濾棒物流系統的工藝布局方式比較

紅云紅河煙草（集團）有限責任公司紅河卷煙廠物流部/張紅 曹炳強

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濾棒物流系統的工藝布局方式比較

紅云紅河煙草（集團）有限責任公司紅河卷煙廠物流部/張紅 曹炳強

摘 要：在煙草行業，濾棒自動化立體庫的應用日趨廣泛。在設計濾棒物流系統時，如何將其工藝布局方式設置成最佳方案，將決定系統能否發揮更好作用。本文通過簡析濾棒物流系統的各種工藝布局，立足工藝需求及生產實際情況分析其優劣勢，為濾棒物流系統的工藝布局設計提供參考依據。

關鍵詞：濾棒物流系統、自動化立體庫、工藝布局

為了更好地滿足濾棒工藝要求，實現柔性生產管理調度，濾棒自動化物流系統將逐步取代人工作業模式或傳統固化儲存輸送系統模式，因此濾棒物流系統逐漸成熟并得到廣泛應用。本文從如何更好發揮濾棒立體庫的作用出發，以更好滿足工藝需求為目標，結合生產實際，剖析濾棒立體庫工藝的多種布局方式，對比分析其優劣勢。

一、濾棒物流系統簡介

濾棒生產工藝要求濾棒固化一定時間，以達到物理指標硬度要求。傳統方式采用濾棒固化儲存輸送系統進行固化，固化區濾棒容量約12萬支，固化時間約20分鐘（成型機設計能力600米/分鐘），見圖1。

傳統方式存在三個弊端：1.固化容量有限導致固化時間有限，無法滿足濾棒工藝要求至少兩小時以上的固化時間；2.按照工藝要求取消快粘膠的使用后，由于固化時間短，導致濾棒發送管道積膠增加以致堵管頻繁；3.隨著濾棒牌號的增加，此方式無法滿足生產管理柔性對接要求，存在產品結構不平衡性，且增加了生產調度的難度。

>> 圖1 濾棒固化儲存輸送系統

隨著自動化物流技術的發展，為更好地滿足卷煙生產工藝要求，濾棒立體庫系統應運而生，以實現柔性的生產管理調度。

濾棒物流系統工藝流程如圖2，濾棒高架庫的儲存容量決定了固化時間，一般設計要求根據卷包產能需求滿足濾棒8小時以上的存量。系統中應用RFID技術對外觀無法辨識的濾棒自動附著信息，建立濾棒防錯牌、混牌控制措施；系統使用高架庫實現調牌需求，配合卷煙機分組情況分配卸盤機及發射機，實現系統調度與生產管理調度的自動對接，從而取消使用FLC濾棒交換站調管方式進行調牌；高架庫中的貨位存儲單元為料盤組，一般而言，一個料盤容量為4000～4500支濾棒，而料盤組以15～22個料盤為一組，由此計算庫容量。

>> 圖2 濾棒物流系統工藝流程圖

>> 圖3 濾棒物流系統工藝布局方式分類說明

二、工藝整體布局方式

根據立體庫的出入庫模式，即入庫與出庫是否在同一平層，以及是否在立體庫的同一側，將濾棒物流系統的工藝整體布局方式分為同層異側、同側異層、同層同側、異層異側等，如圖3。同層布局即出入庫在同一平層，要求建筑平面空間較大，建筑高度空間較小；同側要求出入庫在立體庫的同一側，要求建筑平面空間較小，而建筑的高度空間則較大。濾棒物流系統的設計，根據廠區整體布局，以滿足工藝需求為基礎，因地制宜選擇濾棒物流系統的工藝布局方式。

1.同層異側布局方式

此種模式最為常見，如圖4，在立體庫的一側對接裝盤機實現入庫，另一側對接卸盤機完成出庫，且入庫與出庫在同一平層。

這種布局方式的優勢在于：工藝流程清晰；料盤出入庫輸送方向一致，無需多余的轉向裝置；濾棒車間所有設備在同一層，利于設備及人員的管理。其劣勢在于要求濾棒庫橫向空間距離較大，至少40米以上。

2.同側異層布局方式

將成型機、發射機布置于濾棒立體庫的同側，考慮成型機生產時需要輔料（絲束、盤紙），其中一絲束包有500多千克，且輔料采用AGV小車運送的方式，因此將成型機、裝盤機布置在一層；發射機與卸盤機布置在二層高處，以利于發射的壓力，減少連接管道的距離及爬升。

其優勢在于：發射機設置在高處，發射壓力大大減少；由于發射壓力的大幅降低，濾棒的前行速度大大降低了，從而較大程度地減少了觸頭、外表皺、爆口等質量缺陷的濾棒產生，提高了在發射過程中濾棒質量的穩定性；國家煙草專賣局批復項目建筑面積是以所申請項目的產能為依據的，在產能確定、建筑面積固定的情況下，這樣的布局充分利用有限空間，為項目總體工藝布局騰出更大的面積。

其劣勢在于：卷包車間吊頂凈空高一般為6米，濾棒車間若與卷包車間同標高時，設置兩層時需考慮空間高度是否能滿足；濾棒成型機布置在一層，涉及空壓、除塵、冷卻水管道如何布置問題；此外，從輸送機上分離出單個空濾棒盤和實濾棒盤時必須對其進行180°調頭，才能供成型機和發射機使用，為此必須帶有180°轉向裝置。

此方式適用濾棒車間橫向距離空間不足，但高度空間可利用夾層類空間彌補的廠房設置。

3.同層同側布局方式

將成型機、發射機布置于濾棒立體庫的同側且同層，在同側既有成型機布置，又有發射機布置，設備布置相對較為混亂。根據產能測算如果僅使用一臺堆垛機，則堆垛機肩負入庫和出庫任務；如果使用兩臺堆垛機，則一軌雙車，一車負責入庫，另一車負責出庫。且因為成型機與發射機同側，存在料盤轉向問題，需增設轉向機構。此種方式僅適用于卷包產能低于50萬箱/年，且濾棒車間橫向距離空間不足時的設置。

4.異層異側布局方式

將成型機、發射機布置于濾棒立體庫的不同層且不同側，此方式綜合異側及異層的優勢，異層節省建筑面積，充分利用空間距離，且異側無需料盤轉向裝置。此種方式適用于廠房特殊設置，空間決定濾棒車間劃分為跨區域管理。

三、立體庫模式的布局設計

當濾棒物流系統的總體布局方式選定后，還將涉及到立體庫模式的布局設計。從貨架排數及堆垛機巷道數將立體庫模式劃分為四種：單排貨架雙巷道、雙排貨架雙巷道三排貨架雙巷道、雙排貨架單巷道當濾棒車間與卷包車間同平層時，濾棒庫高度受限于卷包層高，由此貨架排數決定了濾棒庫的庫容量。

1.單排貨架雙巷道模式

雙巷道模式，將入庫與出庫堆垛機分開，即入庫堆垛機負責裝盤后實料盤組的入庫及空料盤組的出庫循環作業，出庫堆垛機負責實料盤組出庫至卸盤機及卸盤后空料盤組返庫循環作業，如圖2濾棒物流系統工藝流程圖所示。單排貨架雙巷道，中間為貨架，兩側為堆垛機巷道，如圖5。

>> 圖4 同層異側布局

>> 圖5 單排貨架雙巷道布局

>> 圖6 雙排貨架雙巷道布局

根據工藝固化時間要求及卷包產能，測算所需貨位數，一個料盤容量為4000～4500支濾棒，而料盤組以15～22個料盤為一組，由此計算庫容量。在滿足工藝需求及儲量充足的基礎上，單排貨架模式為優選方案。根據物流數據測算依據及仿真數據，確定堆垛機數量，一個巷道一臺堆垛機為優選方案，無法滿足流量時選擇一軌雙車，需考慮堆垛機交叉作業及調度的優化。

2.雙排貨架雙巷道模式

在單排貨架雙巷道的基礎上增加一排貨架，一般選擇增加的這一排貨架設置在成型機側，其布局如圖6。調度策略成型側的貨架盡量擺放空料盤組，入庫側堆垛機除了完成入庫任務外，空閑時間需進行空料盤組的位置倒放，將中間貨架的空料盤組移至成型機側的貨架，而出庫端堆垛無需倒放任務保障出庫。

>> 圖7 三排貨架雙巷道布局

>> 圖8 雙排貨架單巷道布局

3.三排貨架雙巷道模式

為保障大儲存量，三排貨架為濾棒立體庫的最大容量設計方案，布局如圖7。兩個巷道的堆垛機在空閑時段均存在倒放任務，調度策略為優先存儲中間貨架，成型機側貨架優先存儲空料盤組，而發射機側的貨架則優先存儲實料盤組。

4.雙排貨架單巷道模式

雙排貨架單巷道模式為，中間設置巷道堆垛機，兩側設置貨架，當單巷道堆垛機（最多2～3臺堆垛機，一般為2臺）能滿足濾棒物流系統流量時，且兩排貨架也能滿足一定的存儲量。從投資成本角度考慮，此方案為優選方案。其布局方式如圖8。

綜上所述，設計濾棒物流系統工藝布局時，立足物流流量測算數據，滿足工藝需求，結合生產實際情況，根據廠區整體布局，選擇適宜的濾棒庫物流系統工藝整體布局及立體庫的模式才是最佳方案，使之發揮最大優勢，以保障生產。

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