尹军琪:现代冷链物流建设的特点与趋势

作者:尹军琪 时间:2021/01/15 来源:伍强智能科技

        本篇转载自《现代物流系统集成-方法、实践与思辨》一书第2章2.11节,略有修改。

        1.冷链问题概述

        冷链物流是现代物流的重要组成部分。冷库主要用作对食品、乳制品、肉类、水产、禽类、果蔬、饮料、花卉、绿植、茶叶、药品、化工原料、电子仪表仪器、烟草、酒精饮料等半成品及成品的恒温恒湿贮藏。一般来说,冷链物流所储存的物品分为食品、药品、疫苗、血液制品等几大类。要求各不相同。

        食品冷链是应用最广的领域之一,其温度需求也非??矸?。如蔬果类产品、鲜花类产品一般在0~15℃之间,每种水果的储存温度也略有差异;肉类、海产品的储存温度一般在-18~-35℃;有极端类产品需要在零下65℃的环境下储存(如金枪鱼)。

        常规药品类的储存温度在5~15℃之间,GSP要求的恒温库储存环境为5~19℃,因为有GSP的严格要求,这一类仓库应用非常广泛。

        疫苗类冷库主要冷藏储存在常温条件下无法保质的各类医药产品,在低温冷藏条件下使药品不变质失效,延长药品的保质期库温一般为-5℃~ +8℃。有些需要特殊规定。如最近报道的新冠疫苗有的需要在-72℃下储存和运输,就是一个例子。

        血液制品的储存要特殊的要求。

        所有冷链物流对于运输车辆的要求也非常严格。

        近几年来,随着人们生活水平的不断提升,果蔬、肉类、海鲜产品、水产品的需求持续增加,对冷链物流的需求出现快速增长的态势。冷链物流逐渐成为物流的热点之一。随着市场规模的不断扩大,立体化冷库和自动化冷库建设项目逐年增加,并且有快速扩大的趋势。

        与传统的常温库不同,冷库对库房和物流工艺设备的要求有其鲜明的特点。如何把握冷库建设的特点,并积极面对市场需求,成为市场关注的焦点。本篇仅对于-18℃以下的低温大型冷库的建设做介绍,这是未来冷库建设的热点和重点需求。

        2.自动化冷库的特殊性

        大型冷库一般储存能力在几千吨到几万吨之间,以肉类、海产品、土豆等产品为主。仓库建设可由两部分构成:仓库本身和库内物流设备与系统。两者所要遵循的标准各不相同。我国冷库建设时间已经有数十年历史,有一系列标准和规范,制冷方式、屋面、墙面、地面、基础、消防、电气等都有详细的规定。但自动化建设历史却相对短很多。

        本篇仅谈谈冷库物流系统建设。从物流工艺设备选型和设计来说,自动化冷库规划与建设应注意几个方面的特点:

        第一,单元化

        大型冷链的特点之一是单元化储存和输送,物流单元主要以托盘和周转箱为主。引入单元化物流的设计思想是冷链物流的关键。因为冷库的作业区从节能的考虑一般不宜设计过大,单元信息在上下游的一致性,对于货物的交接管理非常重要。带板运输对于减少装卸货时间,保持冷链的完整性也是至关重要的。因此,单元化物流将对冷链物流带来革命性的影响。

        第二,选择适应于低温环境的材料非常关键

        低温环境下的物流设备与常温有很多不同,如很多电器设备在-15℃以下不能正常工作。因此,要创造一个相对独立的工作环境,以保持温度在0℃以上,这样会增加设计的难度。有些材料在低温下其力学性能发生根本改变,如钢材、塑料等,货架、托盘等承重设备的材料选择要注意其在低温下的适应范围,选用不当将带来潜在风险。如塑料托盘,在低温下选用聚乙烯(polyethylene ,简称PE)材料就比较好,其抗冲击性以及耐寒性好。在常温下,聚丙烯(Plastics-Polypropylene,简称PP)材料具有优良的力学性能。此外,润滑、照明灯也与常温下有很大差异,在设计时应予以注意。

        第三,消防问题

        冷库作为一种特殊类型的仓库,也要严格满足建筑消防规范。对于温度处于0℃以下的仓库,由于低温的原因,通常在常温下的自动喷淋系统不能正常工作。所以,在温度低于0℃的冷库内不可能设置自动喷淋系统。有些就不再设置自动喷淋系统,只有在必要时可考虑其他措施,如采用粉末灭火。此外,在设计冷库时,防火分区的面积与常温库也有差异。应查阅相关设计规范。目前在用的设计规范是《冷库设计规范》GB50072—2010版,也可以参考常温库的设计规范。

        3.自动化冷库的主要优点

        在冷库选型中,选择建设自动化冷库有许多优点。以下简要说明。

        其一,库存能力大幅度提升。

        自动化立体库与传统叉车库或平面库相比较,空间利用率会大幅度提升??獯嫘式岣?~5倍,尤其是采用密集存储情况下,库存能力比普通自动化立体库又要提高30%以上。由于冷库的建设成本是常温库的1倍以上,因此,提高库存空间利用率对于降低成本非常重要。

        此外,采用自动化存储系统,还可以大幅度降低能耗,据实际测算,采用自动化物流系统的能耗仅为传统冷库的40~60%,这对于有效降低成本、提倡绿色物流无疑十分有利。

        其二,作业环境得到极大改善。

        在冷链物流中,传统仓储作业有一个很大的问题,就是工人不能在极端低温下长时间作业,尤其内外温差过大的情形下,工人的身体吃不消,导致招工困难。这种现象在自动化物流系统中得到了很好的解决。其基本设计理念是将储存区与作业区分离。

        自动化冷库设计中,一般将存储区与作业区分开:存储区的温度可以达到-35℃甚至更低,这一部分全部采用自动化作业,无人操作;而在作业区,包括卸货、收货、组盘、入库、出库、拣选、包装、分拣、集货、装车等作业,设计作业温度在5~10℃范围,在保证货物储存条件的前提下,大大改善了作业环境。

        由于在极低温度条件下,很多电器设备要进行特殊处理,大大增加了冷库设备的成本,而将作业区与储存区分开的设计理念,还可以大大减少作业区的设备成本。

        需要注意的是,以无人化为目标的智能物流系统逐渐成为冷库建设的发展方向,即使如此,将大量的自动化拣选设备布置在作业区仍然是一种合理的设计思想,因为温度的原因,可以大大简化设备,降低设备成本。

        4.冷库建设的技术导向

        通常的冷链物流,除了温度环境的巨大差异外,货物也有明显的特点:即SKU相对较少,拆零相对较少。这一特点决定了自动化冷库设计应尽量采用密集存储技术。

        密集存储有很多种形式,最典型的包括双深度货架、通廊式货架、穿梭板式货架等,最近几年来,全自动的穿梭板系统(其本身又有多种形式)、四向穿梭车系统受到企业特别关注,成为未来发展的主要方向。

        为何密集存储技术会成为主要应用趋势?

        作为物流系统建设的终极目标,“效率”和“成本”一直是考虑的重点。此外,劳动强度因为环境的特殊性,比常温库考虑得更多。因此,未来冷库建设的发展方向,必然是自动化作业、密集化、智能化存储为主。

        首先,存储方面。立体存储和密集存储将是很多冷库的首选。其中,自动化立体库为代表的立体存储仍是未来发展的重点。其中也包括以穿梭板、四向车为代表的密集存储技术。

        第二,作业方面。自动化作业将逐步取代人工作业。未来的冷库建设,自动化水平将越来越高,这是由冷库工作环境所决定的。储存、分拣、码垛和拆垛、搬运的自动化技术与设备将大行其道,智能化和无人化是下一步发展的重点。AGV、机械手、3D识别技术等将成为应用的重点。

        第三,信息化与智能化。宏观上,自动化、信息化、智能化将是物流发展的大趋势,冷链物流也不例外。信息化和智能化要解决的是库存信息在供应链环境中的一致性和共享性问题,以及物流作业的可视性和可追溯性的问题。

        至于库房本身建设,首先要考虑“安全”,再要考虑“效率”和“成本”,在这方面,可供参考的资料非常多??夥炕ǚ矫?,选择墙板、屋顶的隔热材料和工艺,基础如何处理,有很多讲究。而制冷系统的选择,目前可供选择的范围也非常广,专业的厂家也非常多,这里不一一列举。

        需要强调的是:冷库建设安全总是第一位的,企业不能因为节约而忽视安全性,这是很多初创和小型企业易犯的错误,并且发生过很多大的事故。另一方面要考虑性价比,过于追求低廉价格的设备会带来一系列问题,如售后服务、系统维护费用、运营成本(尤其是能耗)、设备使用寿命、安全性等。对用户企业来说,综合考虑这些问题,最后作出决策,才是明智的。

(注:本篇部分内容发表于2017年6月《现代物流报》,略有修改)

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