條煙全品規分揀系統解決方案在滄州煙草的應用

文 / 朱玲 鄭國峰 翟建利 楊漾 張罡宇

1.昆船智能技術股份有限公司 2.河北省煙草公司滄州市公司

近年來異型煙銷量占比越來越大，為化解異型煙的自動分揀難題，滄州煙草攜手昆船智能，開發并實施了由全品規自動拆垛技術、全品規備貨技術、全品規分揀技術、全品規包裝技術等構成的條煙全品規分揀解決方案，取得了省時省力、減人高效的應用效果，其技術和經驗值得行業學習借鑒。

近年來，以細支卷煙為代表的異型煙不斷發展，銷售量逐年遞增，成為卷煙行業深入推進供給側結構性改革過程中的新機遇，也使煙草商業企業的異型煙分揀工作直面新挑戰。隨著異型煙分揀量增大，不同品規、包裝各異、訂單離散的異型煙如何實現自動分揀，成為擺在煙草商業企業面前的共性難題。為此，各地紛紛進行有益探索，對傳統分揀線進行技術改造并取得顯著效果。

一、項目背景

在煙草行業，卷煙配送中心大部分已建成的自動化物流系統，采用標準煙與異型煙（含細支煙）分開分揀的作業方式。標準煙的分揀，基本都已采用全自動分揀線或半自動分揀線。而異型煙由于以前銷量不大、尺寸不規則，實現自動化分揀的難度大，因而其分揀基本采用人工分揀作業或自動化程度較低的半自動分揀線。

標準煙與異型煙分開分揀作業，所帶來的問題逐漸顯現：

1.在卷煙銷售市場變化的情況下，分揀線無法很好地適應未來品牌變化的需要。

2.標準煙與異型煙分開分揀，使分揀作業流程增加；分揀訂單拆成標準煙、異型煙兩部分；客戶完整訂單需要進行再合單處理；因訂單拆分造成包裹數量增多，使包裝環節成本上升。

3.標準煙與異型煙分開分揀，由于訂單波動較大，很難保證標準煙與異型煙的分揀作業同步完成，造成兩者分揀相互等待，設備利用率不均衡。

4.標準煙與異型煙分開分揀，無論銷量大小，煙草公司都需配置至少1條標準煙分揀線和1條異型煙分揀線，使設備投資增加。

在河北省煙草公司滄州市公司（簡稱“滄州煙草”）看來，目前對分揀線局部的設備更新、流程優化和技術升級，很難突破制約異型煙分揀的關鍵瓶頸，必須瞄準最新技術，對分揀線進行整體性技術改造。因此，2021年按照河北省煙草專賣局（公司）“著力提升物流現代化水平，高質高效全面實施物流技改”要求，滄州煙草專賣局（公司）明確了“高度自動化、高度信息化、高度智能化”的技改原則，著力推進物流分揀配送轉型升級；作為行業“全品規一包”自動化物流技改項目的首批實施單位，沒有可參考的經驗、可借鑒的成果和可復制的模式。滄州煙草通過“走出去”實地調研，“請進來”科學研討，最終確定“拆除現有三條分揀線，同時新建兩條三標合一全品規高速分揀線，單條分揀線效率25000條/小時以上”的技改目標，開啟了河北省煙草商業系統分揀技術革新的破冰之旅。

二、改造方案

通過卷煙分揀全工藝流程分析，昆船智能2021年9月中標并設計實施了滄州煙草全品規智慧卷煙分揀系統項目。該系統組成主要包括：全規格件煙拆碼垛機器人、全規格件煙存儲的多穿系統、標細件煙存儲的倍速鏈緩存系統、標細中短自動劃開箱、標細中短臥式分揀主機、標細異立式分揀主機、條煙緩存模塊、全規格件煙包裝設備，以及電控系統、信息系統。

1.全規格拆碼垛機器人

通過3D視覺引導技術實現四個功能：全品規拆碼垛、視覺引導自動拆碼垛、全品規輸送設備、圖像識別件煙碼。3D視覺識別+關節機器人組合拆垛系統，見圖1。

2.多穿小車

傳統的多穿小車因貨叉不可伸縮夾抱，無法滿足大范圍變化尺寸的物料。本項目中的全品規多穿緩存系統（見圖2）采用的多穿小車（見圖3），通過伸縮夾抱貨叉可適應不同規格尺寸的件煙存取作業，實現全品規存儲。同時，利用多穿貨位離散存儲、貨位周轉率高的特性，實現特異型件煙、標準煙、細支煙、中支煙、短支煙的備貨暫存。

圖2 全品規多穿緩存系統

圖3 可伸縮夾抱多穿小車

3.可存儲標細件煙的倍速鏈緩存系統

利用倍速鏈的單通道、單品規存儲的批存儲屬性，實現大品規標準煙、細支煙、中支煙件煙的存儲。倍速鏈緩存系統，見圖4；雙層倍速鏈布置示意圖，見圖5。

圖4 倍速鏈緩存系統

圖5 雙層倍速鏈布置示意圖

4.標、細、中、短一體自動劃開箱

傳統劃開箱機只能處理標準煙或只能處理細支煙，不能混合處理多種規格的件煙。自動劃開箱機（見圖6）采用多工位并行作業模式，卷煙自動對中，劃刀自動對中，可以適應不同規格卷煙的劃開箱作業，品牌適應度高，可滿足未來品牌變化需求，自動處理點膠，實現了全品規（標、細、中、短）件煙共線自動劃開箱作業，提高了物流自動化水平。

圖6 標、細、中、短全品規件煙自動劃開箱機

5.雙邊分揀煙倉可調立式機

傳統立式分揀采用單邊分揀，本項目中的立式機（見圖7）采用雙邊分揀模式。通過雙邊分揀可實現同時兩個訂單一起分揀，與單邊一個訂單分揀完再分揀下一個訂單相比，其效率大幅提升。雙邊分揀立式機適應標、細、異分揀，煙倉靈活可調，雙邊撥打，后續輸送設備布置簡單。

圖7 雙邊分揀立式機

6.雙邊分揀可調臥式機

目前的臥式機大多無法適應全部細支煙及中支煙分揀，本項目中采用的臥式機（見圖8）則可滿足標、細、中條煙的分揀，滿足絕大部分品規的自動補貨、自動分揀；實現動態調倉，進行單元之間的分揀均衡。

圖8 雙邊分揀臥式機

7.緩存

根據未來分揀的特點，為自動分揀更多品規，針對標準煙和細支煙采用無間隙密集存儲的計數分發機進行合流，針對中支煙等進行擋板合流，通過專業設備相結合的形式，滿足不同卷煙緩存要求。未來分揀作業可以采用不同的緩存模式，來實現不同規格條煙的分揀。S彎緩存，見圖9。

8.雙堆疊包裝機

現有包裝機為多入口且相互不均衡，影響堆疊效率，出包效率不能充分發揮。本項目中，包裝機（見圖10）采用雙堆疊模式，一次堆疊兩個訂單，標、細之間無訂單間隔，提高分揀效率；入口柔性分配，堆疊后二級緩存，提高合流效率；伺服電機控制，減少用氣，提高系統穩定可靠性。

圖10 四入口雙堆疊包裝機

9.托盤、件煙和條煙分揀的3D 數字孿生系統

3D數字孿生系統對任務進行實時跟蹤，通過移動終端進行人機交互，人工查找差錯較簡單，盤點、核對快速作業，維護、保養直觀高效；支持按照1:1比例對企業地形、地貌、建筑、分揀線結構、設施設備進行精確建模。該系統有多種視角（自由視角、俯視視角、鳥瞰視角），管理員可以根據需要保存視角便于切換。系統能夠對各類機械設備在采集信息后模擬其標準動作的動畫。

3D數字孿生系統能夠對分揀通道內條煙品牌、數量的實時狀態直觀顯示；可實時同步顯示分揀任務執行信息；同步顯示條煙所處位置；方便操作人員進行任務進度查詢，條煙核查。

系統可進行可視化故障定位，對各類報警進行分類管理；實時顯示設備狀態信息；自動推出報警提示及定位到三維場景相應的設備上；結合設備管理系統可以顯示零部件歷史故障信息及維修記錄。

圖11 邊分揀邊輸送裝車模式

圖12 數字孿生技術（托盤及件煙作業）

三、技術亮點

1.工藝創新：實現全品規自動拆碼垛工藝、全品規多穿備貨工藝、可調煙倉的條煙分揀工藝、無間隙密集存儲+擋板緩存的組合合流工藝、新型雙堆疊包裝工藝。

2.設備創新：在工藝創新的基礎上，實施應用了全品規拆碼垛機器人、圖像識別系統、標細中短自動劃開箱機、標細中短雙邊分揀可調煙倉臥式分揀機、標異雙邊分揀可調煙倉立式機、雙堆疊包裝機等諸多新型設備。

3.控制創新：具有模塊化特性、外觀簡潔、施工維護方便的電控硬件架構設計；實現雙邊并行分揀控制技

4.信息系統：采用3D可視化調度監控系統，實現配送中心條煙、件煙、托盤的實時跟蹤與核查。業務功能覆蓋商業到貨、倉儲、備貨、補貨、分揀等全業務流程。系統兼容新型分揀設備，實現全品規分揀、補貨需求；實現了煙草商業行業內全部三大類物料——托盤、件煙、條煙的作業工藝及設備的全面數字孿生技術。

四、實施效果

滄州煙草通過上述改造內容，同時針對配送中心進行收貨分區策略、入庫策略、補貨策略、排程策略等策略的設計實現，可支持通過策略的靈活配置來適應不同行業的配送中心業務，實現業務組件和流程可裝配化。通過技術改造，為滄州煙草帶來巨大價值：以前每次裝貨，送貨車前都要擺3個籠車，分別裝標準煙、細支煙、特異型煙，作業人員需要拿著送貨小票，從3個籠車里逐個查找；來到客戶店里，還要再與客戶逐一核對3個煙包。現在，無論裝車還是與客戶核對，都只有1個煙包，更加省時省力。

自2022年4月該系統在滄州煙草落地以來，兩條“全品規一包”分揀線的分揀效率持續穩步提升，最高平均效率達31700條/小時，是技改前分揀效率的2.4倍；日均卷煙分揀時間減少4個小時，分揀操作人員由57人優化為44人；送貨響應時間由原來的43.39個小時縮減到24個小時，產生較大的經濟效益和社會效益。

滄州煙草技改項目，只是推動卷煙物流高質量發展的一個新起點。通過本項目實施后編制物流中心全流程、全要素、全環節的標準化管理體系文件，將逐步建立和完善實用資產的配置標準、使用標準、處置標準、制度標準、流程標準、評價標準、形象標準等制度體系，能為煙草行業其他技改項目提供更多借鑒及經驗。