卷煙廠片煙配方高架庫煙包排序出庫功能的設計與實現(xiàn)

浙江中煙工業(yè)有限責任公司 / 方利梅 邵堅銘 劉劍敏 徐棟炯 姜杰 許俊

昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司 / 來春瀟

卷煙廠片煙配方高架庫煙包排序出庫功能的設計與實現(xiàn)

浙江中煙工業(yè)有限責任公司 / 方利梅 邵堅銘 劉劍敏 徐棟炯 姜杰 許俊

昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司 / 來春瀟

為滿足原料煙包排序出庫工藝需求，本文結合寧波煙廠片煙配方高架庫項目，對煙包出庫的各個環(huán)節(jié)進行了分析，從計算機系統(tǒng)功能到電控系統(tǒng)路徑及設備布局均進行了優(yōu)化，在保證投料速度的前提下，真正實現(xiàn)了對四條生產(chǎn)線同時排序投料的煙包出庫功能，創(chuàng)新性地解決了行業(yè)難題。

片煙配方高架庫、煙包排序、出庫流量、緊急出庫

隨著自動化倉儲在卷煙工業(yè)企業(yè)的深入運用，大部分卷煙工廠采用高架庫模式來實現(xiàn)原料片煙的存儲、周轉及靈活排產(chǎn)。近年來，由于卷煙市場個性化定制需求日趨明顯，促使卷煙制葉通過不斷升級工藝來滿足市場需求的變化。因此，浙江中煙寧波卷煙廠提出了原料煙包根據(jù)生產(chǎn)加工順序排序出庫的功能設想。

在傳統(tǒng)煙包原料出庫工藝環(huán)節(jié)，生產(chǎn)線僅確保該配方所有煙包等級與BOM匹配，并未關注和實現(xiàn)煙葉配方的投料順序，因此每次原料煙包的出庫和進入生產(chǎn)線的順序都是不同的。

若能夠實現(xiàn)原料煙包按序出庫，在保證煙包等級與BOM匹配的基礎上，每次煙包進入生產(chǎn)線的順序也保持一致，則為后續(xù)制葉工藝段，跟蹤、分析不同等級、不同產(chǎn)地煙葉的加工特性從而改進工藝參數(shù)，提升葉片加工質量，提供了必要條件。

一、設計思路

浙江中煙寧波卷煙廠設計建有三條葉絲生產(chǎn)線，一條膨脹絲生產(chǎn)線，所需原料煙包均從片煙配方高架庫出庫。物流系統(tǒng)具備每小時140包的出庫投料能力。

根據(jù)片煙配方高架庫出入庫區(qū)域、庫區(qū)的土建結構，擬建6巷道庫區(qū)，同時由于系統(tǒng)擁有4條生產(chǎn)線，所以對應配置緩存線用于備貨。出庫區(qū)設備須滿足每小時140包的出庫能力，還須具備同時對4條生產(chǎn)線的煙包排序出庫功能，因此選擇何種設備搬運模式來完成原料的出庫排序變得至關重要。

目前用于煙包出庫的設備搬運模式主要有三種：1.輸送機系統(tǒng)；2.直線型穿梭車系統(tǒng)；3.EMS小車系統(tǒng)。

輸送機系統(tǒng)設備簡單穩(wěn)定，但要滿足對4條生產(chǎn)線同時排序及每小時140包的出庫能力要求的話，輸送線路設置繁瑣、效率低。

直線型穿梭車系統(tǒng)，雖然容易實現(xiàn)物料的排序，但能力無法達到要求。

EMS小車系統(tǒng)容易實現(xiàn)物料的排序，且通過運行軌道的道岔設計，使系統(tǒng)簡潔、高效。因此采用EMS小車系統(tǒng)來實現(xiàn)大流量原料的出庫排序最為合適。

二、技術實現(xiàn)

根據(jù)工藝需求及設備選型的要求，設計的片煙配方出庫系統(tǒng)如圖1所示：

1.工藝流程

片煙配方高架庫系統(tǒng)設計6個堆垛機巷道，對應有6個輸送機出庫站臺，當煙包到達輸送機站臺時，由EMS小車進行接貨。設計有4個EMS小車卸貨站臺用于4條線煙包的分離卸貨，配置2臺夾抱合分機，能夠滿足140包/小時的流量要求。配置4條煙包緩存線，用于4條生產(chǎn)線的備貨緩存。

具體流程如下：

MES下發(fā)出庫任務單，物流系統(tǒng)WMS接收出庫任務單，并啟動出庫投料計劃，同時將出庫任務按工單要求的順序下發(fā)給堆垛機調度系統(tǒng)，堆垛機調度系統(tǒng)根據(jù)煙包的位置及6臺堆垛機的繁忙程度，將出庫任務按順序下發(fā)給相應堆垛機；堆垛機按要求將對應煙包取出送至出庫站臺，WMS接收堆垛機完成信號后，將該煙包的目標站臺下發(fā)給電控系統(tǒng)；電控系統(tǒng)根據(jù)目的站臺選擇輸送路徑，到達目標站臺。

電控系統(tǒng)上報任務完成，WMS接收到電控系統(tǒng)完成信號并根據(jù)該煙包的順序號下發(fā)給EMS小車系統(tǒng)，執(zhí)行取貨任務；E MS小車系統(tǒng)調度空車前往指定取貨站臺取貨并自動送至目標卸貨站臺，卸貨完成后上報任務完成信號至WMS，WMS再將該煙包托盤的目標站臺信息下發(fā)至電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)根據(jù)目標站臺選擇輸送路徑，最終煙包自動進入緩存線緩存。

2.計算機系統(tǒng)控制邏輯：

軟件系統(tǒng)分為WCS和WMS兩部分，W CS負責與電控系統(tǒng)、堆垛機系統(tǒng)、EMS小車系統(tǒng)的通訊，WMS則負責對庫存的管理、通道及路徑的選擇、煙包排序規(guī)則的下達、與MES系統(tǒng)的通訊等。

圖1 片煙配方出庫系統(tǒng)

圖2 EMS小車系統(tǒng)

為了保證煙包等級、順序與BOM的一致性，實現(xiàn)“嚴格排序”的要求，計算機系統(tǒng)使用了五級排序的設計，在每一級都保證煙包等級、順序與BOM配方工藝的一致性。投料前MES需預先向WMS下達物料信息、B OM信息、替代料信息、投料工單信息等。啟動工單備料前WMS判斷實時庫存是否能夠滿足投料需求，滿足則直接啟動，不滿足則提示并引導操作人員選擇使用替代料投料。

3.排序策略：

第一級排序，在工單開啟后，WMS嚴格按照BOM中規(guī)定的煙包等級順序，按先入先出原則，計算出生產(chǎn)配方中每個煙包出庫的順序——煙包投料順序號，并按順序通知WCS系統(tǒng)，由WCS系統(tǒng)調度堆垛機將相應煙包出庫到對應的出庫站臺，再通知電控系統(tǒng)將此煙包送至EMS小車接貨站臺，其間由電控系統(tǒng)進行條碼校驗。

第二級排序，在煙包到達EMS小車接貨站臺后，WCS按照開始時記錄的煙包投料順序號，調度空閑EMS小車取貨，并輸送到對應的卸貨站臺，當小車上報取貨完成后，WCS通知EMS小車執(zhí)行下一個任務。

第三級排序，煙包運送到卸貨站臺后，EMS小車向WCS申請卸貨，WCS根據(jù)煙包投料順序號判定煙包是否滿足條件，滿足的繼續(xù)下一流程，不滿足卸貨條件的煙包繞圈。

第四級排序，由電控系統(tǒng)比對WMS下達的煙包投料順序號和電控系統(tǒng)記錄的該批次已通過數(shù)量，一致則通過，不一致則等待緊急補料煙包替換。

第五級排序，當煙包到達二次煙包條碼校驗位置后，由電控系統(tǒng)比對WMS下達的煙包投料順序號和電控系統(tǒng)記錄的該批次已通過數(shù)量，如果不一致則報警，等待人工處理，一致則上報掃描到的煙包條碼。投料結束后，由WMS自動向MES上報投料、補料情況。

三、實施效果

通過寧波煙廠片煙配方高架庫項目的實際驗證，根據(jù)制絲線柔性加工、精確加工的要求，通過優(yōu)化的巷道任務分配策略、EMS小車接貨前二次排序、EMS小車系統(tǒng)智能排序、緊急補料排序策略等綜合、系統(tǒng)的解決方案，在保證投料速度的前提下，真正實現(xiàn)了對四條生產(chǎn)線同時排序投料的煙包出庫功能，開創(chuàng)性地解決了行業(yè)難題。