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吉林正大冷鏈系統建設

發布日期:2018/2/6 12:13:51 瀏覽:

來源時間為:2017-11-13

作者:吳詩云陳傳軍馬亮來源:北京機械工業自動化研究所2017-11-1311:30:11

摘要:吉林正大自動化冷鏈物流系統的順利建成并正式投入使用,實現了冷鏈物流產品車間到倉儲全過程自動化和智能化。減少了人員,提高了效率,節約了土地資源,受到國內食品加工屠宰企業、以及熟食加工的冷鏈物品企業的一致贊揚。

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最近幾年,隨著國內肉食品加工和速凍食品的市場需求不斷擴大,正大集團旗下正大食品對食品冷鏈物流的需求不斷增加。

2017年初,由北京機械工業自動化研究所(以下簡稱“北自所”)承建的正大食品多個自動化冷庫以及冷鏈物流系統在吉林、湛江、南通、徐州、襄陽等地陸續投入使用。其中,吉林正大食品有限公司(以下簡稱“吉林正大”)的冷鏈物流系統建設投資規模大,覆蓋范圍廣,最具典型性。

一、項目概況

吉林正大食品有限公司位于吉林省榆樹市環城工業區,是由泰國正大(中國)農牧有限公司投資興建的集肉食品加工、畜牧業、飼料工業為一體的農牧工商一體化、產銷供“一套龍”大型現代農牧食品企業。每年可加工肉雞1億只,總投資15億元,年產值可達40億元。

根據吉林正大的生食/熟食不能混存、生食/熟食分車間進行加工的要求以及年宰一億雞的加工能力,整個系統由自動化生食品冷庫、熟食品冷庫、Miniload不銹鋼料箱暫存庫、5個平庫、托盤及環形穿梭輸送、熟食品不銹鋼料箱輸送、計算機管理控制、網絡通訊等多個子系統組成。冷庫系統占地面積5118㎡,生食冷庫5巷道8層貨架,熟食冷庫2巷道8層貨架,單元貨格承載1100kg。

自動化冷庫及環形穿梭系統布局

系統涉及的高層貨架、堆垛機及貨叉雙深位結構和材質選型計算、加工制造工藝研發;環形穿梭輸送系統及電氣設備的低溫選型、節能供電;不銹鋼料箱貨架和堆垛機的首次研發、制造和控制;計算機管理系統的可靠性;不同溫度環境過渡切換的保溫;產品入庫追溯、保質期跟蹤管理等一系列關鍵技術,在吉林正大都得到了很好的應用,保證了系統和設備在低溫環境下安全穩定可靠運行。大大節約了土地資源和人力資源成本,提高了正大企業倉儲自動化作業的高效能力。

二、自動化冷庫及環形穿梭輸送系統

吉林正大的屠宰及食品加工廠自動化立體冷庫系統由2套獨立的雙深位、橫梁組合式高層立體貨架構成生食品庫區和熟食品庫區,形成兩個獨立、分別存放生食和熟食凍品的冷庫,生食品庫存儲空間6.34萬立方,熟食品庫2.5萬立方。

冷庫內部貨架空載

兩個冷庫區在建筑結構上的特點是:連體鋼構、各自獨立。整個建筑位于主體工藝車間中部南側。自動化立體冷庫每個庫區都由高層貨架和關鍵設備堆垛機、輸送系統組成。

冷庫內部貨架裝載

冷庫高層貨架高度19300mm。其中生食品庫存儲貨位10278個,熟食品庫存儲貨位3632個。每一個托盤貨位可存儲1.1噸,存儲容量約15000噸,設備用電裝機容量為350KW;

關鍵設備雙深位堆垛機生食品庫區有5臺,熟食品庫區有2臺。實現庫存產品全自動搬運存儲功能;

生/熟食品入庫系統流程:生食產品經過自動包裝、機器人碼垛、托盤碼垛并薄膜纏繞,然后通過RGV穿梭車與自動化冷庫入庫輸送機自動對接,穿越防火分區和過渡間實現自動入庫。同時,托盤與產品綁定的信息通過以太網傳輸到中央控制室服務器,WMS根據接收的托盤信息通過WCS自動分配下達巷道堆垛機執行入庫作業,堆垛機作業時通過條碼閱讀器采集的信息進行校驗,作業完成后系統記賬,做到賬物相符。

生/熟食品出庫系統流程:根據用戶訂單,通過WMS/WCS系統給堆垛機下發出庫作業,堆垛機將貨架上的托盤搬運到出庫輸送機上,然后穿越過渡間和兩道冷庫保溫門與多臺環形穿梭車自動對接輸送,再通過環形穿梭調度系統調度就近的穿梭車搬運到出庫站臺,對應的發貨站臺,出庫站臺配置LED看板信息,提示裝車信息。多臺環形穿梭車之間采用漏波通訊,系統運行可靠。

環形穿梭系統設備

生/熟食品托盤入庫系統流程:人工將需要入庫的空托盤通過叉車疊成一摞送至出庫端空托盤入庫口,經過尺寸檢測,系統根據生/熟食冷庫空托盤的需要和存儲空間的允許,由環形穿梭系統將托盤搬至空托盤入庫口;WMS系統根據輸送緩沖線存放的最大存儲托盤數進行實時計算,動態補充,始終確保包裝車間機器人碼垛需要的托盤供給。

生/熟食品托盤揀選系統流程:需要揀選的托盤根據WMS下發到庫端LED的揀選信息通過環形穿梭車自動出庫到揀選出庫站臺,根據提示的揀選信息人工揀選,揀選完成后剩余物品自動記賬回庫。

兩個庫區為了確保自動化冷庫的低溫環境,系統配置了26套冷凍門,其中生食品庫區16套,熟食品庫區10套。根據不同的過渡間結構,配置不同結構的平移門和提升門。從而實現不同環境溫度的切換、確保自動化冷庫制冷系統有效節能。

自動化冷庫及環形穿梭系統所有設備及狀態檢測都可以WCS畫面進行實時查看、遠程操作和故障診斷。

自動化冷庫及環形穿梭系統WCS畫面

三、miniload不銹鋼熟食暫存庫及料箱輸送系統

吉林正大食品熟食加工車間根據工藝要求,先將待加工的產品暫存在料箱庫,然后根據熟食車間各條生產線的加工需要,從料箱庫里調出對應的加工產品通過料箱輸送系統進行按需投放,投放后的空料箱再返回前道生產車間或回庫暫存。

Miniload料箱不銹鋼貨架/堆垛機

全套所有設備包括貨架、堆垛機、輸送系統等輔助裝置全部采用不銹鋼材料制造。高速堆垛機采用全伺服、不銹鋼、雙工位、同步帶、雙驅動的結構模式,水平運行速度每分鐘可達240米,提升機貨叉可達60米。其中不銹鋼高速堆垛機、不銹鋼貨架在國內企業都是首次研發制造。5096個料箱存儲貨位,1套雙層料箱輸送線,7個投料口15臺提升機,可用水沖洗。

不銹鋼貨架巷道

Miniload暫存庫及料箱輸送投料布局

料箱入庫流程:料箱上自帶RFID芯片信息,前道生產車間過來的料箱穿越防火保溫門進入料箱庫,進行輸送、拉距、讀取RFID信息、稱重后,自動上傳WMS管理系統,WMS通過WCS下達作業分配,料箱自動進入相應的巷道入庫口,高速堆垛機自動叉取料箱入庫。出庫時根據熟食加工線的訂單信息,WMS自動下達出庫作業命令,庫內料箱穿越防火保溫門后再輸送到熟食車間的多個投料生產線。料箱輸送線設有兩層,上層對應生產線的投料口,下層為料箱返回輸送,每一個投料口設有兩臺提升機,每一個料箱進入投料口之前需要進行RFID芯片信息校驗,確保食品加工投料正確無誤。投料方式為自動夾箱翻轉投料,投料結束后返回。

料箱出庫流程:WMS根據需求建單下發作出作業,出庫的料箱到達每一個投料口之前再經過RFID讀取校驗,確認無誤,分配到對應的投料口,通過料箱投料的翻轉機關將料箱內待加工的雞肉半成品投到熟食投料斗內進行后續的熟食加工。

Miniload暫存庫及料箱輸送系統與生熟食自動化冷庫共用一套服務器。三個庫區的關鍵設備通過庫內安裝的大功率無線基站與輸送系統、環形穿梭系統、WMS/WCS系統構建了局域網絡,局域網絡覆蓋了自動化冷庫和Miniload料箱庫系統、包裝碼垛系統等所有庫內外設備。同時也實現與企業ERP或上級信息管理系統無縫對接。

庫端料箱輸送系統

庫外料箱輸送系統

四、項目的難點和亮點

首次攻關設計將低溫暫存庫和料箱輸送系統應用到正大食品熟食加工車間內部。實現來料自動暫存、出庫自動投料、輸送熟食加工等作業環節。貨架和堆垛機采用不銹鋼、全伺服、高速(240米/分鐘)、可沖洗,RFID信息采集、滿足用戶特殊要求是目前國內首例,推廣應用前景可期。

熟食車間料箱輸送系統

熟食車間投料系統

首次將環形穿梭系統引入自動化冷庫出庫系統。通過多輛穿梭車采取漏波通訊方式從而實現不同庫區存儲的生食和熟食食品同時出庫的配送發貨需求和揀選、空托盤收集回庫的功能。

采用最新的冷庫設計理念、大容量庫體,全自動堆垛搬運,自動輸送,無人員進出操作、計算機系統自動管理和監控冷庫的帳物及設備運行情況。

采用雙深位、懸臂貨架一體化結構,有限的倉庫面積實現存儲容量最大化,貨位增倍設備減半;在實現運營所需庫容量的前提下極大節約了土地使用。

不同環境溫度的切換通過設置在庫端輸送機上方的冷凍門進行有效連鎖控制,確保庫內制冷有效節能;

入出庫信息、發貨裝車去向、設備故障報警均可通過設置在立體冷庫兩端的LED看板裝顯示,一目了然;

關鍵設備堆垛機驅動、貨叉、認址、供電等裝置均從國外進口,貨叉采用旋轉編碼器伺服控制;水平行走和垂直提升采用BPS激光條碼帶識別微距,控制精度準,定位精度高;系統運行可靠,維護簡單。

難點在于冷鏈倉儲物流實施涉及多專業多環節,事前規避顯得特別重要,需要足夠的設計能力和施工經驗的積累。

五、項目最終效果

吉林正大自動化冷鏈物流系統的順利建成并正式投入使用,實現了冷鏈物流產品車間到倉儲全過程自動化和智能化。計算機管理系統覆蓋自動化冷庫所有管理(WMS)功能、現場所有設備實時調度監控(WCS)、并與上級ERP系統實現無縫對接;系統實現了倉儲管理、熟食加工過程信息化、先進先出原則化、賬目管理無紙化,數據傳輸網絡化,設備監控遠程化,減少了人員,提高了效率,節約了土地資源,方便屠宰企業調節市場,暫存食品的存儲能力,提高冷鏈食品物流周轉裝車速度,受到國內食品加工屠宰企業、以及熟食加工的冷鏈物品企業的一致贊揚。

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