冷鏈倉儲自動化技術發展研究

時間：2025-01-22 13:41:37來源：food欄目：冷鏈新聞閱讀：

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摘要：本文首先從政策環境和社會環境兩個角度分析了近幾年冷鏈物流的發展概況，在此背景下，冷鏈物流自動化技術不斷升級發展，呈現出共享化與可視化、智能化與自動化、精細化與專業化等特點。并通過重點分析四向穿梭車立體庫與堆垛機立體庫，指出自動化立體庫是未來冷庫運營發展的趨勢，適用于冷庫作業場景的自動化設備也將迎來較大提升空間。

關鍵詞：冷鏈、倉儲、自動化技術

作者：白光利（北京亞冷控股有限公司）

一冷鏈物流發展概況

1.政策發展環境分析

在國家政策層面，一方面是完善冷鏈物流網絡布局，推動整合集聚冷鏈物流市場供需、存量設施以及農產品流通、生產加工等上下游產業資源，提高冷鏈物流規模化、集約化、組織化、網絡化水平；另一方面是不斷完善行業管理規范，進一步細化相關法律法規對冷鏈銷售者安全主體責任的相關要求，逐漸加強監管力度，引導冷鏈企業規范經營，有助于行業長期健康發展。

（1）冷鏈物流行業相關政策

2019年至2021年3月，國家出臺的冷鏈物流行業相關政策超過20項，尤其是2020年受新冠肺炎疫情的影響，政府對冷鏈物流建設發展密切關注，一系列政策意見的出臺給中國冷鏈物流行業的發展指明了方向。整體來看，國家有關冷鏈物流行業的政策主要關注冷鏈物流設施布局、冷鏈物流體系建設、行業疫情防控要求、冷鏈食品安全防范、促進農產品流通等方面。

（2）冷鏈物流行業國家標準

《食品安全國家標準食品冷鏈物流衛生規范》（GB31605-2020）于2020年9月11日發布，并于2021年3月11日正式實施。標準規定了食品在物流過程中的基本要求，包括交接、運輸配送、儲存、人員和管理制度、追溯及召回、文件管理等方面的要求和管理準則，適用于各類食品從出廠后到銷售前需要溫度控制的物流過程。

《電子商務冷鏈物流配送服務管理規范》（GB／T39664-2020）于2020年12月14日發布，并于2021年7月1日正式實施。標準規定了電子商務冷鏈物流配送的基本要求、管理要求、作業流程及要求、評審及改進。適用于電子商務冷鏈物流配送服務提供方對配送作業服務的管理，不適用于醫藥冷鏈物流配送。

2.社會發展環境分析

隨著城鎮化發展和居民消費水平的不斷提升，人們對健康生活方式的追求意識逐漸加強，生鮮食品逐漸受到大眾青睞，而冷鏈物流作為生鮮產品流通的支撐，也相應受到重視，并且在短時間內得到快速發展。同時近幾年生鮮電商需求的爆發式增長，也進一步帶動了冷鏈物流行業的快速發展。2020年，我國冷鏈物流市場規模達4850億元，同比增長21.2%；2020年上半年我國冷庫面積超952.26萬平方米，占2020年上半年倉庫總量的5.53%，較2019年年底的652.79萬平方米增長45.9%。

（1）城鎮化水平不斷提高

2020年年末我國常住人口城鎮化率超過60%，較1980年的19.40%增長了超40個百分點。根據統計結果，目前我國城鎮人口飲食結構中易腐食品比例約為62%，而農村人口飲食結構中易腐食品比例約為37%，主要原因是城鎮人口的肉類、水產消費量遠高于農村人口。因此隨著城鎮化進程的加快，中國食品消費結構也不斷隨之進行調整，易腐食品的比重不斷增大，促進了生鮮農產品從產地到城市消費的冷鏈物流需求進一步增長。

（2）居民消費水平升級

隨著我國居民人均可支配收入的不斷增長，食品安全意識的逐漸提升，食品安全、鮮活農產品供應逐漸成為居民生活關注熱點，冷鏈物流的發展對保障食品質量安全、提高居民生活水平、降低物流損耗和社會資源浪費具有巨大的促進作用。以生鮮商品為例，目前行業平均腐損率達到10%～20%，而運用冷鏈物流直配的企業可以將腐損率降低到3%～5%。2020年在冷鏈物流服務的行業中，食品行業占比高達90%。二技術發展趨勢分析隨著冷鏈物流技術的快速發展與升級，在冷鏈物流業的應用會逐步加快，為冷鏈物流業的健康發展提供源源不斷的動力支持，同時也提升食品安全保障效能和冷鏈效率，更好地滿足居民的冷鏈消費需求。

1.冷鏈物流信息共享化與可視化

冷鏈物流信息閉塞、不透明是制約我國冷鏈物流發展的一大“痛點”，是導致冷鏈物流基礎設施資源分配不合理、冷鏈成本過高以及增加農產品冷鏈流通周期的主要問題之一。實現冷鏈物流上下游信息共享化與可視化是改善冷鏈物流效率、確保農產品質量與安全、防止發生農產品冷鏈物流“斷鏈"問題以及提高消費滿意度的關鍵，同時也是打通冷鏈物流體系，形成相對完善的冷鏈物流產業鏈條的關鍵性解決措施之一。

2.冷鏈物流作業自動化與智能化

隨著我國冷鏈物流基礎設施建設的不斷完善，農產品冷鏈物流信息化的不斷建設與發展，互聯網、物聯網與區塊鏈技術的不斷成熟以及大數據挖掘分析、云計算技術在整個冷鏈物流產業鏈上的廣泛應用，農產品冷鏈物流自動化、智能化作業成為未來冷鏈物流發展的必然趨勢與需求。

3．冷鏈物流運營精細化與專業化

伴隨著冷鏈物流信息化、智能化、自動化的不斷發展，針對農產品在冷鏈物流流通中的每個環節都可實現農產品質量與安全的實時監控，通過客觀的大數據統計與挖掘分析，冷鏈物流每個操作環節存在的不足或隱患都可被及時獲知，并對其進行針對性處理與優化，這可極大地促進與推動我國冷鏈物流向精細化、專業化管理運營方向發展。三冷鏈物流倉儲技術簡介冷鏈物流倉儲因其低溫的作業環境和食品安全的特殊要求，無人化、自動化立體庫是未來的發展方向，通過系統控制驅動機械完成重復性作業，可以大幅提升倉儲作業效率，取代重復性的體力勞動，控制各環節食品生產流通安全。另外，通過堆垛機、穿梭車自動化立體庫的應用，減少了倉庫通道面積，增加空間利用率，大幅降低單位儲存成本。

1.冷鏈自動化立體庫 (AS/RS)分類

自動化立體庫是在不直接進行人工處理的情況下能自動存儲和取出物料的倉儲系統。主要由存儲設備、搬運設備、裝卸設備、軟件系統等構成。根據存儲容器區分，可分為托盤立體庫、料箱立體庫及其他特殊品類屬性立體庫。根據硬件設備區分，可分為堆垛機庫、子母穿梭車庫、四向穿梭車庫等。

2.冷鏈自動化操作系統

軟件構成包括：訂單管理系統（OMS）、倉儲管理系統（WMS）、倉儲控制系統（WCS）；硬件載體包括：存儲設備、輸送設備、分揀設備、搬運設備等。與傳統的“人到貨”揀選模式相比，穿梭車密集倉儲系統的作業效率及揀選正確率大大提高，同時節約了大量人力成本和土地成本。其中，倉儲控制系統在智能物流體系中扮演著最為重要的角色，是智能倉儲設備控制中心、調度中心和任務管理中心；通過科學合理的路徑規劃、設備調度保障智能倉儲體系安全、穩定、智能、高效運行；通過直觀的監控窗口監控設備運行狀況、任務執行過程、儲位存儲狀況；倉儲控制系統與各種倉儲管理系統及多車交通管理系統（CMS）快速對接，通過大量設備運行數據收集分析，自動預警備品、備件、維修、保養。

3.冷鏈自動化硬件設備

常見的冷鏈自動存取設備包括：RGV穿梭車、堆垛機等，設備實現密集式存儲立體倉庫中的整托盤貨物的自動搬運，實現托盤貨物的快速移載運輸及不同區域功能分區內貨物的出入庫。在PLC系統控制下，通過條碼定位控制方式精確定位各取貨口，進行貨物的鏈條輸送移載，并根據上位機指令運送至指定端口，進行倉儲出入庫。輸送設備是在一定的線路上輸送物料的搬運機械，輸送機可進行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路?？梢詥闻_輸送，也可多臺組成或與其他輸送設備組成水平或傾斜的輸送系統，以滿足不同布置形式的作業需要?？蛇B續搬運物料，輸送量大，運轉輕快，結構簡單。常見碼垛設備多為4軸機械臂，碼垛主要在物流線末端進行，是機械與計算機程序有機結合的產物，有著運作靈活精準、快速高效、穩定性高，作業效率高等優勢。常見碼垛機器人的末端執行器有吸附式、夾板式、抓取式、組合式，在拆碼垛作業中主要采用吸附式。四冷鏈自動化倉的優劣分析

1.四向穿梭車優劣勢分析

當前冷鏈自動化存取應用中，堆垛機和穿梭車應用較為廣泛，2019年前后企業開始嘗試四向穿梭車在冷庫中使用，四向穿梭車可以實現平面上四向（前、后、左、右）的轉向和移動，提升機可實現四向穿梭車在上下方向不同層貨架間的移載。通過提升機加四向穿梭車配合作業實現自動存取。此項技術的優點是可實現多深位布局，提高空間利用率，相對比堆垛機方案更適用于B2B類少SKU、多深度的貨品存儲，對于多頻次出庫的場景理論上可以通過軟件優化和增加四向穿梭車數量提升出庫效率；四向穿梭車在低溫環境下的應用風險需要重點評估兩個方面：第一，四向穿梭車硬件在低溫、高濕環境下運行的穩定性包括電池、電子元器件等；第二，四向穿梭車與其他設備的協調運營，在低溫情況下貨架、地面沉降問題對四向穿梭車運行穩定性的影響，理論上四向穿梭車運行要求平面高低差±3mm，如果出現較大的高低差，整個自動化立體庫運營將會受到重大影響。

2.四向穿梭車立體庫、堆垛機立體庫的比較

堆垛機冷庫穩定性較高，應用較成熟，冷鏈行業自動化立體庫80%以上采用堆垛機；堆垛機庫可擴展性交叉，可通過雙軌、變軌堆垛機調整設備數量投入，目前最多可做到雙深位。成本較高的堆垛機造價約70萬～90萬元。效率可達到140m/min，對于單邊較長的立體庫因為單向堆垛機投入少，更適用于堆垛機方案。四向穿梭車冷庫穩定性和耐久性待市場驗證，尤其冷庫應用故障率高，同時需考慮電池壽命、電氣防潮、地面沉降等問題。但四向穿梭車庫可擴展性高，可通過增加提升機和四向穿梭車數量，調整軟件算法等方式靈活調整。成本方面，提升機造價約30萬元，四向穿梭車造價在20萬元以內，是未來冷鏈自動化立體倉庫的主流建設方向。五結論通過調研目前市場冷庫自動化應用案例，大部分企業或集成商選擇堆垛機存取模式。堆垛機存取模式的優點包括：在低溫環境下運行穩定，托盤存取效率高，貨架投入成本低（比四向穿梭車低30%）；缺點是：采用雙深位布局、空間利用率有限。相較于四向穿梭車庫，堆垛機庫貨位數量較少，效率受布局和堆垛機數量制約，后期無擴展性。因為冷庫低溫作業環境，對電控設備的防結露、電池保溫等性能提出更高要求。綜上，自動化立體庫是未來冷庫運營發展的趨勢，同時適用于冷庫作業場景的自動化設備仍有較大提升空間。

參考文獻:

[1]李蔚田，神會存. 智能物流[M].北京: 北京大學出版社，2013.

[2]何黎明.中國物流技術發展報告[M].北京: 中國財富出版社，2021.

編輯、排版：羅丹

本文源自《物流技術與應用》2023年《冷鏈增刊》

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