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文｜河北省煙草專(zhuān)賣(mài)局（公司） 陳向輝

國內煙草商業(yè)物流配送中心多數為十年前規劃建設，隨著(zhù)近年來(lái)卷煙銷(xiāo)量的不斷增加，同時(shí)卷煙銷(xiāo)售品種及異型煙所占比例不斷上升，現有分揀設備無(wú)法支撐卷煙全品規投放，無(wú)法有效滿(mǎn)足消費者個(gè)性化、多樣化的需求。針對以上問(wèn)題，亟待引入創(chuàng )新技術(shù)方案對配送中心進(jìn)行改造。本文以唐山市公司卷煙物流配送中心技改項目為例，介紹了全品規自動(dòng)分揀解決方案的實(shí)現方法與技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)。

一、改造必要性

唐山市公司卷煙物流配送中心于2008年5月施工，2009年11月投入使用。承擔著(zhù)全市卷煙的倉儲、分揀、配送任務(wù)。倉儲區，采用自動(dòng)化立體高架庫存儲模式，分為3條巷道，9層73列貨架，高21米，縱深87米，有3942個(gè)托盤(pán)位，最大儲量為11.6萬(wàn)件。備貨區，占地700平方米，采用吊裝式重力貨架設計，共有44個(gè)倉道，其中3個(gè)是混合倉道，每個(gè)倉道能存儲卷煙35件，件煙庫最大存儲能力為1540件，日均容納常規煙約為80～90種。分揀區，原有3條半自動(dòng)全品規分揀線(xiàn)，單條分揀線(xiàn)綜合效率12000條/小時(shí)左右。

該配送中心改造升級的必要性體現在四個(gè)方面：

1.設備老化，故障多發(fā)

高架庫運行12年，未進(jìn)行任何改造升級，堆垛機、穿梭車(chē)、輸送機等設備故障頻發(fā)，軌道磨損嚴重，停位故障較多，大大降低了設備的運行效率，進(jìn)而影響出入庫效率。

2.全品規分揀改造不徹底、不全面

3條半自動(dòng)分揀線(xiàn)雖然實(shí)現了全品規分揀包裝，但主要是基于老線(xiàn)改造實(shí)現的，存在煙倉配備不夠、分布不合理、適應銷(xiāo)售結構變化能力較差、作業(yè)環(huán)節復雜、沒(méi)有形成統一的系統等問(wèn)題，導致用人過(guò)多，加之主線(xiàn)老化嚴重，補貨小車(chē)、煙倉、主線(xiàn)故障頻發(fā)，分揀效率不夠穩定，波動(dòng)較大。隨著(zhù)卷煙銷(xiāo)量的不斷增加及供給側改革的不斷深入，卷煙銷(xiāo)售品種及異型煙所占比例將進(jìn)一步增加，現有分揀設備無(wú)法支撐卷煙全品規投放，無(wú)法有效滿(mǎn)足消費者個(gè)性化、多樣化的需求，嚴重制約了卷煙經(jīng)營(yíng)的新需求。

3.備貨模式不匹配，無(wú)異型煙備貨補貨系統

全品規分揀改造前，備貨環(huán)節與分揀模式已不匹配，常規煙備貨設有44個(gè)倉道的件煙庫，異型煙備貨仍需集中時(shí)間備貨，采用人工操作出庫、人工分揀領(lǐng)用掃碼等作業(yè)，存在備貨差錯率高、掃碼不準確等情況。而且由于異型煙占比較高，分揀量較大，分揀區需存放過(guò)多的異型煙，現場(chǎng)混亂，易出現分揀差錯。受異型煙分揀待分區場(chǎng)地限制，部分異型煙仍需存放在待分區以外，需在分揀過(guò)程中人工往返搬運。因此，異型煙備貨需專(zhuān)門(mén)設置6人備貨組進(jìn)行異型煙備貨作業(yè)、2人出庫分揀領(lǐng)用掃碼作業(yè)和3人分揀過(guò)程中補貨作業(yè)，人員需求多，搬運作業(yè)量大。

4.自動(dòng)化程度較低

改造前，入庫作業(yè)采用的是人工碼垛入庫方式；出庫作業(yè)采用的是人工拆盤(pán)出庫方式；開(kāi)箱補貨采用的是人工開(kāi)箱補貨方式。

二、改造內容

該項目技改方案主要包括以下方面：

1.倉儲區改造

（1）新增自動(dòng)拆碼盤(pán)裝置，更新堆垛機，提升自動(dòng)化水平；

（2）適當增加備貨道，增加大品規標準煙、細支煙、中支煙、短支煙的備貨量，滿(mǎn)足后續全品規分揀的需求；

（3）建立儲分一體系統的多穿庫，具備小品規卷煙及異型煙的自動(dòng)備貨功能，實(shí)現全品規卷煙的自動(dòng)備貨。

2．分揀線(xiàn)改造

對原有聯(lián)合工房分揀區進(jìn)行改造，建設2條可適應全品規分揀的高速分揀線(xiàn)，單線(xiàn)實(shí)際分揀效率達到25000條/小時(shí)。

3．相關(guān)輔助配套設備設施建設

為保證升級改造后的分揀設備性能及運行穩定性，對相關(guān)的強、弱電線(xiàn)路進(jìn)行梳理，針對網(wǎng)絡(luò )傳輸進(jìn)行重新規劃；根據新增分揀設備的用氣要求對氣動(dòng)管路進(jìn)行改造，保證設備安裝調試期間分揀順利進(jìn)行；對現有重力式備貨架電控及調度系統進(jìn)行升級更換，實(shí)現系統的統一性。

4．信息系統建設

建立起一套與分揀系統配套的信息化、數字化、集成化、網(wǎng)絡(luò )化、可視化、柔性化的信息系統，為實(shí)現與全省統一建設的智慧物流平臺對接做好前期準備工作。

三、實(shí)現全品規分揀改造措施及特點(diǎn)

分揀系統是該技改項目的重中之重。本次改造提供了完整的全品規解決方案，從卷煙入庫到發(fā)貨各環(huán)節都能夠實(shí)現全品規卷煙處理。各區域全品規處理改造措施如下：

1.入庫區

采用自動(dòng)碼盤(pán)+人工碼盤(pán)相結合的方式，用于標準煙和部分細支煙、中支煙和短支煙碼盤(pán)，小品規卷煙及異型煙通過(guò)人工碼盤(pán)入庫，實(shí)現了全品規卷煙自動(dòng)碼盤(pán)入庫。

2.出庫區

采用自動(dòng)拆盤(pán)+人工拆盤(pán)相結合的方式，用于標準煙和部分細支煙、中支煙和短支煙拆盤(pán)，小品規卷煙及異型煙通過(guò)人工拆盤(pán)出庫，實(shí)現了全品規卷煙自動(dòng)拆盤(pán)出庫。

3.儲分一體區

采用備貨道+多穿庫模式，備貨道負責標準煙、細支煙中銷(xiāo)量較大的品規備貨，多穿庫采用寬度可調多層穿梭車(chē)，負責小品規卷煙及異型煙的備貨，實(shí)現了全品規卷煙自動(dòng)備貨。

4.分揀區

配置了2條全品規分揀線(xiàn)，單線(xiàn)實(shí)際分揀能力≥25000條/小時(shí)。全品規分揀線(xiàn)包含完整的全品規解決方案，采用自動(dòng)開(kāi)箱機系統、條煙補貨小車(chē)、條煙臥式分揀機、條煙立式分揀機、全品規自動(dòng)包裝機，實(shí)現標準煙、短支煙、細支煙和中支煙共線(xiàn)開(kāi)箱、共線(xiàn)補貨、全品規共線(xiàn)分揀、在線(xiàn)自動(dòng)打碼、自動(dòng)合單、自動(dòng)包裝、自動(dòng)貼標。同時(shí)，充分考慮現有分揀場(chǎng)地實(shí)際情況，通過(guò)搭建平臺的方式，將臥式機置于平臺上方，立式機、包裝機置于平臺下方，提高空間利用率。系統采用多層子線(xiàn)并行分揀的方式，可以按訂單實(shí)現多品種、多頻次、小批量的分揀，并實(shí)現在線(xiàn)自動(dòng)合單、自動(dòng)打碼、自動(dòng)包裝、自動(dòng)貼標的功能。

5.劃、開(kāi)箱環(huán)節

分揀線(xiàn)配置的自動(dòng)劃箱機與自動(dòng)開(kāi)箱機具備兼容功能，可滿(mǎn)足標準煙、細支煙、短支煙、中支煙等大品規卷煙的自動(dòng)開(kāi)箱需求。其余小品規卷煙及異型煙在鋼平臺下方的立式煙倉分揀，由人工完成開(kāi)箱補貨作業(yè)。

6.包裝環(huán)節

每臺包裝機包含2個(gè)入口（1個(gè)入口采用自動(dòng)翻板堆疊，1個(gè)入口采用推桿自動(dòng)堆疊），采用了預堆疊合單策略，即一個(gè)通道采取翻板疊煙的方式自動(dòng)堆疊標準煙、細支煙，另一個(gè)通道采取推桿自動(dòng)疊煙的方式自動(dòng)堆疊中支煙、短支煙和異型煙。臥式機分揀的標準煙和細支煙經(jīng)打碼后，由鋼平臺上輸送至下層分揀線(xiàn)進(jìn)入包裝機標翻板疊煙工位；臥式機分揀的中支煙和短支煙經(jīng)打碼后，由鋼平臺上輸送至下層分揀線(xiàn)側堆疊煙工位。從而實(shí)現全品規卷煙共線(xiàn)分揀、獨立堆疊、在線(xiàn)合單包裝的分揀需求，減少設備重復投資，降低項目建設成本?；緦?shí)現零售戶(hù)所訂卷煙“一包煙”包裝。

本次改造通過(guò)應用成熟的條煙分揀技術(shù)，建立了一個(gè)數字化、集成化、網(wǎng)絡(luò )化、可視化、柔性化的智能分揀系統，在保證分揀差錯率、破損率符合行業(yè)要求的前提下，整合分揀設備資源，將分揀效率提升到50000條/小時(shí)（2條全品規分揀線(xiàn)），提高分揀設備利用率和效率，提升分揀準確性，極大降低工人勞動(dòng)強度，減少分揀用工數，解決設備老化、設備配置與品規增長(cháng)不匹配等問(wèn)題，使作業(yè)現場(chǎng)清晰、簡(jiǎn)潔、有序、高效。

四、技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)

（1）全品規總體方案設計創(chuàng )新

該方案借助大數據分析，研究異型煙與標準煙的特征差異與共性特征，不同卷煙混包的虛擬垛形設計，全品規共線(xiàn)分揀效率影響與補償技術(shù)，共線(xiàn)分揀對裝備技術(shù)創(chuàng )新的需求等。在大量研究計算及仿真評估驗證的基礎上，確定了最終解決方案。該方案保證了分揀系統、備貨系統和出入庫系統各個(gè)環(huán)節均能夠實(shí)現全品規卷煙共線(xiàn)自動(dòng)化處理，且保證效率不受影響。

（2）提高備貨能力與兼容設計

采用備貨道+多穿庫的備貨模式，備貨道負責標準煙、細支煙中銷(xiāo)量較大的品規備貨，多穿庫采用寬度可調多層穿梭車(chē)，負責小品規卷煙及異型煙的備貨。該模式實(shí)現了全品規卷煙的自動(dòng)備貨功能。補貨時(shí)，從備貨系統出口提前分道，為每條分揀線(xiàn)都設置獨立的補貨線(xiàn)，補貨線(xiàn)之間互不牽扯，大大提高了補貨的能力。

（3）全品規智能卷煙補貨小車(chē)創(chuàng )新

兼容標準煙、細支煙、短支煙、中支煙等大品規卷煙補貨小車(chē)需要解決不同品規卷煙的感知判斷，根據感知信息自動(dòng)調整垛煙夾持位置、補煙停車(chē)位置及相關(guān)機構的自適應動(dòng)作，還要具備自診斷與異常處理能力。另外，小車(chē)采用條碼行走定位，不僅可實(shí)現小車(chē)與煙倉準確對位，還可實(shí)現一線(xiàn)多車(chē)，鄰車(chē)交叉協(xié)同補貨，使補貨一組小車(chē)都能發(fā)揮到最佳效能。與之前的每個(gè)小車(chē)對應固定補貨煙倉相比，不僅補貨能力提升幅度很大，還降低了某臺車(chē)發(fā)生故障時(shí)對系統的影響風(fēng)險。

（4）全品規智能開(kāi)箱系統創(chuàng )新

分揀線(xiàn)配置的自動(dòng)劃箱機與自動(dòng)開(kāi)箱機具備兼容功能，可根據系統信息自動(dòng)調整開(kāi)箱位置及相關(guān)機構的自適應動(dòng)作，滿(mǎn)足標準煙、細支煙、短支煙、中支煙等大品規卷煙的自動(dòng)開(kāi)箱需求。

（5）提高自動(dòng)化程度，減少用工

改造完成后出入庫區、備貨區、分揀區均實(shí)現了全品規卷煙的自動(dòng)處理，自動(dòng)化程度的提升有效減少了作業(yè)人員數量。

（6）系統的人性化設計

分揀系統人員崗位配置合理，人員分工明確。分揀系統設備配置和崗位設置均充分考慮到人機有機結合，既考慮到系統的先進(jìn)性，又考慮到系統的實(shí)用性和經(jīng)濟性，同時(shí)還考慮到人員操作的方便性和難易程度。此外，還考慮到人員的安全防護措施，系統操作和維護的便利性，以及設備運行的安全性。

（7）系統診斷及糾錯技術(shù)

本方案通過(guò)系統設計及強大的軟件診斷及糾錯技術(shù)，能及時(shí)復核環(huán)節之間交接的準確性，讓局部故障及時(shí)發(fā)現，快速解決，保障系統效率和準確率。

五、行業(yè)借鑒意義

（1）卷煙全品規共線(xiàn)高速自動(dòng)分揀開(kāi)創(chuàng )了卷煙物流分揀領(lǐng)域的新模式，符合中煙發(fā)展戰略，具有示范推廣意義。

近年來(lái)，中支卷煙品類(lèi)熱度持續升溫，市場(chǎng)規?？焖贁U張，產(chǎn)品形態(tài)不斷豐富。發(fā)展中支卷煙是促進(jìn)卷煙品牌建設，提高我國卷煙核心競爭力的重要舉措?？梢灶A見(jiàn)未來(lái)幾年，中支卷煙升級創(chuàng )新將作為推動(dòng)中式卷煙發(fā)展新的增長(cháng)點(diǎn)，實(shí)現中支卷煙創(chuàng )新升級已經(jīng)迫在眉睫。

（2）總體解決方案及多項關(guān)鍵技術(shù)的突破對行業(yè)卷煙分揀技術(shù)發(fā)展奠定了基礎，對支撐卷煙高速發(fā)展具有戰略意義。

異型煙條煙因外形多樣，造成與普通標煙分揀機不兼容，煙姿控制難，上打碼方式不適應，全品規卷煙共線(xiàn)自動(dòng)開(kāi)箱，保證25000條/小時(shí)的分揀效率等一系列技術(shù)難題需要突破。為了達到這一目標，首先是做好全品規分揀總體技術(shù)方案，從頂層設計上保證方案先進(jìn)合理高效，優(yōu)化總體工藝流程方案和系統集成方案，達到事半功倍的效果。通過(guò)柔性自動(dòng)開(kāi)箱系統、智能條煙兼容補貨小車(chē)、全品規智能開(kāi)箱系統、柔性臥式分揀機、復合包裝機等多項技術(shù)攻關(guān)和裝備創(chuàng )新升級，實(shí)現了全品規卷煙共線(xiàn)開(kāi)箱、共線(xiàn)補貨、共線(xiàn)分揀、在線(xiàn)打碼、在線(xiàn)自動(dòng)合單、自動(dòng)合包、自動(dòng)貼標的系統功能要求。

（3）節能降耗效果明顯，實(shí)現綠色物流理念。

在系統設計上，尋求效率和能耗的最佳平衡。通過(guò)對物流動(dòng)線(xiàn)的優(yōu)化，使其更順暢簡(jiǎn)潔，避免了不必要的等待和無(wú)效搬運，提高了件煙備貨效率。

通過(guò)輸送線(xiàn)積放段控制設計，不僅解決了件煙緩存和柔性輸送功能，還實(shí)現了任意積放段閑時(shí)自動(dòng)休眠節電的效果。驅動(dòng)機電元件盡可能采用節能型，多方面降低電能消耗。