瑞士零售巨头COOP集团的自动立体冷库建设

为满足发展需求，瑞士零售行业巨头COOP集团委托TGW物流集团成功规划并建成一套综合的自动化内部物流系统，以冷藏物流中心和全自动冷冻仓库为核心，实现了冷藏、冷冻、干货和烘焙产品的自动化存储，以及空包装处理，在保证物流效率提升的同时，也使其运营成本得到优化。 

一、项目背景

作为瑞士零售行业巨头，COOP集团主要从事食品零售、批发、专业零售和食品生产，2019年营业额约307亿瑞士法郎，员工人数约90000名，拥有超过2400个零售网点。COOP集团立志成为瑞士最优秀的食品零售商，为客户提供最优质、最贴心的服务。这一目标对公司的内部物流提出了严格的要求。为此，COOP集团斥资6亿瑞士法郎在Schafisheim配送中心启动内部物流项目建设，其中冷藏物流中心和全自动冷冻仓库是该项目的核心。

对于这一项目的规划建设，COOP集团的要求包括：

• 在同一个地点建立3个区域配送中心、3个冷冻配送中心和3个大型烘焙车间；

• 应用高度的系统自动化和先进的机器人技术；

• 为COOP的减排目标提供最佳支持；

• 内部物流合作伙伴必须拥有先进的技术，并且了解COOP的想法、需求和目标。

二、项目概况

“将大量货物都集中到一个地方，便于我们投资自动化和机器人技术，以实现快速、高效地处理。”谈及项目的初衷，COOP集团物流总监Daniel Hintermann表示。

这个巨额项目不仅仅只是一个简单的仓库。因此，COOP要寻求一个强大可靠的内部物流供应商作为项目总包，负责在多个温度区域实施一整套高度复杂的解决方案，从而在建筑面积250000平方米的几栋大楼内集成一套综合的内部物流系统。该系统的核心是冷藏物流中心和全自动冷冻仓库，借此帮助COOP设立客户服务新标准。

最终，TGW集团脱颖而出，按照用户要求成功规划并建成一套综合的自动化内部物流系统；实现冷藏、冷冻、干货和烘焙产品的自动化存储，以及空包装处理（即处理从所有瑞士门店回收的可重复利用包装）；并且将3个区域配送中心、3个冷冻配送中心和3个大型烘焙车间集中整合到一个地方。

这项投资规模达6亿瑞士法郎的大型项目通过分期实施，于2016年6月全面投产，年处理能力达1.3亿件，每年减排超过1万吨，每年节省成本约5000万瑞士法郎。为保障系统持续、高效运行，TGW还根据用户需求为其量身定制了个性化的维护和服务方案。

三、内部物流解决方案

1.物流系统的整体构成

TGW实施的内部物流系统，通过笼车输送线将各个收货区、托盘库、拣选区和发货区串联起来。两栋主建筑大楼由160米长的连廊相连，其中包括：

• 冷冻货物（-23℃）：全自动化物流系统，涵盖从拆垛到穿梭车立体库存储，再到机器人拣选的各个流程。

• 冷藏货物（2℃）：自动化物流中心，由Stingray穿梭车系统配合自动化拆码垛机器人，实现奶制品、肉类和鱼类的高效拣选和发货。

• 空包装（回收中心）：自动化回收中心，处理纸板、塑料和生物质等空包装的回收和发货（拆垛、清空、洗涤、分拣和码垛）。

• 干货仓库有4536个托盘货位（可增加到5670个），存取能力达160托/小时。7个拣选工位（语音拣选），可同时拣选多个客户的订单。

• 烘焙和糕点类产品：年产5万吨。

• 区域配送中心来货越库（食品/非食品类慢销品）。

2.全自动化冷冻立体仓库

自动化冷冻仓库是食品零售行业面临的重要内部物流问题，不仅是因为其工作环境恶劣，而且对设立优质服务标准起决定性作用。作为冷链物流的先驱，TGW一直致力于冷链行业的内部物流解决方案：每个系统、每个组件、每个产品都可以在-30℃的环境下完美运行。COOP将自己生产的冷冻和烘焙产品存储在-5℃至-23℃的环境下，然后直接送入配置自动拆码垛机器人的托盘库。该系统的核心是Stingray穿梭车。

该系统配置帮助COOP集团实现了最高程度的自动化，这是降低总体拥有成本的第一要素。其次，还需要为不同的温度区域创造合适的低温环境：基于“适温存储”的原则，拆码垛作业区的温度在-2℃至-5℃之间，托盘库和穿梭车立体仓库的温度为-23℃。仓库内的氧气浓度控制在14%，以防火灾的发生。

全自动化冷冻立体仓库的进出库流程，如图3。入库方面，每天400个托盘来自外部供应商，800个托盘来自COOP自己的烘培车间。订单拣选方面，平均每天55000件货物，3500台笼车；高峰时段每天可达10万件货物，6000台笼车。

（1）托盘库

托盘库的温度为-23℃，共4个巷道，17000多个货位。它可以容纳超市所需的两周库存。库内共配置四台堆垛机负责存取货物，每台配两个货叉。该系统每小时可存取货135次。

（2）全自动拆垛机器人

全自动拆垛机器人

在-2℃的温度下，3台Splitex全自动拆垛机器人轻轻抬起纸箱一侧，然后将载货板迅速滑入纸箱下方，从而完成拆垛作业。这就确保了即使不稳定和无法吸取的纸箱也能安全顺利拆垛。几乎100%的托盘是以这种方式实现全自动化拆垛的。只有特别大或包装不当的货物必须人工拆垛。根据垛型不同，1台拆垛机器人每小时可以处理1800～2800个包裹。也就是说，由3台机器人组成的整个拆垛系统每小时可以处理5400～8400个包裹。

 （3）穿梭车系统

穿梭车立体仓库的温度低至-23℃，共7个巷道，16层货架，40000多个货位。高动态的穿梭车系统用于拣选缓存，可以存储略高于一天的库存。一旦某些产品低于最低库存水平，就会自动从托盘库中取出并输送到拆垛区。Stingray穿梭小车的存取能力达4500箱/小时。

Stingray穿梭车系统

当需要维修保养时，COOP可以从巷道中轻松取出小车，并挪到常温下进行维修。

（4）冷冻产品全自动混合码垛

冷冻产品全自动混合码垛

在冷冻环境下，人工拣选特别困难。这就是COOP慎重考虑并最终选择全自动混合码垛的原因。9台Autostax码垛机器人在-5℃的温度下工作。自动预先计算出理想的顺序和码垛方式，然后由码垛机器人按照正确的顺序将纸箱送入，并按照预先计算的码垛方式进行码垛。根据包裹的数量，一台机器人只需40～130秒就可以装满一台笼车。这样的话，9台机器人每小时可以自动装载250～800台笼车。

3.处理冷藏货物的全自动化仓库

COOP的自动冷藏仓库是一个区域性生鲜存储系统，专为瑞士西北部、苏黎世和瑞士中部的约360家COOP门店供货。每天来自门店的奶制品、肉类和鱼类订单，在2℃的温度下由全自动、高动态的拣选系统进行处理。该系统包括穿梭车立体仓库，其中配置进出货笼车自动拆垛工作站。

自动冷藏库的布局组成，如图7；进出库流程，如图8。

在订单拣选方面，平均每天达10万个包裹，高峰时段可达125000个包裹；每小时存取货6500次；可容纳约2天的库存量。

供应商使用笼车或托盘装载标准化料箱，来运送货物。第一步，将堆叠的货物料箱从笼车或托盘上自动取下，然后放置到托板上，视尺寸不同最多可装载8个料箱。

随后，货物被送入穿梭车系统中。这是一个高动态的拣选缓存区，它可以存储大约2天的库存。该穿梭车立体仓库共7个巷道，17层货架，60000个货位。119台Stingray小车，每小时可存取货6500次。

系统将门店订单所需的料箱从仓库中取出，并自动输送到笼车装载工作站。

TGW软件基于以下标准，优化顺序并计算出理想的垛型：

• 最佳装载水平；

• 高稳定性；

• 超市内的步行距离短。

装好的笼车经过固定保护，并贴上相应的发货标签，然后送至出库缓存区。

4.空包装中心（即回收中心）

工业机器人清洗并分拣料箱，然后自动将返回的包装输送到空包装中心的入库区。这就确保了配送中心的其他区域都有充足的料箱供应。该中心由以下区域组成：空笼车缓存区、烘焙产品的空箱存储区、出库缓存区以及作为系统技术核心的分拣单元。所有这些区域由超过15公里的输送线串联在一起。

空包装中心的布局组成，如图9；设备和软件组成，见表1；

运作流程，如图10。

分拣和码垛的处理能力达每小时6000箱；IFKO料箱的分拣和码垛处理能力达每小时7000箱；清洗系统的处理能力为每小时5600箱；空容器缓存区的处理能力为85000箱。

四、优化运营成本

规划伊始便考虑运营成本的优化。因此，在项目规划阶段，定制个性化的维护和服务方案就非常重要。这样可以大幅降低运营成本，从而大大降低整个系统的总体拥有成本。

COOP集团西北物流区物流总监Domenico Repetto说：“我们寻找的是一家跟COOP一样注重可持续发展和环境保护的公司。”TGW始终考虑每个系统、组件和产品的运行成本，这是实现节能减排、降本增效的唯一途径。COOP项目便是如此。

TGW主要关注的是系统整个生命周期的总体拥有成本（TCO）。总体拥有成本优化从看似不重要的细节开始，如能量回收装置或托盘堆垛机的节电轴控制，以及最大化提高存储密度（冷库应用尤其如此）。

货物存储间距小，部件设计紧凑（如Stingray穿梭车系统），这些都让COOP大大受益。在能源成本节约方面，冷冻仓库发挥了重要的作用：通过自动化和机器人技术的使用，COOP将冷冻货物的总量降至最低。如果持续优化温度（达到必要的低温即可，无需更冷），并将氧气浓度降到14%，便可实现仓库的成本优化。