卷烟厂片烟配方高架库烟包排序出库功能的设计与实现

浙江中烟工业有限责任公司 / 方利梅 邵坚铭 刘剑敏 徐栋炯 姜杰 许俊

昆明昆船物流信息产业有限公司 / 来春潇

卷烟厂片烟配方高架库烟包排序出库功能的设计与实现

浙江中烟工业有限责任公司 / 方利梅 邵坚铭 刘剑敏 徐栋炯 姜杰 许俊

昆明昆船物流信息产业有限公司 / 来春潇

为满足原料烟包排序出库工艺需求，本文结合宁波烟厂片烟配方高架库项目，对烟包出库的各个环节进行了分析，从计算机系统功能到电控系统路径及设备布局均进行了优化，在保证投料速度的前提下，真正实现了对四条生产线同时排序投料的烟包出库功能，创新性地解决了行业难题。

片烟配方高架库、烟包排序、出库流量、紧急出库

随着自动化仓储在卷烟工业企业的深入运用，大部分卷烟工厂采用高架库模式来实现原料片烟的存储、周转及灵活排产。近年来，由于卷烟市场个性化定制需求日趋明显，促使卷烟制叶通过不断升级工艺来满足市场需求的变化。因此，浙江中烟宁波卷烟厂提出了原料烟包根据生产加工顺序排序出库的功能设想。

在传统烟包原料出库工艺环节，生产线仅确保该配方所有烟包等级与BOM匹配，并未关注和实现烟叶配方的投料顺序，因此每次原料烟包的出库和进入生产线的顺序都是不同的。

若能够实现原料烟包按序出库，在保证烟包等级与BOM匹配的基础上，每次烟包进入生产线的顺序也保持一致，则为后续制叶工艺段，跟踪、分析不同等级、不同产地烟叶的加工特性从而改进工艺参数，提升叶片加工质量，提供了必要条件。

一、设计思路

浙江中烟宁波卷烟厂设计建有三条叶丝生产线，一条膨胀丝生产线，所需原料烟包均从片烟配方高架库出库。物流系统具备每小时140包的出库投料能力。

根据片烟配方高架库出入库区域、库区的土建结构，拟建6巷道库区，同时由于系统拥有4条生产线，所以对应配置缓存线用于备货。出库区设备须满足每小时140包的出库能力，还须具备同时对4条生产线的烟包排序出库功能，因此选择何种设备搬运模式来完成原料的出库排序变得至关重要。

目前用于烟包出库的设备搬运模式主要有三种：1.输送机系统；2.直线型穿梭车系统；3.EMS小车系统。

输送机系统设备简单稳定，但要满足对4条生产线同时排序及每小时140包的出库能力要求的话，输送线路设置繁琐、效率低。

直线型穿梭车系统，虽然容易实现物料的排序，但能力无法达到要求。

EMS小车系统容易实现物料的排序，且通过运行轨道的道岔设计，使系统简洁、高效。因此采用EMS小车系统来实现大流量原料的出库排序最为合适。

二、技术实现

根据工艺需求及设备选型的要求，设计的片烟配方出库系统如图1所示：

1.工艺流程

片烟配方高架库系统设计6个堆垛机巷道，对应有6个输送机出库站台，当烟包到达输送机站台时，由EMS小车进行接货。设计有4个EMS小车卸货站台用于4条线烟包的分离卸货，配置2台夹抱合分机，能够满足140包/小时的流量要求。配置4条烟包缓存线，用于4条生产线的备货缓存。

具体流程如下：

MES下发出库任务单，物流系统WMS接收出库任务单，并启动出库投料计划，同时将出库任务按工单要求的顺序下发给堆垛机调度系统，堆垛机调度系统根据烟包的位置及6台堆垛机的繁忙程度，将出库任务按顺序下发给相应堆垛机；堆垛机按要求将对应烟包取出送至出库站台，WMS接收堆垛机完成信号后，将该烟包的目标站台下发给电控系统；电控系统根据目的站台选择输送路径，到达目标站台。

电控系统上报任务完成，WMS接收到电控系统完成信号并根据该烟包的顺序号下发给EMS小车系统，执行取货任务；E MS小车系统调度空车前往指定取货站台取货并自动送至目标卸货站台，卸货完成后上报任务完成信号至WMS，WMS再将该烟包托盘的目标站台信息下发至电控系统，电控系统根据目标站台选择输送路径，最终烟包自动进入缓存线缓存。

2.计算机系统控制逻辑：

软件系统分为WCS和WMS两部分，W CS负责与电控系统、堆垛机系统、EMS小车系统的通讯，WMS则负责对库存的管理、通道及路径的选择、烟包排序规则的下达、与MES系统的通讯等。

图1 片烟配方出库系统

图2 EMS小车系统

为了保证烟包等级、顺序与BOM的一致性，实现“严格排序”的要求，计算机系统使用了五级排序的设计，在每一级都保证烟包等级、顺序与BOM配方工艺的一致性。投料前MES需预先向WMS下达物料信息、B OM信息、替代料信息、投料工单信息等。启动工单备料前WMS判断实时库存是否能够满足投料需求，满足则直接启动，不满足则提示并引导操作人员选择使用替代料投料。

3.排序策略：

第一级排序，在工单开启后，WMS严格按照BOM中规定的烟包等级顺序，按先入先出原则，计算出生产配方中每个烟包出库的顺序——烟包投料顺序号，并按顺序通知WCS系统，由WCS系统调度堆垛机将相应烟包出库到对应的出库站台，再通知电控系统将此烟包送至EMS小车接货站台，其间由电控系统进行条码校验。

第二级排序，在烟包到达EMS小车接货站台后，WCS按照开始时记录的烟包投料顺序号，调度空闲EMS小车取货，并输送到对应的卸货站台，当小车上报取货完成后，WCS通知EMS小车执行下一个任务。

第三级排序，烟包运送到卸货站台后，EMS小车向WCS申请卸货，WCS根据烟包投料顺序号判定烟包是否满足条件，满足的继续下一流程，不满足卸货条件的烟包绕圈。

第四级排序，由电控系统比对WMS下达的烟包投料顺序号和电控系统记录的该批次已通过数量，一致则通过，不一致则等待紧急补料烟包替换。

第五级排序，当烟包到达二次烟包条码校验位置后，由电控系统比对WMS下达的烟包投料顺序号和电控系统记录的该批次已通过数量，如果不一致则报警，等待人工处理，一致则上报扫描到的烟包条码。投料结束后，由WMS自动向MES上报投料、补料情况。

三、实施效果

通过宁波烟厂片烟配方高架库项目的实际验证，根据制丝线柔性加工、精确加工的要求，通过优化的巷道任务分配策略、EMS小车接货前二次排序、EMS小车系统智能排序、紧急补料排序策略等综合、系统的解决方案，在保证投料速度的前提下，真正实现了对四条生产线同时排序投料的烟包出库功能，开创性地解决了行业难题。