自动化技术在禽类孵化行业的应用

殷 勇

(中国电子科技集团第四十一研究所/青岛兴仪电子设备有限责任公司，山东 青岛 266555)

引言

孵化工程是保证国民肉蛋供应的重要组成部分，随着经济的不断发展和社会老龄化的不断加剧，孵化企业正面临着严峻的用工压力和专业技术人员的缺失。目前，自动化技术已逐步应用于孵化企业，并向着数字化、信息化和绿色孵化方向发展。自动化设备的使用不仅可以解决孵化企业的招工难题，而且可以降低对工人的技术要求，增加工人的可替代性。自动化技术在给禽类孵化企业带来便利的同时也暴露出使用过程中的一些问题。

1 自动化设备在孵化工艺中的重要性

1.1 减少用工成本及人工失误带来的经济损失

随着社会的发展，劳动力成本逐步上升，作为劳动密集型的孵化企业，正面临着用工成本上升、招工困难、工人流动性大和工人技术水平低的困境。自动化技术包含机械、电子、信息管理、计算机等多方面的知识，因此自动化技术在工业中被普遍应用，并发挥了强大的作用。在孵化工艺中应用自动化技术，可以替代人工完成大量工作并提高工作效率，从而减轻企业的用工成本。传统的孵化工艺大都采用人工进行操作，由于工人操作水平的差异，造成人工处理质量的参差不齐，进而影响孵化率造成经济损失。如，人工区分大小头的准确率能达到97%，而自动化设备则可以使准确率达到99.7%，这2.7%的差异可以让一个中型孵化场每天少产近出6000只雏苗，每天直接损失上万元，并且人工选蛋的破损率要比机械选蛋的破损率多2%；工人手持LED冷光手电筒进行照蛋，不仅照蛋速率低、工人铲蛋落盘的劳动强度大，而且照蛋效果差，无法挑选出无精蛋和死胚蛋，利用自动化照蛋落盘设备不仅可以实现种蛋的自动铲蛋、落盘，而且可以实现自动识别活胚、死胚、臭蛋、空缺蛋和倒置蛋，在大大降低劳动强度的同时提高了照蛋的准确性和健雏率，给禽类孵化企业带来直接的经济效益。

1.2 提高生物安全

自动化物流设备的使用让孵化场内部的工作实现流程化，按照固定的工作流程建立最佳的物料流。其中包含孵化车、盘的物流，出雏车、盘的物流，苗鸡中转筐的物流。这些物料的流转在孵化场内是单向无交叉的，且在物料流转的过程中实现自动全面的消杀，不会导致种蛋、雏苗和人员之间发生交叉污染，提高了孵化场的生物安全。在建造新孵化厂和改造现有孵化设施时，创建高效现代孵化厂最重要的因素，是在孵化厂内部创建最佳的产品流，单向产品流不会导致种鸡、动物、人员和空气之间发生交叉感染，是提高孵化厂生物安全最有效的方法。利用最科学的产品流不仅是为了生物安全，而且能显著提高孵化厂的整体生产效率。

1.3 实现信息数字化传输、智能化操作

自动化设备在解放劳动力的同时可以将生产过程中的实时数据进行采集并整理和分类。分类的数据可以让孵化场管理人员进行实时查询，以便了解各工序的工作状况。除此之外，还可以进行历史数据和现有数据的对比，以便了解孵化的变化情况。有了以上硬件的基础，通过信息化技术可以将孵化的各环节有效地结合起来。借助孵化厅智能生产管理系统，工作人员可以通过智能操作平台在各自工位输入工作及状态信息，而管理员则可以通过管理员权限对孵化场进行全面掌控。通过信息技术将自动化中的数据进行整合分析，可为孵化场制定生产方案，并为机械设备的维护、管理工作提供保障。

2 探究自动化设备在孵化工艺中的具体应用

2.1 自动化在种蛋分级中的应用

图1 种蛋处理设备

种蛋的分级处理是孵化工艺中的重要环节，自动化种蛋处理设备可以完成种蛋托的自动拆垛、动态称重分级并挑选出过大、过小及其它不合格蛋、种蛋小头朝下自动码到孵化盘内、孵化盘自动装入孵化车等工作。动态称重可以保证每一级种蛋均匀一致，提高雏苗的均匀性，对雏苗的销售、养殖都大有帮助；较高的大小头区分精度可以进一步提高孵化率；蛋托的自动拆垛和种蛋的自动上车不仅可以减轻工人的劳动强度，还提高了工作效率，实现种蛋自动分级、选蛋和装车。

2.2 自动化在照蛋中的应用

图2 照蛋落盘设备

种蛋从孵化机转到出雏机时需要进行照蛋处理，照蛋的目的是保证落到出雏盘里的种蛋都是活胚蛋，避免臭蛋、死胚蛋在出雏环节污染其它种蛋。基于红外成像和激光相结合的胚胎活性鉴别技术可以准确识别活胚蛋、死胚蛋、臭蛋、无精蛋、倒置蛋和空缺蛋。种蛋被挑选识别的过程也是一个数据统计的过程，管理者可以根据照蛋数据对前后工序进行分析。在孵化盘中挑选出活胚蛋转移到出雏盘中，其它种蛋单独挑出，挑出的白蛋可以作为副产品销售，避免了浪费。空的孵化盘需要清洗消毒后供循环使用。自动照蛋落盘设备可以代替人工完成以上工作。基于伺服驱动技术的运动控制保证了动作的精度，避免种蛋转移过程中的破损。基于胚胎活性鉴别技术的种蛋识别确保了落到出雏盘中种蛋的活胚率，单点动的吸头可以避免种蛋间的交叉感染。孵化盘的在线清洗及消毒处理不仅提高了工作效率，而且可以有效控制病菌的循环传播。

2.3 自动化在禽雏处理中的应用

禽雏处理设备是将最终产出的1日龄雏苗与蛋壳、毛蛋和出雏盘分离，蛋壳、毛蛋进行单独收集，雏苗拣出后应进行弱雏的挑选，雏苗在线完成免疫后可自动进行计数装箱处理。使用气力输送进行蛋壳收集，可以避免污染物及气味的泄露，提高了孵化场的环境质量，出雏盘自动清洗后完成自动码垛，最大限度降低工人的劳动强度。根据雏苗种类的不同，雏苗的处理工艺一般也不相同。白羽肉鸡是将雏壳统一分离后，统一对雏苗进行免疫计数处理。蛋鸡、黄鸡因为需要进行公母鉴别，所以处理工艺上与白羽肉鸡不同。蛋鸡母苗价值高，公苗价值低，因此为充分保护母苗，在雏壳分离前应将母苗挑出；对于需要羽翅鉴别的品种，则同时将公母苗挑出，公苗直接装箱，母苗需要进行断喙免疫处理后再进行装箱。黄鸡虽然同样需要公母鉴别，但是鉴别方式需要采用翻缸鉴别，受翻缸鉴别处理速度的限制，该品种难以实现在线鉴别，需要统一将雏苗分离出来后再单独进行鉴别和免疫断喙装箱。使用自动化设备进行禽雏的自动处理不仅减少了工人的数量，节约了成本，同时还避免了绒毛到处飘散，改善了工人的工作环境，提升了工作效率。

2.4 自动化物流系统在孵化场的应用

孵化场内的孵化车、盘，出雏车、盘需要在内部流转，种蛋托、苗鸡筐需要分别在孵化场与种鸡场、养殖场之间流转。搭配合理的物流系统可以提高孵化场内的自动化、信息化水平，结合RFID及信息管理技术可实现孵化场的数字化管理，提高信息的集成度。自动化物流体系的搭建应从防疫的角度出发，让物料的流转是单向流转无交叉的，物料流转的实现应当简洁高效。

图4 孵化厅物流系统

3 自动化技术在孵化工艺中应用的优化

3.1 提升对孵化企业工人的科学培训

虽然自动化技术在现代工业中已得到普遍应用，但是将其应到孵化行业的时间还比较短，且孵化企业普遍缺少机电信息化专业人员。因此，在孵化生产中自动化设备无法得到最有效的利用和维护，造成自动化技术和设备的浪费。这也是影响自动化在孵化企业中发展的重要因素。为了使自动化技术在孵化工艺中得到更加广泛的应用，通过培训来帮助孵化场工人进行专业技能的提升至关重要，让孵化企业的管理人员了解自动化设备能够给企业带来的利益，管理人员只有了解设备的各项性能、原理及常见问题的解决办法后，才能有效进行设备及人员的管理。管理人员初步掌握之后，再组织培训活动，让基层员工参与进来熟悉设备的正常使用。充分了解设备，可以更好地使用设备，减少使用过程中故障的发生概率。

3.2 完善设备使用的管理制度

通过对用户现阶段实际使用自动化设备情况的分析可知，管理制度的不完善会影响自动化设备的使用效果。自动化设备的使用和维护属于专业性较强的工作，设备使用前应提前规划相关专业人员并制定专属的管理制度和准则。目前，大多数孵化场为了追求短时的经济效益，不重视相关专业人员的招聘和管理制度的制定，仍沿用传统的管理制度。自动化设备的使用从某种程度上改变了人们的操作习惯，因此传统的管理制度不再适用现阶段自动化生产的需求。以上问题导致设备应用时出现较多的问题，影响了孵化场内的工作效率和质量。

4 自动化技术在孵化行业的发展方向

4.1 实现无人化孵化

目前，孵化行业虽然已经完成生产某些工序的自动化，从一定程度上减少了用工数量，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。但孵化行业的发展不会局限于此，未来的孵化将会是无人化孵化，输入的是种蛋，输出的是雏苗，整个孵化中心将是一个集成的、高度智能化的工厂。孵化中心将拥有一个集中大调度指挥中心，其可以获取内部所有物料的位置和状态信息，指挥中心可以根据生产的需要安排指挥AGV系统完成种蛋的存储、熏蒸、入库、上孵、落盘、出雏和存发苗。设备的清洗、消毒等工作也是由指挥中心调度无人设备进行工作。

4.2 实现绿色孵化

未来的孵化将向低功耗、零排放方向发展，实现绿色孵化。众所周知，在种蛋发育的21d时间里，种蛋会从吸收热量逐步变为散发热量。如果将后端能量进行有效回收并把这部分热量用于前端的孵化，孵化场的能量消耗将会显著降低，这种能量的回收通常是通过热水的回收和热气的回收来实现，并通过能量转换装置将其转换成热量储存起来，以备他用。孵化厅内部通常是一个相对封闭的环境，内部的各功能房间常年保持恒温状态。通过减少内外空气的交换量也可以降低孵化场内部能量的流失，减少内部冷空气或热空气的外泄，避免空气将孵化厅内部的能量带走。通过以上节能减排的手段可以有效降低孵化厅内能量的消耗。

4.3 信息互联助力精益生产

禽类养殖企业对雏苗的需求往往是多元化的，这不仅体现在种蛋品系上的差异，还体现在雏苗所注射疫苗的差异。为了满足多元化的养殖需求，孵化企业应该向着精细化生产的方向发展，但是这与规模越来越大的孵化厂是相矛盾的。为了解决这一矛盾，生产的自动化和信息化是必须的。只有建立起自前而后的自动化生产和信息采集，才能实现自后向前的计划生产。信息采集的平台应包含种蛋来源批次信息的采集，种蛋在孵化内厅转移过程中信息的追溯，这包含孵化车与出雏车、出雏车与苗鸡筐的一一对应。建立起从前向后的数据不间断链接和种蛋、苗鸡的智能存储。有了以上硬件的支撑，便可以实现按照雏苗需求制定生产计划的生产需求。种蛋和雏苗种类品种的增多，雏苗和种蛋智能仓储系统的建立势在必行，智能仓储可以有效提高种蛋和雏苗的存取效率。

5 结束语

在孵化厅应用自动化技术能够实现各工序之间的信息传递，减少“孤岛”现象，实现真正意义上的全程自动化流水作业。自动化技术的应用将大幅提升孵化厅内的工作效率、产品质量和生物安全性，解决招工难题，促进孵化行业的全面技术进步。自动化技术在孵化企业的应用效果仍有待提升，如何提升用户的使用体验，增强用户的使用水平将是今后的努力方向。同时也应注重提升自动化的技术水平和孵化厅内的自动化程度，降低自动化过程中对生物的伤害，保证生物安全和动物福利。