細(xì)支煙與標(biāo)準(zhǔn)煙共線分揀模式的研究與應(yīng)用

管忠 高欽樂 崔曉云 張國華/文

細(xì)支煙與標(biāo)準(zhǔn)煙共線分揀模式的研究與應(yīng)用

管忠1高欽樂2崔曉云2張國華3/文

當(dāng)前卷煙分揀和包裝線主要是針對標(biāo)準(zhǔn)煙設(shè)計(jì)，在細(xì)支煙及其他異型卷煙的分揀方面存在不足。本文主要結(jié)合鄭州卷煙配送中心的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙的共線合單智能化包裝系統(tǒng)進(jìn)行了介紹：采用共線分揀的思路，改進(jìn)分揀機(jī)，真空吸附輸送，標(biāo)準(zhǔn)煙和細(xì)支煙組合堆垛，優(yōu)化碼垛，圖像識別存檔，最后熱收縮膜包裝。該項(xiàng)目利用原來設(shè)備，不增加占地面積，大大提高了細(xì)支煙的分揀效率，并可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少差錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)降本增效，極具示范效應(yīng)和推廣價(jià)值。

細(xì)支煙、異型煙、共線分揀、物流自動(dòng)化、包裝

近幾年，異型煙產(chǎn)銷量異軍突起，細(xì)支煙占了其中絕大部分，為煙草行業(yè)稅利持續(xù)增長作出很大貢獻(xiàn)。在卷煙銷量下滑背景下，開拓細(xì)支煙及其他異型卷煙市場是煙草行業(yè)增銷量、保增長的關(guān)鍵所在。國家煙草專賣局已將異型煙，特別是細(xì)支煙的發(fā)展放到了非常重要的地位，提出要更加注重異型卷煙生產(chǎn)自動(dòng)化、包裝自動(dòng)化、分揀自動(dòng)化。

當(dāng)前卷煙分揀和包裝線主要是針對標(biāo)準(zhǔn)煙設(shè)計(jì)。而傳統(tǒng)的卷煙分揀線在卷煙的分揀通道寬窄、打碼及包裝形制等方面和異型煙不同，無法對異型煙進(jìn)行分揀。所以，異型煙的分揀已經(jīng)成為煙草行業(yè)發(fā)展亟需解決的難題。各地都在探索細(xì)支煙分揀和包裝的新思路，其中鄭州卷煙配送中心的細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙的共線合單智能化包裝系統(tǒng)的研制成功讓人振奮，找到了一條以較小代價(jià)改造舊分揀線的成功路徑。

一、關(guān)于細(xì)支煙分揀的模式研究

細(xì)支煙分揀無論從國際還是國內(nèi)都屬于新興事物，其分揀方式理論上沒有成熟的研究，實(shí)踐中尚處于摸索階段。

圖1：機(jī)械手抓取式分揀

通過在EBSCO、Springer、Emerald三大外文數(shù)據(jù)庫中用“abnormal smoking/ cigarette”、 “fine smoking/ cigarette”、“sorting”、“packing”等相關(guān)英文關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配搜索，未發(fā)現(xiàn)有與本項(xiàng)目直接相關(guān)的文獻(xiàn)資料。

與本項(xiàng)目最為接近的文獻(xiàn)僅有一篇，即：細(xì)支煙、標(biāo)準(zhǔn)煙聯(lián)合分揀系統(tǒng)。該文獻(xiàn)涉及了能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)煙和細(xì)支煙進(jìn)行聯(lián)合分揀和裹膜包裝，但不同的是，該文獻(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)煙和細(xì)支煙的包裝為獨(dú)立形式。而本項(xiàng)目通過高速攝像機(jī)進(jìn)行圖像識別，經(jīng)計(jì)算軟件優(yōu)化碼垛垛型，實(shí)現(xiàn)細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙的共線包裝，并針對細(xì)支煙設(shè)置真空吸附輸送帶，以實(shí)現(xiàn)對細(xì)支煙之間的間距定位、煙姿的保持等處理，與該文獻(xiàn)所載內(nèi)容大不相同。其它的一般相關(guān)文獻(xiàn)主要側(cè)重于細(xì)支煙、標(biāo)準(zhǔn)煙兩用過濾嘴和激光打碼設(shè)備的研究，與本項(xiàng)目無關(guān)。

二、細(xì)支煙分揀的傳統(tǒng)方式

1.人工分揀

從全國來看，傳統(tǒng)的異型煙分揀主要采取純手工或電子標(biāo)簽輔助人工分揀、整理、包裝的模式，但其勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低。以鄭州卷煙配送中心為例：一條分揀線需分揀人員23人，3000條/小時(shí)。為了完成分揀任務(wù)，需要員工加8小時(shí)夜班，也只能完成近40000條/天的分揀任務(wù)（考慮到訪銷時(shí)間，分揀線從下午才能開始工作）。因此，隨著異型煙分揀任務(wù)量逐年劇增，人工投入大、分揀效率低、差錯(cuò)率高等瓶頸問題進(jìn)一步凸顯。

2.細(xì)支煙分揀線

有一些地方（比如沈陽）采用了細(xì)支煙單獨(dú)的分揀線，這解決了細(xì)支煙分揀的問題，但也帶來了新問題。卷煙零售戶的訂單里大多數(shù)是既有標(biāo)準(zhǔn)煙，也有細(xì)支煙，如果細(xì)支煙需單獨(dú)分揀、單獨(dú)包裝，這就意味著大多數(shù)客戶接到手里的訂貨是兩個(gè)包，一包是標(biāo)準(zhǔn)煙，一包是細(xì)支煙。因沒有實(shí)現(xiàn)合單，出現(xiàn)“兩包裝”問題，比起原來每次只有一個(gè)熱縮包，極易帶來差錯(cuò)，并給配送等諸環(huán)節(jié)帶來麻煩。

3.機(jī)械手分揀

還有一些地方（比如西安和周口）把細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙分別用兩條分揀線，最后合成一條線，用機(jī)械手分揀、堆垛，最后熱縮膜包裝。這不失為一種辦法，實(shí)現(xiàn)了合單，解決了“兩包裝”問題。但目前機(jī)械手的工作效率只能做到3000條/小時(shí)，和與之相匹配的分揀線8000條/小時(shí)的分揀能力相比，效率低很多，不能滿足實(shí)際工作需要，且機(jī)械手的造價(jià)不菲。見圖1。

三、細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙共線分揀模式

面對現(xiàn)存種種問題，最直接的解決思路是把細(xì)支煙放在和標(biāo)準(zhǔn)煙一樣的分揀線上實(shí)行共線分揀。可是這需要面對一系列問題：第一，細(xì)支煙條煙外包裝薄而寬，原來普通的通道分揀機(jī)無法放入，需要改進(jìn)分揀機(jī)。第二，細(xì)支煙跟標(biāo)準(zhǔn)煙的尺寸不同，如果用同樣的分揀線，細(xì)支煙容易歪斜，煙姿不整，這需要調(diào)整。第三，原來標(biāo)準(zhǔn)煙打碼方式是由上而下，這里行不通了。因?yàn)榧?xì)支煙較薄，由上而下的打碼方式會(huì)造成打碼的位置和字體大小產(chǎn)生較大差異，不能接受。第四，因?yàn)榧?xì)支煙條煙外包裝寬，原來的5條一層的堆垛方式也不能實(shí)現(xiàn)。

所幸，這些問題在鄭州卷煙配送中心科研團(tuán)隊(duì)的努力下，通過以下新措施得以解決。

圖2：分揀機(jī)通道寬窄調(diào)整

圖3：堆垛方式改進(jìn)

1.改變立式分揀機(jī)通道寬窄

改變原來立式通道分揀機(jī)只能適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)煙寬度的狀況，選擇幾個(gè)通道進(jìn)行加寬，使之適應(yīng)細(xì)支煙。具體選擇幾個(gè)通道，取決于選擇幾個(gè)規(guī)格牌號的細(xì)支煙用該分揀機(jī)分揀。可以選擇最暢銷牌號的細(xì)支煙進(jìn)行分揀，迅速解決大多數(shù)細(xì)支煙的分揀難題。今后，隨著改造的普及，可以通過更多分揀機(jī)選擇更多牌號細(xì)支煙。見圖2。

2.真空吸附傳送帶調(diào)整煙姿

針對細(xì)支煙設(shè)置真空吸附輸送帶。在第一輸送裝置上設(shè)置真空吸附輸送帶，實(shí)現(xiàn)對經(jīng)過真空吸附輸送帶的物品的間距定位、姿態(tài)保持，有效減少散亂、歪斜的幾率，保持相鄰條煙之間的間距。在第二輸送裝置上設(shè)置上下滑移裝置，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)煙的速差輸送，也可以實(shí)現(xiàn)細(xì)支煙的速差輸送。

3.改變打碼位置

利用第一輸送裝置與第二夾持輸送裝置之間的線速度不同使得細(xì)支煙或標(biāo)準(zhǔn)煙的間隙拉開，把標(biāo)準(zhǔn)煙打碼從傳送帶的上部進(jìn)行改為從傳送帶的下部進(jìn)行。這樣可避免因距離不一致，產(chǎn)生打碼字體大小不一、位置不同的問題。

4.改變堆垛方式

采用自上而下翻板式自由落體堆垛模式，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)煙和細(xì)支煙的組合堆垛。程序設(shè)定上先堆傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)煙，每層5包，后堆細(xì)支煙，每堆4包。這樣組合后，它們的尺寸基本一致，經(jīng)這樣計(jì)算機(jī)優(yōu)化碼垛垛型后，再過熱縮包裝就沒有問題了。然后將細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙通過高速攝像機(jī)進(jìn)行圖像識別，信息存檔備用。最后，通過高速并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙的共線合單熱收縮膜包裝。見圖3。

三、應(yīng)用效果

2017年8月1日，鄭州卷煙配送中心細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙共線分揀改造完成。卷煙分揀效率由原來的3000條/時(shí)提高到8000/時(shí)，分揀效率提高了2.6倍。該分揀線節(jié)約人工20人，按月工資4300元/人月計(jì)算，預(yù)計(jì)年人工成本降低：20人×4300元/人月×12月=1032000元；硬件投入約55萬元，比起投入細(xì)支煙的分揀線節(jié)省250萬元左右。卷煙包裝因使用熱縮包，不再使用紙箱，包裝成本也會(huì)下降。另外，新分揀線還帶來工作質(zhì)量提高，因?yàn)橛糜?jì)算機(jī)替代人工，所以分揀的出錯(cuò)率從3%降低到1%左右。

近年來，隨著細(xì)支卷煙銷量的成倍增長，各地都在探索細(xì)支煙分揀和包裝的新思路。因?yàn)槿珖芏嗟胤降木頍煼謷€與鄭州配送中心有較大的相似性，因此該項(xiàng)目的成功極具推廣價(jià)值。

本文來源于河南省鄭州市煙草科技項(xiàng)目（編號：201701）

作者單位：1.河南工程學(xué)院；2.鄭州煙草配送中心；3.河南省煙草專賣局。