生鲜食品自动化立体冷库及其建设要点浅析

朱　岩，陈传军，闻　琦

（北京机械工业自动化研究所，北京　100120）



生鲜食品自动化立体冷库及其建设要点浅析

朱岩，陈传军，闻琦

（北京机械工业自动化研究所，北京100120）

阐述了“冷链物流”及生鲜市场全程冷链概念，指出在生鲜食品存储领域，自动化立体冷库相比于传统型多层冷库具有多种优势，并从多个角度介绍了自动化立体冷库的建设方案，最后进行了简要的建设展望。

生鲜食品；自动化立体冷库；冷链物流

1　生鲜市场“全程冷链”概念

众所周知，生鲜食品在常温环境下容易变质，要保证生鲜食品的安全品质，就必须采用冷链物流的方式，“全程冷链”概念更是成为销售商们的通用宣传语。“冷链物流（Cold Chain Logistics）”即指以冷冻工艺为基础，制冷技术为手段，使冷链物品从生产、流通、销售到消费的各个环节中始终处于规定的温度环境下，以保证冷链物品质量，减少冷链物品损耗的物流活动［1］。它是随着科学技术的进步、制冷技术的发展而建立起来的一项系统工程。冷链物流涉及农产品、禽肉类、水产品、花卉、加工食品、冷冻或速冻食品、冰淇淋和蛋奶制品、快餐原料、酒品饮料等。特殊的商品有：药品（疫苗、血液）［2］。

生鲜食品在工厂生产制造后，需要经历多次低温保存、低温运输的流程，亦即生鲜市场“全程冷链”才能到达消费者手中。其中除去中转运输，食品大部分时间都需存储在冷库中，可见，冷库是冷链物流中非常重要的一个组成部分，对于生鲜食品的安全品质保证起到了决定性的作用，而自动化立体库也变成了生鲜市场“全程冷链”不可或缺的重要设备之一。

2　自动化立体冷库的优势

与我国常见的传统型多层冷库相比，新兴的自动化立体冷库的优势主要体现在以下几点：

2.1节省土地成本

自动化立体仓库通常建设高度为20m以上，个别案例甚至可以达到30m以上。在有限的平面面积中，最大可能利用高度空间，高度范围内存储的货物一般为至少10层。在寸土寸金的当下，由于自动化立体冷库的这种高层密集存储特性，相同的货位存储条件下，自动化立体冷库所需的占地面积仅为多层冷库的三分之一，大大提高了土地的利用率，节省了土地成本。

2.2节省人工支出，降低劳动强度

整套自动化立体冷库采用自动化系统，机械设备与电控系统协同工作，货物单元的入库存储及出库发货的全部流程自动完成，库内没有人员。操作人员只需坐在中控室，在电脑上完成操作即可。与传统平库叉车作业相比，操作人员数量减少60%以上，同时人员劳动强度降低，工作环境得以改善，尤其是低温冷库，杜绝了人员在零下低温区工作的情况，大大降低了人员劳动强度，节省了人工支出与仓库运营管理成本。

2.3节能减排

自动化立体冷库采用封闭式结构，除了输送通道在货物通过时开启，其他时间整个库区的冷冻门，包括对外连接月台的冷冻门，都在系统的指令下自动保持关闭，有效控制了跑冷现象，大大提高了制冷设备的利用率。同时由于库区内不需要设置人员，库区照明需求极低，照明设备投资小，实现节能减排。

印度尼西亚有90%的进口税，还有消费税和增值税。考虑到印尼中产阶级的平均收入仅约为250美元/月（约1737元），即使是入门级进口葡萄酒，每瓶的零售价也在360万-400万卢比（170-190元）之间，对于大多数当地人来说就是奢侈品。游客们也发现这里的葡萄酒与本国相比太贵了。巴厘岛葡萄酒每瓶价格约20美元（约139元），因此对他们而言很有吸引力。这3家酒庄均以当地市场为重点，主要销售到巴厘岛，其次是雅加达。

2.4高效且信息无误

自动化物流系统全程依靠托盘条码识别，跟踪确认每一个货物单元的位置。管理人员从计算机管理系统上可查看任一货物单元及设备的状态，调度任一货物单元出库。同时在管理系统里修改记录，并出具报表等，大大提高了系统的管理效率，可按照“先进先出”等各种个性化原则科学管理，同时保证准确无误。

2.5适用于生鲜快消品的自动化分拣

针对生鲜食品及快消品特性，自动化立体冷库可规划配置复杂的自动化分拣输送系统，在WMS和WCS系统的联合管理控制下，实现整托到整箱甚至整件商品的快速拣选、组盘、打包复核、按路线分拣等复杂任务，在几小时内完成从客户下单到装车出库的作业任务。这种高效准确的业务属性完全符合现今电子商务行业的需求，具有客观的经济效益和社会影响力。

当然，自动化立体冷库的土建基础建设成本要高于多层冷库，在不考虑土地成本的前提下，约是多层冷库的1.5倍［3］。然而鉴于上述优势，且土建成本是一次性投入，自动化立体冷库投入运行几年即可收回成本差额，因而自动化立体冷库是当今冷链物流企业最佳的选择。

3　自动化立体冷库建设方案技术要点

与常温立体库相比，自动化立体冷库的规划设计，从建筑结构到设备布局上均有很多不同，同时难度大大增加。其中的区别，主要体现在如下几点：

3.1冷库过渡间的设计

图1　自动化立体冷库过渡间

3.2低温设备的选型

由于冷库的低温环境，其中使用的各种机械设备和控制元件，尤其是关键部件，如电机、滑触线、认址装置、条码阅读器等均需采用低温专用产品，所有设备的设计均要考虑防冻、防水、防锈蚀等需求。同时库区需配置专业的除霜、除雾、防冷凝设备等。

3.3认址方式的选择

堆垛机是自动化立体仓库的核心设备，货架上放置的托盘货物由堆垛机叉取完成自动入库和出库作业任务。控制系统及堆垛机的定位认址决定了存取货作业的精度，是堆垛机设计的核心技术。堆垛机的运动是三维方向的，包括沿巷道方向的水平运动、沿竖直方向的升降运动和货叉左右取货的伸叉运动。

常温立体库的堆垛机认址方式有激光测距仪认址、BPS条码带认址、认址片认址、编码器认址等。由于冷库的内部环境比较恶劣，可视效果较差，空间中弥漫雾气，设备上结有霜层，采用BPS条码带认址方式（如图2所示）是最合适的选择。

图2　采用BPS条码带认址

3.4采用双伸位货架、双伸式货叉

如图3，鉴于自动化立体冷库建设的高投资，应尽量提高货位设计量，使冷库获得最大的收益。所以自动化立体冷库通常采用双伸位货架，即每个巷道为“1台堆垛机+4排货架”形式（单伸位巷道为“1台堆垛机+2排货架”形式）。堆垛机相应采用双伸式货叉，且通常为国外知名品牌。

与传统的单伸式货叉“上、中、下”的结构组成不同，双伸式货叉分为“上、中－、中二及下叉”四部分组成，双伸式货叉具有近工位和远工位两个取货位置，在叉取近工位货物时，货叉伸叉较短；当近工位没有货物时，货叉才能叉取远工位上的货物，此时货叉伸叉较长，跨越近工位到达远工位，完成取放货作业。

3.5冷库门的选择

自动化输送系统可设置转折及循环线路，系统仅在必要的节点设置冷库门，冷库门数量通常少于传统的叉车直取式低温平库，减少了不必要的支出。

冷库门为单扇电动平移门或提升门，与整座立体仓库的控制系统联动，托盘到达门口时，系统自动下达指令开门，其他时间均自动保持关闭。

门扇四周设有自限温电缆防冻装置，其门洞口地坎上加设地坪电加热，以防止开门后产生冷凝水滴到地坪上冻结而损坏库门。库门设有变频装置，具有任意位置启闭、停电手动开门、关门遇阻回开防夹装置、锁门断电和库内卸锁逃生及风幕机联动装置。

图3　自动化立体冷库双伸位货架及货叉形式

4　建设展望

近几年，我国的生鲜食品冷链领域进入一个前所未有的兴旺时期，而相应的配套仓储物流系统基本处于空白，大批的高效率、高吞吐量的自动化物流冷库亟待筹建。国家及各级政府的相关部门也意识到这些短板，陆续出台相关政策，促进我国生鲜食品冷链的蓬勃发展。自动化立体冷库的建设是大势所趋，必将为生产型企业和流通性企业创造可观的经济效益。

［1］GB/T28577-2012冷链物流分类与基本要求［S］.

［2］朱力.冷库环境下物流装备的市场需求与发展趋势［J］.冷链物流，2015，（2）.

［3］GB50072-2010冷库设计规范［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

朱岩（1989-），女，辽宁人，毕业于北京科技大学物流工程专业，就职于北京机械工业自动化研究所物流技术工程研究中心，从事自动化立体仓库研究和设计工作，与团队建设自动化立体仓库32座，其中自动化立体冷库12座。