殷 勇

(中國電子科技集團(tuán)第四十一研究所/青島興儀電子設(shè)備有限責(zé)任公司，山東 青島 266555)

引言

孵化工程是保證國民肉蛋供應(yīng)的重要組成部分，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會老齡化的不斷加劇，孵化企業(yè)正面臨著嚴(yán)峻的用工壓力和專業(yè)技術(shù)人員的缺失。目前，自動化技術(shù)已逐步應(yīng)用于孵化企業(yè)，并向著數(shù)字化、信息化和綠色孵化方向發(fā)展。自動化設(shè)備的使用不僅可以解決孵化企業(yè)的招工難題，而且可以降低對工人的技術(shù)要求，增加工人的可替代性。自動化技術(shù)在給禽類孵化企業(yè)帶來便利的同時也暴露出使用過程中的一些問題。

1 自動化設(shè)備在孵化工藝中的重要性

1.1 減少用工成本及人工失誤帶來的經(jīng)濟(jì)損失

隨著社會的發(fā)展，勞動力成本逐步上升，作為勞動密集型的孵化企業(yè)，正面臨著用工成本上升、招工困難、工人流動性大和工人技術(shù)水平低的困境。自動化技術(shù)包含機(jī)械、電子、信息管理、計算機(jī)等多方面的知識，因此自動化技術(shù)在工業(yè)中被普遍應(yīng)用，并發(fā)揮了強(qiáng)大的作用。在孵化工藝中應(yīng)用自動化技術(shù)，可以替代人工完成大量工作并提高工作效率，從而減輕企業(yè)的用工成本。傳統(tǒng)的孵化工藝大都采用人工進(jìn)行操作，由于工人操作水平的差異，造成人工處理質(zhì)量的參差不齊，進(jìn)而影響孵化率造成經(jīng)濟(jì)損失。如，人工區(qū)分大小頭的準(zhǔn)確率能達(dá)到97%，而自動化設(shè)備則可以使準(zhǔn)確率達(dá)到99.7%，這2.7%的差異可以讓一個中型孵化場每天少產(chǎn)近出6000只雛苗，每天直接損失上萬元，并且人工選蛋的破損率要比機(jī)械選蛋的破損率多2%；工人手持LED冷光手電筒進(jìn)行照蛋，不僅照蛋速率低、工人鏟蛋落盤的勞動強(qiáng)度大，而且照蛋效果差，無法挑選出無精蛋和死胚蛋，利用自動化照蛋落盤設(shè)備不僅可以實(shí)現(xiàn)種蛋的自動鏟蛋、落盤，而且可以實(shí)現(xiàn)自動識別活胚、死胚、臭蛋、空缺蛋和倒置蛋，在大大降低勞動強(qiáng)度的同時提高了照蛋的準(zhǔn)確性和健雛率，給禽類孵化企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 提高生物安全

自動化物流設(shè)備的使用讓孵化場內(nèi)部的工作實(shí)現(xiàn)流程化，按照固定的工作流程建立最佳的物料流。其中包含孵化車、盤的物流，出雛車、盤的物流，苗雞中轉(zhuǎn)筐的物流。這些物料的流轉(zhuǎn)在孵化場內(nèi)是單向無交叉的，且在物料流轉(zhuǎn)的過程中實(shí)現(xiàn)自動全面的消殺，不會導(dǎo)致種蛋、雛苗和人員之間發(fā)生交叉污染，提高了孵化場的生物安全。在建造新孵化廠和改造現(xiàn)有孵化設(shè)施時，創(chuàng)建高效現(xiàn)代孵化廠最重要的因素，是在孵化廠內(nèi)部創(chuàng)建最佳的產(chǎn)品流，單向產(chǎn)品流不會導(dǎo)致種雞、動物、人員和空氣之間發(fā)生交叉感染，是提高孵化廠生物安全最有效的方法。利用最科學(xué)的產(chǎn)品流不僅是為了生物安全，而且能顯著提高孵化廠的整體生產(chǎn)效率。

1.3 實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化傳輸、智能化操作

自動化設(shè)備在解放勞動力的同時可以將生產(chǎn)過程中的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并整理和分類。分類的數(shù)據(jù)可以讓孵化場管理人員進(jìn)行實(shí)時查詢，以便了解各工序的工作狀況。除此之外，還可以進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)有數(shù)據(jù)的對比，以便了解孵化的變化情況。有了以上硬件的基礎(chǔ)，通過信息化技術(shù)可以將孵化的各環(huán)節(jié)有效地結(jié)合起來。借助孵化廳智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)，工作人員可以通過智能操作平臺在各自工位輸入工作及狀態(tài)信息，而管理員則可以通過管理員權(quán)限對孵化場進(jìn)行全面掌控。通過信息技術(shù)將自動化中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，可為孵化場制定生產(chǎn)方案，并為機(jī)械設(shè)備的維護(hù)、管理工作提供保障。

2 探究自動化設(shè)備在孵化工藝中的具體應(yīng)用

2.1 自動化在種蛋分級中的應(yīng)用

圖1 種蛋處理設(shè)備

種蛋的分級處理是孵化工藝中的重要環(huán)節(jié)，自動化種蛋處理設(shè)備可以完成種蛋托的自動拆垛、動態(tài)稱重分級并挑選出過大、過小及其它不合格蛋、種蛋小頭朝下自動碼到孵化盤內(nèi)、孵化盤自動裝入孵化車等工作。動態(tài)稱重可以保證每一級種蛋均勻一致，提高雛苗的均勻性，對雛苗的銷售、養(yǎng)殖都大有幫助；較高的大小頭區(qū)分精度可以進(jìn)一步提高孵化率；蛋托的自動拆垛和種蛋的自動上車不僅可以減輕工人的勞動強(qiáng)度，還提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)種蛋自動分級、選蛋和裝車。

2.2 自動化在照蛋中的應(yīng)用

圖2 照蛋落盤設(shè)備

種蛋從孵化機(jī)轉(zhuǎn)到出雛機(jī)時需要進(jìn)行照蛋處理，照蛋的目的是保證落到出雛盤里的種蛋都是活胚蛋，避免臭蛋、死胚蛋在出雛環(huán)節(jié)污染其它種蛋?；诩t外成像和激光相結(jié)合的胚胎活性鑒別技術(shù)可以準(zhǔn)確識別活胚蛋、死胚蛋、臭蛋、無精蛋、倒置蛋和空缺蛋。種蛋被挑選識別的過程也是一個數(shù)據(jù)統(tǒng)計的過程，管理者可以根據(jù)照蛋數(shù)據(jù)對前后工序進(jìn)行分析。在孵化盤中挑選出活胚蛋轉(zhuǎn)移到出雛盤中，其它種蛋單獨(dú)挑出，挑出的白蛋可以作為副產(chǎn)品銷售，避免了浪費(fèi)。空的孵化盤需要清洗消毒后供循環(huán)使用。自動照蛋落盤設(shè)備可以代替人工完成以上工作?；谒欧?qū)動技術(shù)的運(yùn)動控制保證了動作的精度，避免種蛋轉(zhuǎn)移過程中的破損。基于胚胎活性鑒別技術(shù)的種蛋識別確保了落到出雛盤中種蛋的活胚率，單點(diǎn)動的吸頭可以避免種蛋間的交叉感染。孵化盤的在線清洗及消毒處理不僅提高了工作效率，而且可以有效控制病菌的循環(huán)傳播。

2.3 自動化在禽雛處理中的應(yīng)用

禽雛處理設(shè)備是將最終產(chǎn)出的1日齡雛苗與蛋殼、毛蛋和出雛盤分離，蛋殼、毛蛋進(jìn)行單獨(dú)收集，雛苗揀出后應(yīng)進(jìn)行弱雛的挑選，雛苗在線完成免疫后可自動進(jìn)行計數(shù)裝箱處理。使用氣力輸送進(jìn)行蛋殼收集，可以避免污染物及氣味的泄露，提高了孵化場的環(huán)境質(zhì)量，出雛盤自動清洗后完成自動碼垛，最大限度降低工人的勞動強(qiáng)度。根據(jù)雛苗種類的不同，雛苗的處理工藝一般也不相同。白羽肉雞是將雛殼統(tǒng)一分離后，統(tǒng)一對雛苗進(jìn)行免疫計數(shù)處理。蛋雞、黃雞因為需要進(jìn)行公母鑒別，所以處理工藝上與白羽肉雞不同。蛋雞母苗價值高，公苗價值低，因此為充分保護(hù)母苗，在雛殼分離前應(yīng)將母苗挑出；對于需要羽翅鑒別的品種，則同時將公母苗挑出，公苗直接裝箱，母苗需要進(jìn)行斷喙免疫處理后再進(jìn)行裝箱。黃雞雖然同樣需要公母鑒別，但是鑒別方式需要采用翻缸鑒別，受翻缸鑒別處理速度的限制，該品種難以實(shí)現(xiàn)在線鑒別，需要統(tǒng)一將雛苗分離出來后再單獨(dú)進(jìn)行鑒別和免疫斷喙裝箱。使用自動化設(shè)備進(jìn)行禽雛的自動處理不僅減少了工人的數(shù)量，節(jié)約了成本，同時還避免了絨毛到處飄散，改善了工人的工作環(huán)境，提升了工作效率。

2.4 自動化物流系統(tǒng)在孵化場的應(yīng)用

孵化場內(nèi)的孵化車、盤，出雛車、盤需要在內(nèi)部流轉(zhuǎn)，種蛋托、苗雞筐需要分別在孵化場與種雞場、養(yǎng)殖場之間流轉(zhuǎn)。搭配合理的物流系統(tǒng)可以提高孵化場內(nèi)的自動化、信息化水平，結(jié)合RFID及信息管理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)孵化場的數(shù)字化管理，提高信息的集成度。自動化物流體系的搭建應(yīng)從防疫的角度出發(fā)，讓物料的流轉(zhuǎn)是單向流轉(zhuǎn)無交叉的，物料流轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)簡潔高效。

圖4 孵化廳物流系統(tǒng)

3 自動化技術(shù)在孵化工藝中應(yīng)用的優(yōu)化

3.1 提升對孵化企業(yè)工人的科學(xué)培訓(xùn)

雖然自動化技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中已得到普遍應(yīng)用，但是將其應(yīng)到孵化行業(yè)的時間還比較短，且孵化企業(yè)普遍缺少機(jī)電信息化專業(yè)人員。因此，在孵化生產(chǎn)中自動化設(shè)備無法得到最有效的利用和維護(hù)，造成自動化技術(shù)和設(shè)備的浪費(fèi)。這也是影響自動化在孵化企業(yè)中發(fā)展的重要因素。為了使自動化技術(shù)在孵化工藝中得到更加廣泛的應(yīng)用，通過培訓(xùn)來幫助孵化場工人進(jìn)行專業(yè)技能的提升至關(guān)重要，讓孵化企業(yè)的管理人員了解自動化設(shè)備能夠給企業(yè)帶來的利益，管理人員只有了解設(shè)備的各項性能、原理及常見問題的解決辦法后，才能有效進(jìn)行設(shè)備及人員的管理。管理人員初步掌握之后，再組織培訓(xùn)活動，讓基層員工參與進(jìn)來熟悉設(shè)備的正常使用。充分了解設(shè)備，可以更好地使用設(shè)備，減少使用過程中故障的發(fā)生概率。

3.2 完善設(shè)備使用的管理制度

通過對用戶現(xiàn)階段實(shí)際使用自動化設(shè)備情況的分析可知，管理制度的不完善會影響自動化設(shè)備的使用效果。自動化設(shè)備的使用和維護(hù)屬于專業(yè)性較強(qiáng)的工作，設(shè)備使用前應(yīng)提前規(guī)劃相關(guān)專業(yè)人員并制定專屬的管理制度和準(zhǔn)則。目前，大多數(shù)孵化場為了追求短時的經(jīng)濟(jì)效益，不重視相關(guān)專業(yè)人員的招聘和管理制度的制定，仍沿用傳統(tǒng)的管理制度。自動化設(shè)備的使用從某種程度上改變了人們的操作習(xí)慣，因此傳統(tǒng)的管理制度不再適用現(xiàn)階段自動化生產(chǎn)的需求。以上問題導(dǎo)致設(shè)備應(yīng)用時出現(xiàn)較多的問題，影響了孵化場內(nèi)的工作效率和質(zhì)量。

4 自動化技術(shù)在孵化行業(yè)的發(fā)展方向

4.1 實(shí)現(xiàn)無人化孵化

目前，孵化行業(yè)雖然已經(jīng)完成生產(chǎn)某些工序的自動化，從一定程度上減少了用工數(shù)量，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。但孵化行業(yè)的發(fā)展不會局限于此，未來的孵化將會是無人化孵化，輸入的是種蛋，輸出的是雛苗，整個孵化中心將是一個集成的、高度智能化的工廠。孵化中心將擁有一個集中大調(diào)度指揮中心，其可以獲取內(nèi)部所有物料的位置和狀態(tài)信息，指揮中心可以根據(jù)生產(chǎn)的需要安排指揮AGV系統(tǒng)完成種蛋的存儲、熏蒸、入庫、上孵、落盤、出雛和存發(fā)苗。設(shè)備的清洗、消毒等工作也是由指揮中心調(diào)度無人設(shè)備進(jìn)行工作。

4.2 實(shí)現(xiàn)綠色孵化

未來的孵化將向低功耗、零排放方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)綠色孵化。眾所周知，在種蛋發(fā)育的21d時間里，種蛋會從吸收熱量逐步變?yōu)樯l(fā)熱量。如果將后端能量進(jìn)行有效回收并把這部分熱量用于前端的孵化，孵化場的能量消耗將會顯著降低，這種能量的回收通常是通過熱水的回收和熱氣的回收來實(shí)現(xiàn)，并通過能量轉(zhuǎn)換裝置將其轉(zhuǎn)換成熱量儲存起來，以備他用。孵化廳內(nèi)部通常是一個相對封閉的環(huán)境，內(nèi)部的各功能房間常年保持恒溫狀態(tài)。通過減少內(nèi)外空氣的交換量也可以降低孵化場內(nèi)部能量的流失，減少內(nèi)部冷空氣或熱空氣的外泄，避免空氣將孵化廳內(nèi)部的能量帶走。通過以上節(jié)能減排的手段可以有效降低孵化廳內(nèi)能量的消耗。

4.3 信息互聯(lián)助力精益生產(chǎn)

禽類養(yǎng)殖企業(yè)對雛苗的需求往往是多元化的，這不僅體現(xiàn)在種蛋品系上的差異，還體現(xiàn)在雛苗所注射疫苗的差異。為了滿足多元化的養(yǎng)殖需求，孵化企業(yè)應(yīng)該向著精細(xì)化生產(chǎn)的方向發(fā)展，但是這與規(guī)模越來越大的孵化廠是相矛盾的。為了解決這一矛盾，生產(chǎn)的自動化和信息化是必須的。只有建立起自前而后的自動化生產(chǎn)和信息采集，才能實(shí)現(xiàn)自后向前的計劃生產(chǎn)。信息采集的平臺應(yīng)包含種蛋來源批次信息的采集，種蛋在孵化內(nèi)廳轉(zhuǎn)移過程中信息的追溯，這包含孵化車與出雛車、出雛車與苗雞筐的一一對應(yīng)。建立起從前向后的數(shù)據(jù)不間斷鏈接和種蛋、苗雞的智能存儲。有了以上硬件的支撐，便可以實(shí)現(xiàn)按照雛苗需求制定生產(chǎn)計劃的生產(chǎn)需求。種蛋和雛苗種類品種的增多，雛苗和種蛋智能倉儲系統(tǒng)的建立勢在必行，智能倉儲可以有效提高種蛋和雛苗的存取效率。

5 結(jié)束語

在孵化廳應(yīng)用自動化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)各工序之間的信息傳遞，減少“孤島”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全程自動化流水作業(yè)。自動化技術(shù)的應(yīng)用將大幅提升孵化廳內(nèi)的工作效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生物安全性，解決招工難題，促進(jìn)孵化行業(yè)的全面技術(shù)進(jìn)步。自動化技術(shù)在孵化企業(yè)的應(yīng)用效果仍有待提升，如何提升用戶的使用體驗，增強(qiáng)用戶的使用水平將是今后的努力方向。同時也應(yīng)注重提升自動化的技術(shù)水平和孵化廳內(nèi)的自動化程度，降低自動化過程中對生物的傷害，保證生物安全和動物福利。