智能分揀在件煙入庫(kù)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

卷煙物流的分揀配送環(huán)節(jié)是衡量卷煙企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。分揀系統(tǒng)在物流系統(tǒng)中起著承上啟下的作用，分揀系統(tǒng)的優(yōu)劣，直接影響著整個(gè)物流供應(yīng)鏈正常而有效的流通。為了能夠及時(shí)、高效、準(zhǔn)確地完成分揀作業(yè)，件煙自動(dòng)分揀系統(tǒng)在全國(guó)各地?zé)煵菸锪髦行膽?yīng)用的越來(lái)越廣泛。

目前煙草物流件煙自動(dòng)分揀系統(tǒng)采用以下工作模式，在每班次生產(chǎn)運(yùn)行開(kāi)始時(shí)，當(dāng)班人員要根據(jù)當(dāng)班機(jī)組生產(chǎn)牌號(hào)、規(guī)格、計(jì)劃產(chǎn)量等情況，在物流倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)WMS上進(jìn)行人工錄入信息進(jìn)行件煙入庫(kù)分流設(shè)道，經(jīng)分揀后由機(jī)器人碼垛完成入庫(kù)。每班組當(dāng)班人員由于操作習(xí)慣不同，分流設(shè)道入庫(kù)情況不相同，相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行情況也不相同。如果生產(chǎn)機(jī)組和牌號(hào)規(guī)格發(fā)生臨時(shí)性變化，如班中換牌、試制卷煙等情況，入庫(kù)當(dāng)班人員不能及時(shí)地找到最合適的分流設(shè)道策略，就會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行效率降低，進(jìn)而使入庫(kù)分揀設(shè)備每萬(wàn)箱停機(jī)次數(shù)增加。因此開(kāi)展成品件煙入庫(kù)柔性自動(dòng)識(shí)別分流設(shè)道，是一項(xiàng)切合生產(chǎn)實(shí)際亟待研究的課題，設(shè)計(jì)實(shí)施此項(xiàng)目有著十分的必要性。

智能分揀在件煙入庫(kù)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

本文對(duì)涉及到自動(dòng)分揀系統(tǒng)的MES、WMS、WCS、件煙條碼信息等系統(tǒng)，進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和測(cè)試，設(shè)計(jì)出一套智能分揀系統(tǒng)。在整個(gè)分揀過(guò)程中，智能分揀系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況及時(shí)調(diào)整工作狀態(tài)，從而智能計(jì)算出一種最優(yōu)的件煙分揀策略，使各個(gè)工作環(huán)節(jié)協(xié)同工作，最終達(dá)到提升整個(gè)系統(tǒng)工作效率的目的。

一、基于智能分揀的件煙入庫(kù)系統(tǒng)概念

煙草行業(yè)的件煙分揀系統(tǒng)是以自動(dòng)化設(shè)備為主，與流水作業(yè)的分揀系統(tǒng)不同的是大部分的工作是由機(jī)器完成的，人工的作業(yè)只是用來(lái)輔助機(jī)器作業(yè)的不足，處理一些分揀不完善的件煙等。

智能分揀件煙入庫(kù)系統(tǒng)通過(guò)結(jié)合MES系統(tǒng)生產(chǎn)任務(wù)工單，以及對(duì)件煙入庫(kù)控制系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的讀取與分析，進(jìn)行梯次組合實(shí)驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析與評(píng)價(jià)，依據(jù)分析結(jié)果劃分相應(yīng)的牌號(hào)及適應(yīng)的入庫(kù)通道地址，依據(jù)最優(yōu)的分道方式，同時(shí)結(jié)合MES生產(chǎn)任務(wù)工單，即每班次生產(chǎn)前能夠自動(dòng)讀取上游設(shè)備排產(chǎn)的在制品牌號(hào)，并自動(dòng)規(guī)劃好每種牌號(hào)的最優(yōu)分道地址，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)道，并在對(duì)應(yīng)分揀線的道內(nèi)采用LED顯示屏等目視化管理，能夠直接了解入庫(kù)道內(nèi)所對(duì)應(yīng)的牌號(hào)信息；依據(jù)MES生產(chǎn)任務(wù)工單以及成品入庫(kù)計(jì)數(shù)功能結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)班次結(jié)束后成品入庫(kù)通道內(nèi)對(duì)成品件煙自動(dòng)清道，清除成品入庫(kù)區(qū)內(nèi)所剩余的不滿足整托盤入庫(kù)的件煙。

二、件煙智能分揀入庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

1.自動(dòng)識(shí)別分流設(shè)道的技術(shù)研究

開(kāi)展成品件煙入庫(kù)時(shí)的自動(dòng)識(shí)別分流設(shè)道的技術(shù)研究，以期在自動(dòng)識(shí)別分道的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)件煙物流線的柔性自適應(yīng)入庫(kù)技術(shù)，其件煙智能分揀入庫(kù)工作流程圖如圖1。

圖1 件煙智能分揀入庫(kù)工作流程圖

2.生產(chǎn)業(yè)務(wù)研究

基于卷接包生產(chǎn)機(jī)組計(jì)劃排產(chǎn)產(chǎn)量、規(guī)格牌號(hào)以及相應(yīng)的件煙入庫(kù)分道歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合MES系統(tǒng)下達(dá)的卷接包生產(chǎn)任務(wù)工單，依靠數(shù)據(jù)建模分析技術(shù)，建立一套成品件煙入庫(kù)分流設(shè)道的模型，形成一套與卷接包生產(chǎn)機(jī)組、計(jì)劃產(chǎn)量和牌號(hào)相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)分道操作策略。利用該套策略，依據(jù)入庫(kù)掃碼、緩存回流掃碼等功能，讀取件煙牌號(hào)一號(hào)工程信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動(dòng)規(guī)劃分道地址。生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程圖，如圖2。

3.條碼信息研究

改造現(xiàn)有成品高架倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，通過(guò)在封箱機(jī)封箱完成線路增加件煙條碼掃碼器，和增加與車間封箱機(jī)生產(chǎn)工單信息對(duì)接的方式，構(gòu)建件煙條碼采集功能。最終入庫(kù)記錄到每一件件煙的詳細(xì)信息：車間各封箱機(jī)的生產(chǎn)工單信息，封箱的件煙碼信息，件煙所屬封箱機(jī)信息等。分揀系統(tǒng)根據(jù)所經(jīng)過(guò)的件煙所屬封箱機(jī)來(lái)源信息進(jìn)行設(shè)道，最終將同封箱機(jī)同生產(chǎn)批次的件煙進(jìn)行組垛入庫(kù)。入庫(kù)完成后系統(tǒng)記錄托盤中件煙詳細(xì)生產(chǎn)批次信息。條碼信息數(shù)據(jù)流向，如圖3。

圖2 生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程圖

圖3 條碼信息數(shù)據(jù)流向

4.建立最優(yōu)入庫(kù)柔性自動(dòng)分流設(shè)道模式

建立全部在制品規(guī)格牌號(hào)的最優(yōu)入庫(kù)柔性自動(dòng)分流設(shè)道模式，并依據(jù)MES生產(chǎn)任務(wù)工單啟動(dòng)結(jié)束情況、成品入庫(kù)掃碼計(jì)數(shù)功能、生產(chǎn)班次運(yùn)行時(shí)間等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)的成品件煙自動(dòng)設(shè)道。

5.智能分揀工作流程（見(jiàn)圖4）

（1）通過(guò)條碼根據(jù)綁定關(guān)系找到封箱機(jī)，然后根據(jù)封箱機(jī)找對(duì)應(yīng)的入庫(kù)道口，分揀入庫(kù)。

（2）如果條碼和封箱機(jī)找不到綁定關(guān)系，剔除到剔除口。

（3）如果物流主道掃不到條碼，剔除。

6.WCS系統(tǒng)增設(shè)功能

（1）WCS與掃碼器對(duì)接記錄件煙與封箱機(jī)和MES工單的綁定關(guān)系。

（2）WCS與分揀線按照封箱機(jī)設(shè)道。

（3）WCS與分揀線按照件煙綁定的封箱機(jī)進(jìn)行分揀。

（4）WCS對(duì)件煙分揀軌跡進(jìn)行日志記錄。

（5）WCS成品庫(kù)入庫(kù)自動(dòng)設(shè)道功能。

（6）WCS成品庫(kù)入庫(kù)自動(dòng)清道功能。

（7）WCS成品庫(kù)入庫(kù)道口共享功能。

7.WMS系統(tǒng)增設(shè)功能

（1）WMS增加封箱機(jī)設(shè)道管理。

（2）WMS 增加入庫(kù)工單管理功能。

（3）WMS 用工單切換取代班次切換。

（4）WMS增加出庫(kù)管理功能。

（5）WMS與MES接口。

（6）日志管理。

（7）WMS成品庫(kù)入庫(kù)自動(dòng)設(shè)道功能。

（8）WMS成品庫(kù)入庫(kù)自動(dòng)清道功能。

（9）WMS成品庫(kù)入庫(kù)道口共享功能。

（10）WMS成品庫(kù)分揀信息管理。

（11）WMS相關(guān)界面增加銷區(qū)和版面信息。

圖4 智能分揀工作流程圖

三、結(jié)論

整個(gè)智能分揀件煙入庫(kù)自動(dòng)設(shè)道系統(tǒng)改造主要涉及：封箱機(jī)組條碼信息采集，條碼與封箱機(jī)和MES工單信息綁定，調(diào)度系統(tǒng)與MES的信息聯(lián)動(dòng)接口，分揀線設(shè)道，托盤入庫(kù)信息綁定，WMS入庫(kù)工單管理功能，WMS出庫(kù)功能等7個(gè)模塊。

開(kāi)展成品件煙入庫(kù)時(shí)的自動(dòng)識(shí)別分流設(shè)道的技術(shù)研究，以期在自動(dòng)識(shí)別分道的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)件煙物流線的柔性自適應(yīng)入庫(kù)技術(shù)，一方面在成品件煙自動(dòng)分流設(shè)道入庫(kù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展其分揀入庫(kù)能力，提高成品入庫(kù)效率；另一方面，通過(guò)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，為各個(gè)不同規(guī)格牌號(hào)的件煙提供實(shí)時(shí)的、自適應(yīng)的最優(yōu)分道策略。同時(shí)，這也是智能制造、智慧物流發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)。