卷煙廠片煙配方高架庫煙包排序出庫功能的設計與實現

浙江中煙工業有限責任公司 / 方利梅 邵堅銘 劉劍敏 徐棟炯 姜杰 許俊

昆明昆船物流信息產業有限公司 / 來春瀟

卷煙廠片煙配方高架庫煙包排序出庫功能的設計與實現

浙江中煙工業有限責任公司 / 方利梅 邵堅銘 劉劍敏 徐棟炯 姜杰 許俊

昆明昆船物流信息產業有限公司 / 來春瀟

為滿足原料煙包排序出庫工藝需求，本文結合寧波煙廠片煙配方高架庫項目，對煙包出庫的各個環節進行了分析，從計算機系統功能到電控系統路徑及設備布局均進行了優化，在保證投料速度的前提下，真正實現了對四條生產線同時排序投料的煙包出庫功能，創新性地解決了行業難題。

片煙配方高架庫、煙包排序、出庫流量、緊急出庫

隨著自動化倉儲在卷煙工業企業的深入運用，大部分卷煙工廠采用高架庫模式來實現原料片煙的存儲、周轉及靈活排產。近年來，由于卷煙市場個性化定制需求日趨明顯，促使卷煙制葉通過不斷升級工藝來滿足市場需求的變化。因此，浙江中煙寧波卷煙廠提出了原料煙包根據生產加工順序排序出庫的功能設想。

在傳統煙包原料出庫工藝環節，生產線僅確保該配方所有煙包等級與BOM匹配，并未關注和實現煙葉配方的投料順序，因此每次原料煙包的出庫和進入生產線的順序都是不同的。

若能夠實現原料煙包按序出庫，在保證煙包等級與BOM匹配的基礎上，每次煙包進入生產線的順序也保持一致，則為后續制葉工藝段，跟蹤、分析不同等級、不同產地煙葉的加工特性從而改進工藝參數，提升葉片加工質量，提供了必要條件。

一、設計思路

浙江中煙寧波卷煙廠設計建有三條葉絲生產線，一條膨脹絲生產線，所需原料煙包均從片煙配方高架庫出庫。物流系統具備每小時140包的出庫投料能力。

根據片煙配方高架庫出入庫區域、庫區的土建結構，擬建6巷道庫區，同時由于系統擁有4條生產線，所以對應配置緩存線用于備貨。出庫區設備須滿足每小時140包的出庫能力，還須具備同時對4條生產線的煙包排序出庫功能，因此選擇何種設備搬運模式來完成原料的出庫排序變得至關重要。

目前用于煙包出庫的設備搬運模式主要有三種：1.輸送機系統；2.直線型穿梭車系統；3.EMS小車系統。

輸送機系統設備簡單穩定，但要滿足對4條生產線同時排序及每小時140包的出庫能力要求的話，輸送線路設置繁瑣、效率低。

直線型穿梭車系統，雖然容易實現物料的排序，但能力無法達到要求。

EMS小車系統容易實現物料的排序，且通過運行軌道的道岔設計，使系統簡潔、高效。因此采用EMS小車系統來實現大流量原料的出庫排序最為合適。

二、技術實現

根據工藝需求及設備選型的要求，設計的片煙配方出庫系統如圖1所示：

1.工藝流程

片煙配方高架庫系統設計6個堆垛機巷道，對應有6個輸送機出庫站臺，當煙包到達輸送機站臺時，由EMS小車進行接貨。設計有4個EMS小車卸貨站臺用于4條線煙包的分離卸貨，配置2臺夾抱合分機，能夠滿足140包/小時的流量要求。配置4條煙包緩存線，用于4條生產線的備貨緩存。

具體流程如下：

MES下發出庫任務單，物流系統WMS接收出庫任務單，并啟動出庫投料計劃，同時將出庫任務按工單要求的順序下發給堆垛機調度系統，堆垛機調度系統根據煙包的位置及6臺堆垛機的繁忙程度，將出庫任務按順序下發給相應堆垛機；堆垛機按要求將對應煙包取出送至出庫站臺，WMS接收堆垛機完成信號后，將該煙包的目標站臺下發給電控系統；電控系統根據目的站臺選擇輸送路徑，到達目標站臺。

電控系統上報任務完成，WMS接收到電控系統完成信號并根據該煙包的順序號下發給EMS小車系統，執行取貨任務；E MS小車系統調度空車前往指定取貨站臺取貨并自動送至目標卸貨站臺，卸貨完成后上報任務完成信號至WMS，WMS再將該煙包托盤的目標站臺信息下發至電控系統，電控系統根據目標站臺選擇輸送路徑，最終煙包自動進入緩存線緩存。

2.計算機系統控制邏輯：

軟件系統分為WCS和WMS兩部分，W CS負責與電控系統、堆垛機系統、EMS小車系統的通訊，WMS則負責對庫存的管理、通道及路徑的選擇、煙包排序規則的下達、與MES系統的通訊等。

圖1 片煙配方出庫系統

圖2 EMS小車系統

為了保證煙包等級、順序與BOM的一致性，實現“嚴格排序”的要求，計算機系統使用了五級排序的設計，在每一級都保證煙包等級、順序與BOM配方工藝的一致性。投料前MES需預先向WMS下達物料信息、B OM信息、替代料信息、投料工單信息等。啟動工單備料前WMS判斷實時庫存是否能夠滿足投料需求，滿足則直接啟動，不滿足則提示并引導操作人員選擇使用替代料投料。

3.排序策略：

第一級排序，在工單開啟后，WMS嚴格按照BOM中規定的煙包等級順序，按先入先出原則，計算出生產配方中每個煙包出庫的順序——煙包投料順序號，并按順序通知WCS系統，由WCS系統調度堆垛機將相應煙包出庫到對應的出庫站臺，再通知電控系統將此煙包送至EMS小車接貨站臺，其間由電控系統進行條碼校驗。

第二級排序，在煙包到達EMS小車接貨站臺后，WCS按照開始時記錄的煙包投料順序號，調度空閑EMS小車取貨，并輸送到對應的卸貨站臺，當小車上報取貨完成后，WCS通知EMS小車執行下一個任務。

第三級排序，煙包運送到卸貨站臺后，EMS小車向WCS申請卸貨，WCS根據煙包投料順序號判定煙包是否滿足條件，滿足的繼續下一流程，不滿足卸貨條件的煙包繞圈。

第四級排序，由電控系統比對WMS下達的煙包投料順序號和電控系統記錄的該批次已通過數量，一致則通過，不一致則等待緊急補料煙包替換。

第五級排序，當煙包到達二次煙包條碼校驗位置后，由電控系統比對WMS下達的煙包投料順序號和電控系統記錄的該批次已通過數量，如果不一致則報警，等待人工處理，一致則上報掃描到的煙包條碼。投料結束后，由WMS自動向MES上報投料、補料情況。

三、實施效果

通過寧波煙廠片煙配方高架庫項目的實際驗證，根據制絲線柔性加工、精確加工的要求，通過優化的巷道任務分配策略、EMS小車接貨前二次排序、EMS小車系統智能排序、緊急補料排序策略等綜合、系統的解決方案，在保證投料速度的前提下，真正實現了對四條生產線同時排序投料的煙包出庫功能，開創性地解決了行業難題。