卷煙產品煙絲箱特征碼技術的研究及應用

文 / 李 磊 胥國芳 姜漢棟

一、引言

2018年，隨著湖北中煙武漢卷煙廠易地技術改造項目啟動，制絲車間煙絲高架庫自動化物流系統生產調試運行開始。在軟件層面，煙絲庫使用倉庫管理系統（WMS）和倉庫控制系統（WCS），WMS可以實現從產品入庫到出庫四面墻內的精細化管控，與上位ERP系統對接，實現跟蹤出庫業務的物流和成本管理全過程，同時與WCS系統對接，實現與自動化設備的無縫對接，追溯物流各個環節的數據采集，實時了解各環節作業狀況。WCS自動分配WMS的生產任務，并且可以柔性化地協調各種物流設備如輸送機、堆垛機、穿梭車以及機器人、自動引導小車等物流設備之間的運行，實現柔性作業。

制絲車間物流煙絲高架庫管理平臺，使用裝箱站裝載煙絲、高架庫儲存煙絲、機器人運輸煙絲的方式進行生產。但在生產過程中，不同牌號的煙絲所使用的煙箱都為同一類型煙箱，并且煙箱的使用過程沒有得到統一規劃，容易出現單個煙箱重復使用、其他煙箱使用率較低的情況，將大大影響煙絲質量與生產效率。

因此在煙箱裝載、儲存、運輸煙絲的過程中缺乏有力調控與追溯功能。筆者針對此現象進行了煙箱特征碼的研究與應用，來對不同牌號、批次的煙絲生產過程中所需求的煙箱出入流程制定規則，使不同牌號的煙絲裝載進不同的煙箱，從而達到精確調控的目的。并通過物流WMS系統與特征碼技術相結合，可以對每個煙箱進行信息追溯，及時做到防錯糾錯。

二、煙絲高架庫

武漢卷煙廠制絲車間煙絲儲存分為柜式儲存和箱式儲存兩種。煙絲高架庫主要用于對箱式儲絲的煙箱進行管理。從煙絲的裝箱入庫、煙箱的儲存到煙箱的出庫，都是由煙絲高架庫系統完成。制絲車間煙絲庫位于生產線末端，其主要工作任務是將儲絲柜里的煙絲通過裝箱站分裝至有蓋的煙箱中，再經由物流系統和堆垛機放至高架庫貨格中存儲，根據卷包車間需求，通過機械手翻箱的方式持續穩定的供給煙絲。煙絲庫庫區有四條巷道，8排貨架、每排32列，高4層，共1024個貨位，最多可存放2048個煙絲箱，裝載煙絲量可達30余萬公斤。

三、特征碼

1.特征碼的內涵

特征碼是根據煙箱的材質、使用輪次，煙絲的牌號等信息對同一特征類型的煙箱賦予的名稱。武漢卷煙廠制絲車間煙絲高架庫目前使用的特征碼是一串包含信息的六位數字000000，每一個數字表示某一類特征，其數字串的組成和代表的含義可通過煙絲庫WMS系統的特征碼維護功能自行定義（如在使用中，將001000定義為木制，使用輪次在30輪以下的箱子；102000定義為不銹鋼材質，使用輪次在30輪以上的箱子）。

2.特征碼的意義

湖北中煙與20多所高等院校、科研院所建立戰略合作關系，在香精香料、煙草薄片等方面實現重大科技突破，形成以小鍋小炒、木桶增香為代表的個性化工序371道。黃鶴樓堅持把創新作為引領發展的第一動力，在創新文化優先引領的推動下，黃鶴樓的產品逐漸多樣化、新穎化，成了香煙界的領跑者。

為了跟上黃鶴樓產品不斷創新的步伐，武漢卷煙廠制絲車間煙絲儲存方式不斷改進，在木桶儲絲的基礎上增加了箱式儲絲，箱式儲絲不但吸取了木桶儲絲的優點，還方便運輸，在增加高架庫和物流系統后，可使箱式儲絲量化生產，滿足生產的需求。由于使用輪次不同的煙箱對煙絲吸味有一定的影響，不同牌號的煙絲需要不同使用輪次的煙箱來儲存。大小、形狀完全一樣的箱子，怎樣區分每一個木箱的材質、使用輪次，怎樣規劃每一個木箱的運行路徑，怎樣綁定每一個木箱該裝什么牌號的煙絲？特征碼的研究和應用可使每一個煙箱的具體信息用六位數字表示，來對不同牌號、批次的煙絲生產過程中所需求的煙箱出入流程制定規則，使不同牌號的煙絲裝載進不同的煙箱，從而達到精確調控的目的。并通過物流WMS與特征碼技術相結合，可以對每個煙箱使用信息進行追溯，及時做到防錯糾錯。

3.特征碼的工作方式

定義特征碼需要采用RFID芯片與RFID檢測采集裝置共同作用，首先將RFID芯片安裝至每一個煙箱底部正中間，之后在RFID檢測采集裝置上讀取該芯片，如圖1。按照煙箱編號手動添加芯片信息，此時煙箱獲得初始化并以空箱身份運輸進入高架庫。最后在WMS管理系統中對煙箱、物料特征碼編入。

對煙箱進行特征碼編排后使得煙箱具有了使用輪次、裝載煙絲牌號批次、質量狀態等類型，根據這些類型添加了庫存類型查詢、倒庫間搬運的功能，使煙箱既能單個追溯運行信息，單獨檢查運輸，又能按照不同類型整體查詢運行信息，整體檢查與運輸，既能化整為零，又能整合統一。

四、特征碼在煙絲庫的應用

特征碼類型主要分為煙絲特征碼、煙箱特征碼、物料特征碼和貨位特征碼，如圖2。每一種形式的特征碼有特定的作用，可使設備、物料形成標準化技術參數和方法，提升設備和卷煙材料的保障性水平和一致性水平，最終提升卷煙產品質量。

1.煙絲特征碼

在研究煙箱特征碼應用過程中首先對煙絲的特征碼、煙箱可使用范圍、碼垛控制模式進行定義，如圖3，特征碼為000000的煙絲應使用從未裝載過煙絲的木箱，同時碼垛控制模式為2（雙箱碼垛模式）；又例如特征碼為001000的煙絲應使用木質，并已裝載過11-20輪煙絲的煙箱，同時碼垛模式為1（單箱碼垛模式）；同時增加擴展字段，為以后新的生產模式所需功能預留空間。

2.煙箱特征碼

（1）通過WMS定義煙箱信息，采用RFID芯片與檢測裝置聯通物聯網絡進行信息的識別、讀取與傳輸。在煙箱底部組裝RFID芯片，在每次煙絲裝箱后與煙絲出箱前對RFID芯片進行檢測，并在WMS中進行對比、記錄，確保煙箱使用時的牌號、批次對應無誤。

圖1 RFID芯片及RFID檢測采集裝置

圖2 特征碼類型

圖3 煙絲特征碼

圖4 煙箱特征碼

（2）在煙箱信息維護部分中對箱號、煙絲特征碼進行定義，同時隨著煙箱裝載煙絲次數的增加，其使用次數也會相應得到提高。其所有煙箱特征碼在進入高架庫前都為000000，為了保證煙絲質量，使用測試煙絲對煙箱進行人工老化處理，使其模擬生產過程增加裝載次數，待其達到一定次數后方可投入到相應的煙絲裝載使用過程。煙箱特征碼，如圖4。

3.物料特征碼

黃鶴樓卷煙產品中的每種煙絲進入WMS系統后獲得自動編號、模塊編號和模塊名稱。此時物料特征碼都為空，需要人工對其定義特征碼內容。

圖5 物料特征碼

圖6 貨位特征碼

圖7 煙箱特征碼內容

根據物料所需煙箱對每種物料定義特征碼，其特征碼定義內容包含了特征碼內容和優先級。例如下圖所示，煙絲編號為5YS190008的煙絲，需使用木質11-20輪與木質30輪以上的煙箱，其對應特征碼為001000和002000，同時按照優先級原則優先使用輪次較低的煙箱，因此編入001000與002000的煙箱，并將001000煙箱優先級設置為1,002000煙箱優先級設置為2。物料特征碼，如圖5。

4.貨位特征碼

（1）庫存查詢功能：煙絲庫包含4個巷道分別編號1-4號，根據巷道編號內的空間按照生產的先后順序依次自動運輸煙箱進入高架庫中。進入巷道的同一批次煙箱包含了物料編號、物料名稱、生產批次、庫存類型、質量狀態、數量等信息，在需要查詢進出入高架庫某一類型的煙箱時，可以通過該庫存查詢功能進行查詢。貨位特征碼，如圖6。

（2）巷道間倒庫搬運功能：當需要從某一巷道將某一類型的煙箱（批次、物料編號）搬運至另一巷道時，可以使用該倒庫搬運功能。通過選中某一類型的煙箱進行倒庫搬運操作即可將該類型煙箱搬運至另一巷道，此時系統首先分析移入巷道空間率，確定能執行后再按照依次順序將其運輸。

應用煙箱特征碼對煙箱進行定義后，可以根據牌號、批次需要使用相應的煙箱組織生產?！疤卣鞔a”是一串包含有煙箱使用輪次、制作材質等信息的數字，與每個箱子的箱號關聯，一起寫入箱底的RFID識別芯片中，可以準確跟蹤每個箱子的狀態。同時可以在WMS管理系統中及時追溯每個煙箱的使用信息，確保煙箱使用過程的準確性與安全性。煙箱特征碼內容，如圖7。

在使用煙箱特征碼功能后，不同牌號的煙絲按特征碼規則使用其定義特征碼的煙箱，達到“專箱專用”的效果，提高了煙絲質量；同時使每一個煙箱得到屬于自己的定義，做到定點供應的效果，提高了煙箱的使用效率，避免了單個煙箱重復使用的情況；附加內容的使用提高了煙箱特征碼的使用范圍，為以后新的生產模式所需功能提供了可拓展的空間。