摘要：作為冷鏈物流的關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，裝卸車工作目前仍然以人工傳統(tǒng)作業(yè)方式完成，自動(dòng)化、智能化裝卸系統(tǒng)發(fā)展有所不足。本文結(jié)合中車株洲車輛有限公司在某國(guó)際物流冷鏈基地開(kāi)展的冷鏈箱式貨物智能裝卸系統(tǒng)運(yùn)用研究工作，對(duì)冷鏈場(chǎng)景下智能裝卸系統(tǒng)的組成、測(cè)試過(guò)程，以及取得的經(jīng)驗(yàn)、存在的問(wèn)題等進(jìn)行了全面分析介紹，并提出具體發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：冷鏈物流、數(shù)字化、冷鏈箱式貨物、智能裝卸系統(tǒng)

一、引言

冷鏈物流是利用溫控、保鮮等技術(shù)工藝將冷鏈食品存在冷庫(kù)中，再通過(guò)冷藏車、冷藏箱等設(shè)施設(shè)備進(jìn)行食品流通、銷售和配送等過(guò)程的專業(yè)物流。隨著全球貿(mào)易發(fā)展和人們生活水平提高，冷鏈物流日益受到重視，在食品、藥品等易腐產(chǎn)品的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、流轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

當(dāng)前，倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、流通加工、分撥配送等冷鏈服務(wù)功能不斷完善，冷鏈物流關(guān)鍵技術(shù)和先進(jìn)裝備研發(fā)力度持續(xù)加強(qiáng)?！丁笆奈濉崩滏溛锪靼l(fā)展規(guī)劃》中明確指出，要加快推進(jìn)數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、綠色化冷鏈物流設(shè)施裝備研發(fā)，強(qiáng)化冷鏈產(chǎn)品安全，把科技創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為冷鏈物流發(fā)展新動(dòng)力。然而，作為冷鏈物流的關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)，裝卸工作仍然通過(guò)人工傳統(tǒng)作業(yè)方式完成，僅配有電動(dòng)叉車、伸縮輥筒輸送機(jī)等輔助裝備[1]。

為打通運(yùn)載工具到冷鏈月臺(tái)智能化作業(yè)的“最后一公里”，打造“冷鏈+智能裝備”的冷鏈物流創(chuàng)新業(yè)態(tài)模式，提升物流科技發(fā)展動(dòng)力，國(guó)內(nèi)相關(guān)物流裝備供應(yīng)商也紛紛聯(lián)同冷鏈企業(yè)緊抓市場(chǎng)需求，不斷創(chuàng)新技術(shù)手段。其中，中車株洲車輛有限公司與某物流集團(tuán)簽署合作協(xié)議，在緩解港城矛盾、疏通物流通道、新興物流裝備應(yīng)用及相關(guān)服務(wù)等方面開(kāi)展合作，并于2022年在該物流集團(tuán)旗下某國(guó)際物流冷鏈基地開(kāi)展冷鏈箱式貨物智能裝卸系統(tǒng)運(yùn)用研究工作。二

二、技術(shù)現(xiàn)狀

在物流業(yè)發(fā)展過(guò)程中，德國(guó)、美國(guó)、荷蘭和日本等處于領(lǐng)先地位，配套物流裝備研制較早，技術(shù)也較為成熟。其中，智能裝卸產(chǎn)品在國(guó)外也已有數(shù)十年的發(fā)展歷程，如荷蘭COPAL、荷蘭Carton mover、美國(guó)Bastian solution等企業(yè)都有相關(guān)產(chǎn)品，主要運(yùn)用于生產(chǎn)型企業(yè)產(chǎn)品出庫(kù)裝車和電商物流卸車場(chǎng)景下，定制化程度高，適用場(chǎng)景單一，且其產(chǎn)品售價(jià)及維護(hù)成本高昂，并不適用于國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀。

近年來(lái)，在相關(guān)政策推動(dòng)下，越來(lái)越多的企業(yè)和科研院所重視對(duì)現(xiàn)代新型物流裝備的研發(fā)，我國(guó)涌現(xiàn)出藍(lán)胖子機(jī)器人、賽那德科技、蘭劍智能、上?？藖?lái)機(jī)電、星猿哲科技、中車長(zhǎng)江集團(tuán)等智能裝卸產(chǎn)品企業(yè)，智能裝卸產(chǎn)品正在逐步邁向快速發(fā)展的時(shí)代[2]。然而，由于我國(guó)冷鏈物流行業(yè)存在著運(yùn)營(yíng)管理體系不規(guī)范、基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后、運(yùn)載工具不統(tǒng)一、貨物包裝差異化及碼放不規(guī)范等問(wèn)題，導(dǎo)致智能裝卸設(shè)備與系統(tǒng)在冷鏈領(lǐng)域暫未得到推廣與普及[3]。

三、解決方案

本文介紹的冷鏈箱式貨物裝卸系統(tǒng)，主要是運(yùn)用于物流倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)月臺(tái)場(chǎng)景下，實(shí)現(xiàn)箱式貨物在托盤和運(yùn)載工具間自動(dòng)化裝卸的系統(tǒng)解決方案，由冷鏈箱式貨物裝卸機(jī)器人、伸縮輥筒輸送機(jī)、消殺設(shè)備、拆碼垛機(jī)四大模塊組成，集貨物裝、卸功能于一體，不僅可以加快月臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)效率、降低物流成本，還可降低勞動(dòng)強(qiáng)度、減少貨物損耗。系統(tǒng)組成示意圖，如圖1。

圖1 系統(tǒng)組成示意圖四

四、實(shí)施歷程

中車株洲車輛有限公司于2022年2月開(kāi)始冷鏈箱式貨物裝卸系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)工作，針對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)，在廠內(nèi)進(jìn)行了充分的測(cè)試驗(yàn)證，經(jīng)評(píng)定滿足進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考核的條件，通過(guò)對(duì)某國(guó)際物流冷鏈基地現(xiàn)場(chǎng)情況的進(jìn)一步調(diào)研以及關(guān)于實(shí)地運(yùn)用工作的研究，決定開(kāi)展該套系統(tǒng)在該國(guó)際物流冷鏈基地的運(yùn)用研究工作。

根據(jù)該基地現(xiàn)實(shí)情況，通過(guò)一套設(shè)備兼顧兩個(gè)道口作業(yè)，一個(gè)道口供裝貨作業(yè)，另一個(gè)道口供卸貨作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布局情況，如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景布局

1.系統(tǒng)測(cè)試

冷鏈箱式貨物裝卸系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)完成安裝布置后，先后進(jìn)行各子系統(tǒng)單機(jī)測(cè)試，分別為冷鏈箱式貨物裝卸機(jī)器人駐車制動(dòng)、轉(zhuǎn)場(chǎng)、進(jìn)箱、裝貨功能以及卸貨功能測(cè)試，拆碼垛機(jī)拆垛流程、碼垛流程、視覺(jué)識(shí)別、吸附可靠性測(cè)試，伸縮輥筒輸送機(jī)隨動(dòng)性能、輸送性能測(cè)試。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，冷鏈箱式貨物裝卸機(jī)器人能夠以最高速度移動(dòng)，到達(dá)指定位置后，進(jìn)行制動(dòng)，多次測(cè)量制動(dòng)距離均能滿足設(shè)計(jì)要求；該機(jī)器人從作業(yè)準(zhǔn)備位置啟動(dòng)，控制機(jī)器人到達(dá)啟動(dòng)位置門洞以及相鄰位置門洞作業(yè)位置，時(shí)間均小于2min；在月臺(tái)區(qū)域模擬運(yùn)載工具內(nèi)部情況，分別進(jìn)行裝、卸貨功能性測(cè)試，其中裝貨測(cè)試整體裝貨流程順暢，貨物碼放方式為左中右（三層）方式，實(shí)際碼放效果較好，但現(xiàn)場(chǎng)帶扎帶貨物會(huì)出現(xiàn)彼此扎帶剮蹭問(wèn)題，導(dǎo)致碼放貨物有一定程度的前后距離差，測(cè)試情況如圖3所示；在卸貨測(cè)試中，整體卸貨流程順暢，但部分貨物有包裝材質(zhì)濕潤(rùn)軟化、扎帶松弛，影響貨物吸附可靠性，測(cè)試情況如圖4所示。

圖3 裝貨功能測(cè)試

圖4 卸貨功能測(cè)試

拆碼垛機(jī)經(jīng)過(guò)測(cè)試，拆碼垛流程均正常通暢，碼垛及拆垛效率分別為可達(dá)6.4s/pcs和6.8s/pcs，但在貨物鼓包、不平整、包裝軟化等情況下，貨物的吸附可靠性較低；由于冷鏈貨物外包裝樣式及圖案種類較多，前期數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)缺少冷鏈貨物采樣數(shù)據(jù)，視覺(jué)識(shí)別準(zhǔn)確性較低，通過(guò)大量數(shù)據(jù)采樣及模型訓(xùn)練后，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)90%以上。

伸縮輥筒輸送機(jī)經(jīng)過(guò)測(cè)試，因伸縮輥筒輸送機(jī)本體長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且移動(dòng)部件全部為萬(wàn)向輪，自由度較高，在移動(dòng)過(guò)程中，可隨冷鏈箱式貨物裝卸機(jī)器人方向進(jìn)行移動(dòng)，但伸縮輥筒輸送機(jī)移動(dòng)路徑難以保證，必須在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行一定的人工輔助；伸縮輥筒輸送機(jī)在月臺(tái)水平地面、卸貨平臺(tái)傾斜地面上，以及伸縮輥筒輸送機(jī)處于較大彎曲狀態(tài)下，貨物輸送能夠較大程度保持原有擺放狀態(tài)進(jìn)行輸送，不影響后續(xù)的作業(yè)，同時(shí)貨物經(jīng)過(guò)彎道時(shí)，輸送可靠，貨物未發(fā)生打滑、從伸縮輥筒掉落的現(xiàn)象。

2.系統(tǒng)作業(yè)

完成各子系統(tǒng)的測(cè)試后，冷鏈箱式貨物裝卸系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入運(yùn)載工具，進(jìn)行系統(tǒng)全流程裝、卸貨作業(yè)，如圖5、圖6所示。在作業(yè)過(guò)程中，系統(tǒng)整體作業(yè)流程較為順暢，系統(tǒng)裝貨綜合作業(yè)效率為10.3s/pcs（含故障處理時(shí)間），系統(tǒng)卸貨綜合作業(yè)效率為12.5s/pcs（含故障處理時(shí)間），主要故障原因可分為兩種，一種是貨物引起的故障及設(shè)備引起的故障，貨物引起的故障主要為貨物鼓包、扎帶松弛、包裝表面結(jié)冰、包裝軟化、集裝箱內(nèi)碼放多樣等，導(dǎo)致作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)掉箱、貨物剮蹭、卡滯、包裝損壞等情況，在系統(tǒng)自動(dòng)化作業(yè)過(guò)程中需要人工進(jìn)行干預(yù)處理；而設(shè)備引起的故障主要是由程序穩(wěn)定性不足、遙控器防護(hù)等級(jí)不足等原因造成，在系統(tǒng)自動(dòng)化作業(yè)過(guò)程中需要進(jìn)行BUG修復(fù)、重啟等操作，然后恢復(fù)正常作業(yè)流程，影響系統(tǒng)綜合作業(yè)效率。

圖 5 裝車作業(yè)

圖6 卸車作業(yè)五

五、運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)

1.提高對(duì)作業(yè)場(chǎng)景的認(rèn)識(shí)

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境溫度通常在12℃左右，濕度在95%以上，最高可達(dá)99.9%RH，現(xiàn)場(chǎng)地面為超平地坪，面層為添加了獨(dú)特礦物骨料的抗磨性卓越的面層，將混凝土密封固化劑在面層上涂抹，然后進(jìn)行拋光，整體光潔度較高[4]。同時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間高濕度，地面較為濕滑，對(duì)于系統(tǒng)可移動(dòng)部分整體的可靠性以及安全性能有一定影響。

冷鏈箱式貨物裝卸系統(tǒng)的組成部分較多，前端裝卸設(shè)備與伸縮輥筒輸送機(jī)為可移動(dòng)部分，隨著作業(yè)位置的不同會(huì)實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，消殺設(shè)備與拆碼垛機(jī)為固定模塊，整個(gè)系統(tǒng)在月臺(tái)的布置整體的協(xié)調(diào)性至關(guān)重要，既要保證前端裝卸設(shè)備的作業(yè)范圍，也要保證全月臺(tái)其余作業(yè)道口及作業(yè)工序的正常流轉(zhuǎn)，還要考慮系統(tǒng)內(nèi)部各模塊間的能源接口以及整套系統(tǒng)與外部能源接口布置的合理性與匹配性。

2.增加作業(yè)對(duì)象原始數(shù)據(jù)積累

實(shí)地運(yùn)用期間，共采集287種貨物信息，按表面狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，其中表面平整的共131種，占比為45.1%，表面凹陷的共9種，占比為3.1%，表面鼓包的共103種，占比為35.7%，表面嚴(yán)重鼓包的共44種，占比為15.2%；按包扎方式分類統(tǒng)計(jì)，其中表面無(wú)扎帶的共124種，占比為42.7%，有扎帶的共163種，占比5為7.3%。

實(shí)地運(yùn)用期間共采集164種集裝箱開(kāi)箱情況，分類統(tǒng)計(jì)如表1所示。集裝箱開(kāi)箱狀態(tài)，如圖7～圖9所示。

表1集裝箱貨物擺放情況及占比

圖7 橫縱交替擺放

圖8 貨物縱向插縫

圖 9 下層縱擺上層橫擺

3.進(jìn)一步認(rèn)識(shí)裝卸工藝

根據(jù)研究以及現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)情況，對(duì)冷鏈貨物裝卸工藝進(jìn)行了提煉與總結(jié)，情況如圖10和圖11所示[5]。

圖10 裝貨作業(yè)工藝圖

圖11 卸貨作業(yè)工藝圖六

六、主要問(wèn)題

通過(guò)在運(yùn)用實(shí)際過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)應(yīng)用暴露的主要問(wèn)題可以分為以下幾類：

1.作業(yè)對(duì)象多樣

作業(yè)對(duì)象的包裝類型、材質(zhì)、包扎方式、狀態(tài)和碼放形式等具有多樣性，且來(lái)自各國(guó)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不統(tǒng)一。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)貨物信息收集，在冷鏈場(chǎng)景下的箱式貨物包裝類型、包扎方式等方面，存在貨物鼓包、附有橫向扎帶及縱向扎帶，集裝箱開(kāi)箱則存在箱式貨物表面纏膜、箱式貨物橫向擺放與縱向擺放交錯(cuò)、箱式貨物橫向擺放插入若干列豎向擺放等情況，作業(yè)對(duì)象不規(guī)范和不確定性較強(qiáng)，嚴(yán)重影響冷鏈場(chǎng)景下智能裝卸系統(tǒng)的應(yīng)用。

2.作業(yè)規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)化不足

實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，貨物的包裝、裝載方式與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有較大差別，現(xiàn)場(chǎng)貨物包裝多為單層瓦楞紙包裝，如圖12所示。

圖12 現(xiàn)場(chǎng)貨物包裝

冷鏈易腐食品肉類需使用堅(jiān)固紙板包裝（由三層草紙板和二層瓦楞紙合成），紙箱上下口粘貼嚴(yán)密，并且用堅(jiān)韌的牛皮紙封牢，同時(shí)貨物在運(yùn)載工具內(nèi)的碼放呈“品”字型、“一二三三二一”型以及“井”字型[6]，而現(xiàn)場(chǎng)貨物碼放多根據(jù)操作工人的便利性以及容積的最大利用進(jìn)行碼放，如圖13所示。

圖13 現(xiàn)場(chǎng)貨物的碼放

3.系統(tǒng)適應(yīng)能力有所欠缺

通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)冷鏈箱式貨物裝卸系統(tǒng)在實(shí)際場(chǎng)景中仍存在以下幾點(diǎn)欠缺：

（1）對(duì)貨物的適應(yīng)能力：冷鏈貨物包裝多樣，同時(shí)由于貨物的特殊性，貨物多有鼓包、凹陷、表面結(jié)冰粘結(jié)、包裝破損、包裝濕潤(rùn)等情況，對(duì)設(shè)備的識(shí)別以及作業(yè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可靠性、柔性化程度以及穩(wěn)定性提出較高要求，而目前系統(tǒng)對(duì)該情況下貨物的適應(yīng)能力有所欠缺

（2）設(shè)備防護(hù)：冷鏈現(xiàn)場(chǎng)為高濕低溫的環(huán)境，盡管電氣元件防護(hù)等級(jí)、防銹等可滿足對(duì)應(yīng)參數(shù)要求，但如果設(shè)備長(zhǎng)期處于該種惡劣環(huán)境下，需對(duì)其防護(hù)要求進(jìn)一步提高。

（3）布置占地：由于冷鏈特殊作業(yè)環(huán)節(jié)的存在，如貨物消殺等環(huán)節(jié)，致使系統(tǒng)整體布局占地較大，需對(duì)拆垛部分以及中間傳輸部分進(jìn)一步優(yōu)化，以保證更小空間的占用。

4.現(xiàn)有物流管理系統(tǒng)信息化程度不足

庫(kù)內(nèi)作業(yè)時(shí)，出庫(kù)、入庫(kù)作業(yè)對(duì)象在當(dāng)前管理系統(tǒng)中僅有貨物的數(shù)量、存放位置、箱型等基本信息，而每托貨物的規(guī)格、包裝情況、碼放狀態(tài)以及運(yùn)載工具貨箱尺寸等信息未進(jìn)行收集錄入，信息涵蓋不夠全面，現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)需要人工測(cè)量后箱裝卸系統(tǒng)人工進(jìn)行信息輸入，相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)用不夠便利。

七、結(jié)論與建議

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)物流時(shí)效要求不斷提高，勞動(dòng)力日益短缺，人力成本逐年上升，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始重視倉(cāng)庫(kù)月臺(tái)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用。無(wú)論倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)，還是設(shè)備供應(yīng)商，越早突破機(jī)械化、自動(dòng)化裝卸技術(shù)并實(shí)施應(yīng)用，就越能掌握市場(chǎng)話語(yǔ)權(quán)，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，在此特提出以下幾點(diǎn)建議：

1.專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，集中行業(yè)、高校等優(yōu)勢(shì)技術(shù)資源，針對(duì)冷鏈特定場(chǎng)景下的綜合作業(yè)效率、穩(wěn)定性和貨物適應(yīng)范圍等方面進(jìn)行專項(xiàng)研究，同時(shí)聯(lián)合國(guó)內(nèi)各大冷鏈運(yùn)用場(chǎng)景企業(yè)適時(shí)開(kāi)展運(yùn)用考核工作，推進(jìn)冷鏈智能裝卸產(chǎn)業(yè)的“零”突破。

2.目前冷鏈物流行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度低，標(biāo)準(zhǔn)間銜接不夠緊密。依托國(guó)內(nèi)外冷鏈產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加強(qiáng)冷鏈物流技術(shù)裝備的研發(fā)運(yùn)用，推動(dòng)建立冷鏈貨物裝卸的機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)流程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

3.推動(dòng)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算等新技術(shù)在冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)各環(huán)節(jié)的有效賦能，加快設(shè)施裝備數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智慧化升級(jí)步伐，提高信息實(shí)時(shí)采集、動(dòng)態(tài)檢測(cè)效率，為提升倉(cāng)儲(chǔ)、搬運(yùn)、裝卸等環(huán)節(jié)一體化運(yùn)作和精準(zhǔn)管控能力提供有力支撐，有效促進(jìn)冷鏈物流業(yè)態(tài)模式創(chuàng)新和行業(yè)治理能力現(xiàn)代化。

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冷鏈服務(wù)業(yè)務(wù)聯(lián)系電話：19937817614

華鼎冷鏈?zhǔn)且患覍Ｗ⒂跒椴惋嬤B鎖品牌、工廠商貿(mào)客戶提供專業(yè)高效的冷鏈物流服務(wù)企業(yè)，已經(jīng)打造成集冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)、冷鏈零擔(dān)、冷鏈到店、信息化服務(wù)、金融為一體的全國(guó)化食品凍品餐飲火鍋食材供應(yīng)鏈冷鏈物流服務(wù)平臺(tái)。

標(biāo)簽:

食品安全網(wǎng)

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