，公苗直接裝箱，母苗需要進行斷喙免疫處理后再進行裝箱。黃雞雖然同樣需要公母鑒別，但是鑒別方式需要采用翻缸鑒別，受翻缸鑒別處理速度的限制，該品種難以實現在線鑒別，需要統一將雛苗分離出來后再單獨進行鑒別和免疫斷喙裝箱。使用自動化設備進行禽雛的自動處理不僅減少了工人的數量，節約了成本，同時還避免了絨毛到處飄散，改善了工人的工作環境，提升了工作效率。

2.4 自動化物流系統在孵化場的應用

孵化場內的孵化車、盤，出雛車、盤需要在內部流轉，種蛋托、苗雞筐需要分別在孵化場與種雞場、養殖場之間流轉。搭配合理的物流系統可以提高孵化場內的自動化、信息化水平，結合RFID及信息管理技術可實現孵化場的數字化管理，提高信息的集成度。自動化物流體系的搭建應從防疫的角度出發，讓物料的流轉是單向流轉無交叉的，物料流轉的實現應當簡潔高效。

圖4 孵化廳物流系統

3 自動化技術在孵化工藝中應用的優化

3.1 提升對孵化企業工人的科學培訓

雖然自動化技術在現代工業中已得到普遍應用，但是將其應到孵化行業的時間還比較短，且孵化企業普遍缺少機電信息化專業人員。因此，在孵化生產中自動化設備無法得到最有效的利用和維護，造成自動化技術和設備的浪費。這也是影響自動化在孵化企業中發展的重要因素。為了使自動化技術在孵化工藝中得到更加廣泛的應用，通過培訓來幫助孵化場工人進行專業技能的提升至關重要，讓孵化企業的管理人員了解自動化設備能夠給企業帶來的利益，管理人員只有了解設備的各項性能、原理及常見問題的解決辦法后，才能有效進行設備及人員的管理。管理人員初步掌握之后，再組織培訓活動，讓基層員工參與進來熟悉設備的正常使用。充分了解設備，可以更好地使用設備，減少使用過程中故障的發生概率。

3.2 完善設備使用的管理制度

通過對用戶現階段實際使用自動化設備情況的分析可知，管理制度的不完善會影響自動化設備的使用效果。自動化設備的使用和維護屬于專業性較強的工作，設備使用前應提前規劃相關專業人員并制定專屬的管理制度和準則。目前，大多數孵化場為了追求短時的經濟效益，不重視相關專業人員的招聘和管理制度的制定，仍沿用傳統的管理制度。自動化設備的使用從某種程度上改變了人們的操作習慣，因此傳統的管理制度不再適用現階段自動化生產的需求。以上問題導致設備應用時出現較多的問題，影響了孵化場內的工作效率和質量。

4 自動化技術在孵化行業的發展方向

4.1 實現無人化孵化

目前，孵化行業雖然已經完成生產某些工序的自動化，從一定程度上減少了用工數量，降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。但孵化行業的發展不會局限于此，未來的孵化將會是無人化孵化，輸入的是種蛋，輸出的是雛苗，整個孵化中心將是一個集成的、高度智能化的工廠。孵化中心將擁有一個集中大調度指揮中心，其可以獲取內部所有物料的位置和狀態信息，指揮中心可以根據生產的需要安排指揮AGV系統完成種蛋的存儲、熏蒸、入庫、上孵、落盤、出雛和存發苗。設備的清洗、消毒等工作也是由指揮中心調度無人設備進行工作。

4.2 實現綠色孵化

未來的孵化將向低功耗、零排放方向發展，實現綠色孵化。眾所周知，在種蛋發育的21d時間里，種蛋會從吸收熱量逐步變為散發熱量。如果將后端能量進行有效回收并把這部分熱量用于前端的孵化，孵化場的能量消耗將會顯著降低，這種能量的回收通常是通過熱水的回收和熱氣的回收來實現，并通過能量轉換裝置將其轉換成熱量儲存起來，以備他用。孵化廳內部通常是一個相對封閉的環境，內部的各功能房間常年保持恒溫狀態。通過減少內外空氣的交換量也可以降低孵化場內部能量的流失，減少內部冷空氣或熱空氣的外泄，避免空氣將孵化廳內部的能量帶走。通過以上節能減排的手段可以有效降低孵化廳內能量的消耗。

4.3 信息互聯助力精益生產

禽類養殖企業對雛苗的需求往往是多元化的，這不僅體現在種蛋品系上的差異，還體現在雛苗所注射疫苗的差異。為了滿足多元化的養殖需求，孵化企業應該向著精細化生產的方向發展，但是這與規模越來越大的孵化廠是相矛盾的。為了解決這一矛盾，生產的自動化和信息化是必須的。只有建立起自前而后的自動化生產和信息采集，才能實現自后向前的計劃生產。信息采集的平臺應包含種蛋來源批次信息的采集，種蛋在孵化內廳轉移過程中信息的追溯，這包含孵化車與出雛車、出雛車與苗雞筐的一一對應。建立起從前向后的數據不間斷鏈接和種蛋、苗雞的智能存儲。有了以上硬件的支撐，便可以實現按照雛苗需求制定生產計劃的生產需求。種蛋和雛苗種類品種的增多，雛苗和種蛋智能倉儲系統的建立勢在必行，智能倉儲可以有效提高種蛋和雛苗的存取效率。

5 結束語

在孵化廳應用自動化技術能夠實現各工序之間的信息傳遞，減少“孤島”現象，實現真正意義上的全程自動化流水作業。自動化技術的應用將大幅提升孵化廳內的工作效率、產品質量和生物安全性，解決招工難題，促進孵化行業的全面技術進步。自動化技術在孵化企業的應用效果仍有待提升，如何提升用戶的使用體驗，增強用戶的使用水平將是今后的努力方向。同時也應注重提升自動化的技術水平和孵化廳內的自動化程度，降低自動化過程中對生物的傷害，保證生物安全和動物福利。