北京煙草物流中心的升級改造

文/本刊記者 江 宏

北京煙草物流中心在保證全市卷煙分揀配送任務不間斷的前提下，在原址實施整體技術升級改造，突破了細標一體、工商共庫、精準打碼、一籠到底、配送網絡和路線優化等技術難題，并通過智能感知、移動互聯等技術走上智慧物流發展之路。

為應對卷煙市場異型煙銷量大幅上升等新變化，煙草商業企業不斷探索更好的物流解決方案，通過引入自動化、智能化等技術，全面提升物流管理與服務水平。北京煙草公司作為行業先行者，其物流中心就地整體技術升級改造項目樹立了行業新標桿。

項目背景

北京煙草物流中心于2006年建成投入使用，率先在煙草行業引入全自動分揀線，憑借創新的系統設計和工藝模式開創了煙草物流建設的“北京模式”，從運行效果和社會效應等方面來看都堪稱業界典范之一，因此贏得了多項榮譽。當年，北京煙草物流中心的設計能力是：自動倉庫存儲量4萬箱（一箱有5件，每件50條卷煙），年分揀卷煙70萬箱。當時，北京市常住人口不足1493萬。

到了2015年，北京市常住人口已過2170萬，年卷煙需求量達到約90萬箱，其中異型煙銷量大幅增加，特別是細支煙銷量占比不斷提升，給分揀作業帶來極大壓力。同時，隨著時間的推移，物流設備老化，部分關鍵設備“帶病”工作，加之分揀能力不足，物流中心長期以來采用雙班作業，設備長期處于超負荷運行狀態，生產效率低、成本費用高、安全隱患多等問題日益凸顯。因此，為了更好地服務北京市場，實施全面的物流系統升級改造勢在必行。

經過反復論證及廣泛調研，2016年5月，北京市煙草專賣局（公司）最終明確，在保證全市卷煙分揀配送任務不間斷的前提下，在物流中心原址實施整體技術升級改造，圍繞“技術領先、國內一流、工商一體、行業標桿”的目標，打造更高水平、更快速度、更強實力的煙草物流中心，形成與卷煙結構變化相匹配的物流作業模式，并通過工商協同、智能感知、移動互聯等技術走上智慧物流發展之路。

改造重點與難點

物流中心就地不停產技改，既要保證日常生產，又要同步改造施工，兼顧生產、技術、安全等各項工作，難度極高。北京煙草公司進行了周密規劃、統籌安排，與多家企業合作，通過流程創新、裝備技術創新以及科學合理的組織，在原有的聯合工房內完成了升級改造，實現了技術上的“行業首家”、工期上的“首都速度”。

此次改造項目瞄準了關鍵環節，成立了5個專項攻關課題組，集中力量突破細標一體、工商共庫、精準打碼、一籠到底、配送網絡和路線優化等技術難題。

改造項目中最具挑戰性和創新性的當屬細支煙與標準煙的共線分揀、共線包裝。近年來，為適應消費者的多樣化需求，多種規格及包裝形式的卷煙陸續問世。北京市場卷煙銷量保持穩定，但異型煙銷量增長迅速。尤其是在元旦春節期間銷售高峰期，異型煙銷量占比接近20%，其中細支煙銷量占比近70%。細支煙分揀已成為影響物流效率和服務水平提升的瓶頸。煙草行業通常采用異型煙分揀線進行非標準包裝的條煙分揀，但其作業效率無法與增量匹配。因此，北京煙草物流中心決定建設細標一體全自動分揀線，在行業內首次徹底實現了標準煙和細支煙共線全自動高速分揀。一條分揀線涉及備貨、補貨、分揀、包裝等多個環節，包括機械設備、電控系統、信息系統和現場集成，雖改造難度大，但帶來的產能提升效果十分顯著，單線實際分揀效率可達30000條/小時以上。

圖1 物流中心一層功能分區示意圖

圖2 物流中心二層功能分區示意圖

此外，項目取得的成果還包括：與上海煙草集團有限責任公司北京卷煙廠合作，充分利用工業倉儲條件，精簡打掃碼流程，實現工商共庫新模式；通過創新應用圖像識別技術，實現“煙碼匹配”在線糾錯和精準打碼；優化配送籠車及配套裝置，解決了原有的多次分揀、重復搬運、來回裝卸、反復碼垛的裝載配送難題……

3)根據質子準直器的大小和位置，篩選出能穿過質子準直器的反沖質子，確定穿出質子準直器的反沖質子的能量和發射方向。

以下時間節點記錄了該項目的主要過程：2017年6月，過渡區設備建成投產，分揀業務順利轉移；7月，全自動分揀設備改造工程拉開序幕，同步進行出入庫系統、件煙庫和入庫環穿設備安裝調試；11月，第一條全自動分揀線啟用真煙實單聯調聯試；2018年4月初，4條全自動分揀線全部建成投產試運行；4月16日，業務順利從過渡區轉至全自動作業區；5月15日，試行單班生產，開啟單班作業新時代。

系統構成與技術創新

技改后，北京煙草物流中心聯合工房功能布局為：北側高架立體庫區；一樓細標條煙自動分揀區；西一樓入庫區和同城煙存放區；東一樓籠車周轉區；西二樓件煙庫區；東二樓小規格分揀區。

物流中心主要包括以下核心子系統：

1.高架立體庫

倉儲是北京煙草物流中心的第一個實體作業環節，日均需完成約18000件卷煙的入庫和存儲工作。一樓入庫，二樓出庫，都配置了鏈式輸送機、穿梭車、坐標機械手。倉庫管理系統WMS由倉儲管理、設備調度管理、設備監控幾大模塊組成，實現了對倉儲作業的統一管理調度。

件煙到貨分為兩種形式：件煙和整托盤。入庫作業流程如下：

3個件煙入庫口同時卸貨，系統自動掃描件煙上的一維條碼，智能識別件煙的品規，經稱重檢測，由滑靴式分合流系統將件煙輸送至相應的碼垛工位，由坐標機械手進行自動碼垛，托盤貨物進入環形穿梭車系統，由堆垛機接駁后放入貨位存儲。

1個整托盤入庫口進行工商托盤聯運卷煙入庫，整托盤通過RFID掃碼自動完成到貨信息錄入。環形穿梭車系統通過條碼尋址技術準確定位，根據系統優化后的結果，將整托盤卷煙準確地運送至巷道口，由堆垛機接駁后放入貨位存儲。

2.件煙庫

物流中心通過空間改造，將件煙庫移至二樓西側，將出、入庫作業完全分離，解決了交叉作業導致相互干擾的問題，為分揀提速奠定基礎。

件煙庫由4層、224條動力式自動備貨道組成，每條件煙緩存道可存儲卷煙50件，共可存儲卷煙11200件。件煙庫采用立式儲存方式，充分利用高度空間，與傳統方式相比，單位面積增加儲量15%～40%。

件煙庫設置了與分揀線對應的預排序緩存系統，增加了分揀線前端的件煙緩存量，為后端的高速分揀線提供件煙保障。連續提升機采用“2+1”主備用組合模式，避免因單機設備故障影響分揀作業。

3.分揀系統

北京煙草物流中心的分揀系統包括兩部分—4條全自動分揀線+2條小規格分揀線，能夠同步完成所有品規卷煙的分揀任務。

全自動細標一體分揀線單線配置184個煙倉，1套柔性自動開箱系統，1套智能條煙補貨小車系統，2臺細標煙復合包裝機，2臺自動貼標機，1套精準識別系統，可對銷量前172個品規卷煙進行自動分揀。

表1 系統方案關鍵指標

圖3 物流中心整體方案布局及條煙分揀動線示意圖

細標一體分揀線的技術特點主要體現在以下方面：

（1）采用激光劃箱裝置，最大程度避免損壞箱皮和條煙，有利于煙箱的重復利用。

（2）一個補貨小車對應多個煙倉補貨，“雙車雙補”，提高煙倉并行補煙能力和故障容錯能力，邊分邊補提高補煙效率。

（3）采用多級快速核數，確保卷煙分揀下線的準確性。

（4）采用多子線并行復合作業，提升作業效率。

（5）煙倉連續出煙，確保同品規卷煙物理順序相連。

（6）采用圖像識別技術，通過獲取條煙一維條碼和包裝圖案，在線快速識別條煙品規，自動在線糾錯，輔助分揀準確率達100%。同時，在行業內首次與“一號工程”系統實時聯動，按識別結果精準發碼。

（7）采用柔性包裝系統，根據系統事先的優化結果，靈活地對細支煙和標準煙進行自動分包或混包包裝。

小規格分揀線末端采用蜘蛛手和疊煙機碼垛，即使上線分揀的條煙包裝尺寸差距大、無規律可循，也可經過數據分析、機器建模等過程，形成型態較好的煙包，分揀效率可達每小時4千條。

4.一籠到底，高效配送

籠車是承載煙包的重要工具。北京煙草基于RFID技術應用，進行籠車全過程狀態信息跟蹤，全程自動完成RFID信息綁定、空位分配、信息指引。分揀人員按照提示推送籠車入位后，配送員按照提示尋找籠車，使出庫配送作業更流暢、更準確。

? 出庫托盤煙在拆盤工位，經坐標機械手 自動拆垛成件煙，送至分揀區或在線緩存

? 件煙出庫合流

? 提升機

? 開箱系統

? 智能條煙補貨小車對煙倉進行補煙

? 細標合一分揀線

? 小規格分揀線末端采用蜘蛛手分揀

? 籠車裝貨。“一籠到底”配送模式降低 了員工勞動強度，有效提高了配送效率

北京煙草還首創了“一籠到底”的配送方式。根據配送車輛空間，合理設計籠車尺寸以盡可能提高裝載率，并拆除了籠車兩側柵網，在站臺安裝移動搭板，在配送車上安裝限位裝置。籠車改造后，裝車時只需將籠車推上配送車并加以固定，配送過程煙包無需二次裝卸，大幅縮短了直配裝車時間與接力單車卸貨時間。

效果分析

北京煙草物流中心改造項目取得了巨大成功，為煙草行業就地技改不停產探索出一條新路，具有極大的推廣示范意義。如，規劃了獨立的過渡期分揀區，過渡分揀線的安裝調試不影響正常生產；項目分階段、分區域、分步驟實施，最大限度減少對正常生產的影響。

該項目團隊秉持科技物流、精益物流的理念，引入多項創新技術，合理利用有限的空間布置工藝設備，使物流中心節省了場地和資金投入。在物流系統設計上，尋求效率和能耗的最佳平衡。如，通過優化業務模式，使業務流程更順暢簡潔，避免了不必要的等待和無效搬運，提高綜合作業效率。

未來，北京煙草還將在智慧物流的道路上不斷前行，著力把技術創新應用于多個環節，探索商業物流水平提升的帶動效應，向供應鏈上下游輻射，為推動行業高質量發展貢獻力量。