河南伊赛牛肉高效的自动化密集存储系统

供稿/天津万事达物流装备有限公司

河南伊赛博爱工厂全自动化冷库实景

随着伊赛牛肉公司近年来的高速发展，于2016年兴建的博爱工厂对于冷库的管理模式提出了更高的要求。天津万事达根据业主的实际需求，制定了子母车密集存储系统的解决方案，以达到自动化、信息化、无人化、高效便捷等作业要求。

河南伊赛牛肉股份有限公司（简称“伊赛牛肉”）位于河南省焦作市，创立于2001年，占地5000亩，员工3000人。作为国内最大的牛肉产业化企业之一，伊赛牛肉目前拥有河南10万头、内蒙古20万头，共计30万头肉牛产业化基地及年10万吨肉制品深加工、千余条柜国际贸易的产业规模。在北京、上海、广州、深圳、成都、西安、沈阳、武汉、郑州等全国30多个城市建立全资子公司和300个办事处，销售网络遍及全国。伊赛牛肉已成为专业从事肉牛养殖、饲料生产、屠宰分割、食品加工、连锁专卖和供应链服务于一体的全产业链现代化清真食品集团。

牛肉屠宰、深加工等产业环节对冷库需求较大，伊赛牛肉修武工厂冷库自2013年开始使用穿梭式货架，配合叉车进行出入库作业，一定程度上增加了冷库内的空间利用率、节约冷库管理人员的人工支出，由此带来的经济效应让伊赛牛肉公司对穿梭车类密集存储解决方案较为认同。

随着伊赛牛肉公司近年来的高速发展，于2016年兴建的博爱工厂对于冷库的管理模式提出了更高的要求。天津万事达根据业主的实际需求，制定了子母车密集存储系统的解决方案，以达到自动化、信息化、无人化、高效便捷等作业要求。

一、 项目需求与解决方案

伊赛牛肉博爱工厂以牛肉深加工为主，年产量达10万吨，投建初期拟规划万吨冷库，冷库分为大小两个区域，小库区存放原料、包材，大库区存放成品，货物品类相对单一且形成批量出入库，符合密集存储的规划要求。伊赛牛肉公司结合其河南修武工厂使用穿梭车货架系统的经验，提出万吨冷库需要同时具备智能化、自动化、信息化的管理模式，由此天津万事达提出子母车自动化密集存储方案。

1.项目整体需求

本项目所采购的穿梭子母车密集存储系统主要用于原材料库和成品库，分别用于存放生产原料及肉制品。原材料库设计规格1吨/托盘，库房需4000托盘位,（托盘尺寸1200mm×1000mm×H1750mm含托盘）温度范围（-18度）,存放的原材料主要集中入库和集中出库。成品库设计规格0.5吨/托盘，（托盘尺寸1200mm×1000mm×H1750mm含托盘）温度范围（-18度）库房需要6000托盘位，产品SKU原材料库需要共计100品相，成品库需要100品相，成品库出库峰值（参考伊赛修武工厂出库峰值160吨）320盘/10小时。原材料库前期可能放成品，出库效率不低于每小时40盘。具体要求详见表1。

实托盘从偏载提升机移载至穿梭母车状态

入货平台入库口

出库理货区（1）

出库理货区（2）

2.小库区货物存储、出入库等具体需求：

（1）为低温原料库长88500mm×宽15400mm ×H19000mm。

（2）平面布局52列，3进深和8进深；8层存储。

（3）总储位数：4576个托盘位。

（4）可存放SKU：832种货物品项。

（5）低温原料库的入库为右侧，叉车将托盘放入原料入库口，托盘进入尺寸检测门（不合格托盘退出，需要重新码放），合格托盘进入提升机，提升机、子车、母车 根据控制系统WCS实现入库作业指令，完成入库命令。

（6）出库为左侧，提升机、子车、母车根据控制系统WCS实现出库作业指令，完成出库命令，出库货物运输到出库输送线后，叉车工将货物运输到生产线。

3.大库区货物存储、出入库等具体需求：

（1）为低温原料库长88500mm×宽23000mm×H19000mm。

（2）平面布局52列，15进深；8层存储。

（3）总储位数：6240个托盘位。

（4）可存放SKU：416种货物品项。

（5）低温成品库的入库为左侧，原料经生产线加工成品后，运输到成品库入库口，托盘进入尺寸检测门（不合格托盘退出，需要重新码放），合格托盘进入提升机，提升机、子车、母车根据控制系统WCS实现入库作业指令，完成入库命令。

（6）低温成品库的出库为右侧，提升机、子车、母车根据控制系统WCS实现出库作业指令，完成入库命令，货物运输到出库输送线后，叉车工将货物运输到出库平台。

二、备货、分拣方案及主要流程

子母车智能存储系统的WMS接受上游ERP的订单数据，对订单数据进行整理自动建立出库任务队列，按照先进先出及尾盘先出的原则将订单系统中物料进行出库，月台叉车工将物料搬运至分拣区域，根据订单进行人工分拣，分拣后订单托盘按照发货地区或发货车辆重新绑定托盘信息进行入库暂存，库区设计了订单暂存区，区域通常设计在靠近提升机向道区域，方便第二天上午发货出库。

具体流程如下：

（1）业主ERP系统将当天（上午8：00-12：00）销售系统订单需求推送给子母车立体库WMS系统。

（2）立库WMS系统将订单数据分析整理，按照先进先出、尾盘先出原则自动生成出库联机任务队列，也可人工指定某物料托盘出库。

（3）立库WCS调度立库中提升机系统、输送线系统、穿梭子车、穿梭母车执行任务，每执行一个出库任务后将完成信息反馈给WMS系统。在执行任务中，立体库中的所有设备状态、动作、位置可通过控制室WCS监控系统进行监控，也可通过月台的终端显示屏进行监控。

（4）出货端LED屏提示叉车工将订单物料下架并搬运至分拣区域。分拣区作业人员根据订单进行货物拣选形成订单托盘，订单托盘可以根据发货要求进行直接发货处理或由入货端口由手持终端操作绑定进入立库的订单物料存储区等待第二天发货处理，订单托盘存储逻辑可以按照客户、发货路线等进行绑定和存储。

表1：整体项目要求

图1：项目规划图

穿梭母车运行状态

穿梭母车与偏载提升机对接状态

（5）订单分拣后的尾盘通过手持终端系统进行重新绑盘，回库存放，WMS系统记录数据，在库内设计尾盘存放区，作为下次优先出库标注。

本项目主要流程包括入库和出库，入库流程见图2，出库流程见图3。

三、项目核心优势

控制系统：子车、母车、提升机控制系统均采用西门子PLC，通过无线通讯技术将所有PLC连接到统一局域网内。

执行元件：子车、母车、提升机执行元件均采用国际知名品牌电机，其中子车和母车电机为伺服电机。运行安全可靠，响应时间短，控制精度高。

定位控制：采用二维码定位模式，可以同时检测水平和垂直两个方向的数据变化，具有定位误差小、读取响应快、重复定位精度高、耐腐蚀等特点，使用温度-20℃到50℃。

优化的低温电池供电解决方案可供母车连续工作18小时以上、子车连续工作8小时以上，在电池电量报警后系统会自动到库内充电桩充电，充电时间小于4小时。

货物提升机用链条代替钢丝绳，避免了传统提升机经常碰到的钢丝绳断股或变形量大等问题，保证了提升机的安全稳定性。

偏载提升机具备设备换层、货物垂直提升双功能，一体化的设计极大程度节约了冷库内的空间，载货台采用四电机四点同步提升，即使一台电机发生故障也不影响正常运行。

在精定位及容易诱发安全及稳定性因素方面，均进行了安全备份，确保运行稳定。

在单机设备的设计、物流方案整体规划上规避了容易引起系统不稳定的陈旧的设计方法，进行了多处设计创新。

图2：入库流程图

图3：出库流程图

四、实施效果

项目于2017年秋季验收投产，至今运行稳定，达到了设计要求。相对于平库穿梭车货架系统，子母车系统实现了冷库内的无人化作业模式，出入库口设计了缓冲间，仅用作托盘的出入库，避免由于叉车频繁出入冷库带来的能耗损失。一体化的偏载提升机提供了货物、子母车设备同时垂直升降功能，在满足实际运作效率的同时减少业主在子母车设备上的投入，具备同巷道多层共享子母车的优势。考虑到该项目未来运作效率提升的可能性，对应第一层母车轨道设计了子母车出入库通道，为将来增加子母车和维修提供便利。

河南伊赛牛肉股份有限公司董事长买银胖先生对博爱工厂万吨冷库子母车密集存储项目给予较高评价，并将伊赛牛肉内蒙开鲁工厂的自动化密集存储项目也交予天津万事达实施，该项目涵盖两座子母车密集库、一座多层料箱穿梭车密集库，整体项目将在2019年底交付使用。