山東惠發(fā)食品智能冷鏈物流系統(tǒng)建設

時間：2025-03-22 01:53:33來源：food欄目：冷鏈新聞閱讀：

供稿｜中鼎集成

山東惠發(fā)食品股份有限公司是以生產(chǎn)低溫速凍食品為主的大型食品企業(yè)，隨著銷售規(guī)模與存儲需求的不斷提高，對其傳統(tǒng)冷庫管理模式提出更高要求。為此，中鼎集成為其規(guī)劃了一套全自動化立體冷鏈倉庫解決方案，以達到自動化、信息化、無人化、高效便捷的作業(yè)要求。

山東惠發(fā)食品股份有限公司（簡稱“惠發(fā)食品”）是一家以生產(chǎn)低溫速凍食品為主的大型食品企業(yè)，總部坐落于山東省諸城市，始建于2005年，總占地30多萬平方米。自創(chuàng)建以來，公司以“做健康食品、創(chuàng)世界名牌”為企業(yè)宗旨，注重科技與研發(fā)資金的投入，以生產(chǎn)“天然，健康，營養(yǎng)，衛(wèi)生”的綠色食品為目標，不斷加大自主創(chuàng)新力度，重點研制高技術含量、高附加值的功能性肉制品，公司已形成肉丸、肉腸、肉串、油炸、清真5大系列多個品種的生產(chǎn)規(guī)模，成為全國最大的速凍調(diào)理肉丸生產(chǎn)基地之一。目前，惠發(fā)食品公司的銷售網(wǎng)絡遍及全國，迄今已擁有360多家直銷商，4000多家兼營商。

隨著惠發(fā)食品銷售規(guī)模與存儲需求的不斷提高，對2019年興建的惠發(fā)二廠的冷庫管理模式也提出更高要求。為此，無錫中鼎集成技術有限公司深入了解其實際需求，為惠發(fā)食品規(guī)劃了一套全自動化立體冷鏈倉庫解決方案（如圖1），以達到自動化、信息化、無人化、高效便捷的作業(yè)要求。

一、項目背景及需求

在2019年之前，惠發(fā)食品的倉庫內(nèi)采用的是傳統(tǒng)人工配合叉車的作業(yè)模式，原材料和成品存儲在高度約3m的兩層貨架上，不僅占地面積大、空間利用率不高、叉車挑高有限，而且安全性不高、人員需求大、單人作業(yè)效率低。由于叉車頻繁出入冷庫搬運物料，不僅造成制冷系統(tǒng)的能量損耗，溫度的差異變化也會對食品品質帶來一定隱患。并且，傳統(tǒng)的作業(yè)模式缺乏有效及時的貨位管理，很容易造成物品擠壓，從而造成浪費。

另外，惠發(fā)食品現(xiàn)有的U1、U2、U3生產(chǎn)車間是獨立運行的，車間間隔距離較遠，出入庫效率低，不易統(tǒng)籌管理，所以惠發(fā)食品希望新建的自動立體倉庫系統(tǒng)能夠與這3個生產(chǎn)車間打通，實現(xiàn)統(tǒng)一管理調(diào)度，從而提升工作效率，減少人力浪費。

為了適應市場的需求變化，滿足銷售規(guī)模與存儲需求的提高，惠發(fā)食品決定打造一套高技術含量的萬噸自動化冷鏈倉儲系統(tǒng)，用于存儲原材料、成品，實現(xiàn)自動化、信息化、無人化作業(yè)。通過此套解決方案，要大大提升原材料和成品的存儲量，串聯(lián)起倉庫與現(xiàn)有U1、U2、U3生產(chǎn)車間，提升出入庫的作業(yè)能力，降低人力成本，實現(xiàn)安全高效。

二、解決方案

1.項目總體概況

該冷庫項目（如圖2）的倉儲面積為4200m2，高度為15m，共規(guī)劃了2層作業(yè)區(qū)域，一層主要用于原料、成品的出入庫作業(yè)，二層用于惠發(fā)食品現(xiàn)有U1、U2、U3生產(chǎn)車間中加工完成的成品入庫。整個項目共規(guī)劃有5個巷道，輸送設備350臺，總貨位數(shù)10812個，設有收貨暫存區(qū)、入庫區(qū)、存儲區(qū)、出庫區(qū)、發(fā)貨區(qū)、加工車間等區(qū)域，通過一整套物流輸送系統(tǒng)將現(xiàn)有的U1、U2、U3生產(chǎn)車間與新建的智能立體倉庫聯(lián)通起來，實現(xiàn)惠發(fā)食品的日常收發(fā)貨、原料和成品存儲、低溫食品加工等功能。項目詳細信息，見表1。

2.物流系統(tǒng)的構成

該冷庫的倉儲物流系統(tǒng)，主要由橫梁組合式貨架系統(tǒng)、堆垛機系統(tǒng)、庫前兩層輸送系統(tǒng)、倉庫監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)(WCS)、倉庫管理系統(tǒng)(WMS）等組成，具體配置見表2。

三、基本作業(yè)流程

1.一層月臺原料、成品入庫

貨臺區(qū)成品及原材料入庫整托運至立庫月臺，托盤經(jīng)尺寸檢測設備、稱重傳感器進行檢驗稱量，并經(jīng)過條碼閱讀器讀碼，不合格的退回進行貨型整理或減重處理；外形尺寸和托盤重量合格的托盤，則運輸至相應巷道入庫口完成入庫。如圖3。

2.空托盤供給到U1、U2生產(chǎn)車間

當U1、U2生產(chǎn)車間需要空托盤垛時，接到上位機指令后堆垛機將空托盤搬運至指定的巷道口輸送機，空托盤垛通過輸送機送到RGV穿梭車的接駁點，由穿梭車搬運至換層提升機前的輸送機上，經(jīng)過提升機下降至U1、U2車間，供生產(chǎn)使用。如圖4。

3.空托盤供給到U3生產(chǎn)車間

當U3生產(chǎn)車間需要空托盤垛時，接到上位機指令后堆垛機將空托盤搬運至指定的巷道口輸送機，空托盤跺通過輸送機送到RGV穿梭車的接駁點，由穿梭車搬運至換層提升機前的輸送機上，經(jīng)過提升機下降至U3車間，供生產(chǎn)使用。如圖5。

4.二層生產(chǎn)車間加工后的成品入庫

（1）U1、U2車間成品入庫：U1、U2車間生產(chǎn)完的成品，經(jīng)提升機從一層生產(chǎn)車間搬運至二層連廊，再經(jīng)連廊RGV穿梭車運輸至二層庫前輸送線上，最后由堆垛機放至指定貨位，完成入庫。如圖6。

（2）U3車間成品入庫：U3車間生產(chǎn)完的成品經(jīng)提升機從一層生產(chǎn)車間搬運至二層連廊，再經(jīng)連廊RGV穿梭車運輸至二層庫前輸送線上，最后由堆垛機放至指定貨位，完成入庫。如圖7。

5.一層月臺原料、成品出庫

原料出庫至車間接到上位系統(tǒng)指令后，堆垛機將原料托盤調(diào)出，經(jīng)庫前輸送系統(tǒng)運輸?shù)匠鰩炜冢刹孳嚢徇\托盤至對應的發(fā)貨月臺，完成出庫。如圖8。

6.一層月臺揀選后的半托回庫

揀選半托回庫揀選：完成后的貨物由揀選口經(jīng)輸送系統(tǒng)運輸至半托貨物尺寸檢測設備處，經(jīng)檢驗合格后再次入庫。如圖9。

四、項目亮點

1.布局

整個立體庫區(qū)主要由低溫貨架倉儲區(qū)、冷庫緩沖間、低溫穿堂區(qū)、收發(fā)貨月臺組成。貨架倉儲區(qū)的溫度為-22℃，冷庫緩沖間內(nèi)的溫度為-15℃，低溫穿堂區(qū)溫度為-8℃，收發(fā)貨月臺的溫度為8℃，從貨架倉儲區(qū)到月臺區(qū)的溫度是有規(guī)律變化的，這樣可以避免食品從自動化立體倉庫出庫后因溫差突然變化對品質造成影響。由此可見，自動化立體冷庫的保溫、隔熱、防潮工作至關重要。

以冷庫的緩沖間為例，冷庫緩沖間是由保溫庫板與冷庫門組成，緩沖間左右兩側各設有一套冷庫快速卷簾門，兩道門是互鎖設計的，當有托盤要進入緩沖時，一道門快速開啟，另一道門是關閉的，這樣可減少冷庫能量損失。冷庫緩沖間的氣密性也至關重要，應盡量不開孔洞，如果密封不當，在冷庫門附近就會有積水結冰的現(xiàn)象，損壞冷庫門，也會造成能量的損失。

2.選型

（1）貨架：普通材質的貨架在冷庫低溫工況下有低溫“冷脆”和變溫應力的特性，存在較大安全風險，所以冷庫項目應使用符合國家標準的耐低溫鋼材。此項目的貨架的立柱采用Q345D材質，橫梁采用Q235D材質，具有質量穩(wěn)定、耐低溫、強度高，且表面平整、均勻、光滑等優(yōu)點，適用于-25℃的低溫環(huán)境，并且進行特殊的防銹處理可保證貨架在冷庫中能夠長期使用。

（2）堆垛機：相比于常溫庫堆垛機，冷庫堆垛機在低溫狀態(tài)下也需防止鋼結構“冷脆”及變溫應力，中鼎集成的堆垛機選用耐低溫的Q345D鋼材；堆垛機電機采用帶加溫模塊的耐低溫電機，減速箱內(nèi)配冷庫專用潤滑油，電器元件也需要采用耐低溫器件；堆垛機的起升鋼絲繩采用鋼芯材質，抗拉強度高，韌性強，定期涂低溫油脂維護保養(yǎng)，可延長鋼絲繩的使用壽命。堆垛機的行走輪采用進口耐低溫走輪箱，運行噪音小、耐磨、使用壽命長。因冷庫內(nèi)可視效果較差，空間彌漫霧氣，設備上結有霜層，常溫庫的激光認址不再適用，所以此項目中的水平、起升運行均采用BPS條碼掃描器+條碼帶的認址方式。為適應低溫環(huán)境，堆垛機控制系統(tǒng)中的控制器、傳感器、電纜等均選用耐低溫的產(chǎn)品。

（3）輸送系統(tǒng)：機架采用耐低溫鋼材，滾筒和鏈條機導向架采用不銹鋼材質，防水防銹蝕，美觀耐用。電機采用耐低溫電機。在低溫環(huán)境下，輸送線的光電開關不能采用反射開關，要改用對射開關，以避免反光板起霧結霜造成光電開關信號錯誤。

（4）冷庫門：此項目采用進口快速提升門，升降速度達到2.5m/s，門扇四周設有自限溫電纜防凍裝置，門簾的底部配有電加熱帶，以防止開門后因溫差產(chǎn)生的冷凝水滴結冰而損壞庫門。冷庫門底部配有壓力傳感器，當門簾下降碰到人或托盤時會自動抬起，具有關門遇阻回開防夾的功能。另外，冷庫門還有自動甩冰的功能，每隔40分鐘系統(tǒng)會給門一個開啟信號，這樣就可以去除門簾上的冰霜，避免快速卷簾門損壞。

3.方案

惠發(fā)食品二層的作業(yè)流程為：高架立體庫的空托盤垛供給到U1、U2、U3生產(chǎn)車間內(nèi)，工人將三個車間加工完成的成品碼放到托盤上，通過叉車作業(yè)將成品托盤搬運至U1、U2、U3生產(chǎn)車間內(nèi)的入庫輸送線上，通過樓層提升機將成品托盤提升至二層，再由RGV小車搬運至立庫二層庫前輸送線處，由堆垛機完成成品托盤的入庫功能。通過業(yè)主提供的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析得到U1、U2、U3生產(chǎn)車間的成品托盤最大入庫量為60托/小時，而U1、U2生產(chǎn)車間到新建的高架立體庫的水平距離長達210m，顯然通過一臺RGV小車是無法滿足節(jié)拍要求的。如圖10。

中鼎集成在了解到用戶的上述需求后，經(jīng)過方案規(guī)劃、電氣控制、軟件調(diào)度部門的多輪溝通，最終確定采用2臺雙工位穿梭車+中間緩存站的解決方案。如圖11所示，在穿梭車軌道的兩側分別設置空托盤緩存區(qū)和成品滿托盤緩存區(qū)?？胀斜P緩存區(qū)的作用是提前將高架立體庫內(nèi)的空托盤跺輸送到中間緩存站存儲，可緩存9個托盤跺，當U1、U2、U3車間有空托盤跺需求時，由右側的RGV小車供給到需求車間。成品滿托盤緩存區(qū)的作用是將U1、U2、U3車間生產(chǎn)的成品托盤輸送到中間緩存區(qū)存儲，可緩存5個成品托盤，由左側的RGV小車搬運至高架立體庫存儲。

這種解決方案既增加了空托盤跺和成品滿托盤的緩存位，又能使2臺RGV小車獨立運行，各司其職，規(guī)避了2臺小車干涉的風險，便于電氣控制和軟件調(diào)度，安全高效。目前這套方案已經(jīng)在項目中投入使用，可滿足惠發(fā)食品的流量（60托盤/小時）需求，得到了業(yè)主的一致好評。

4.軟件系統(tǒng)實現(xiàn)信息高效互聯(lián)互通

整套物流系統(tǒng)解決方案應用了中鼎集成自主研發(fā)的WCS、WMS等先進智能物流軟件管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對物料與貨位的綜合管理及信息儲存，并通過專門開發(fā)的接口程序與企業(yè)資源管理系統(tǒng)（ERP）無縫連接，保證了企業(yè)信息的高效互聯(lián)互通。同時，整套智能物流軟件管理系統(tǒng)又有自己的服務器和數(shù)據(jù)庫，確保了物流信息數(shù)據(jù)的獨立管理和控制。

五、實施效果

目前惠發(fā)食品著重打造預制菜產(chǎn)業(yè)，構建產(chǎn)業(yè)鏈體系，在供應鏈平臺搭建上，公司以建設城市“中央廚房+智慧餐飲”為核心，圍繞不同人群、不同場景，全力打造從田間到餐桌、線上線下融合發(fā)展的預制菜全產(chǎn)業(yè)鏈平臺，新建的自動化冷鏈倉儲系統(tǒng)將助力惠發(fā)食品預制菜產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。

項目于2020年驗收投入使用，至今已經(jīng)穩(wěn)定運行兩年，是中國優(yōu)秀的智能化冷鏈標桿項目。2022年7月25日，中央廣播電視臺特別節(jié)目《走進縣城看發(fā)展》走進山東諸城，第一站就來到了山東惠發(fā)股份有限公司?；莅l(fā)食品通過此套冷鏈倉儲系統(tǒng)，在保障低溫食品安全的同時，提升了出入庫的作業(yè)效率，實現(xiàn)了多車間聯(lián)動管理，降低了勞動強度和物流成本，助力惠發(fā)食品的企業(yè)自動化、信息化、無人化管理，也推動了中國食品冷鏈的智能化發(fā)展。

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