現(xiàn)代物流自動(dòng)化系統(tǒng)在卷煙企業(yè)中的應(yīng)用

韋炳佐

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司南寧卷煙廠 ，廣西 南寧 530001）

0 引言

卷煙企業(yè)的物流體系主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)成品的倉儲(chǔ)、分揀、配盤、配送以及物流跟蹤等工作，隨著全國零售商數(shù)量的增加與訂貨量的增長(zhǎng)，卷煙企業(yè)的物流配送工作需要進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)，以滿足企業(yè)的配送需求。該文通過設(shè)計(jì)卷煙企業(yè)產(chǎn)品配盤分揀運(yùn)輸物流系統(tǒng)的方式，驗(yàn)證現(xiàn)代物流自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)提高卷煙企業(yè)工作效率的效果，為現(xiàn)代物流技術(shù)在卷煙企業(yè)中的發(fā)展提供動(dòng)力。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該文設(shè)計(jì)的卷煙成品自動(dòng)化配盤系統(tǒng)主要涵蓋卸車拆包運(yùn)輸模塊、分流運(yùn)輸模塊、配盤運(yùn)輸模塊、物流信息同步模塊以及一些其他小功能模塊，例如數(shù)據(jù)緩存庫、人工檢驗(yàn)、入庫運(yùn)輸線以及空托盤合盤線等部分，配盤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 卷煙輔料智能化配盤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)中卸車拆包運(yùn)輸模塊主要負(fù)責(zé)成品的卸車與拆除外包裝工作。該模塊共設(shè)置6個(gè)平行通道，每個(gè)通道的卸車拆包工作互不干擾，在每個(gè)通道處均設(shè)置1臺(tái)伸縮式運(yùn)輸機(jī)、1臺(tái)推動(dòng)式移載機(jī)、1臺(tái)轉(zhuǎn)向裝置以及1個(gè)潛伏式AGV站臺(tái)；自動(dòng)化配盤系統(tǒng)中分流運(yùn)輸模塊主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品的分類。該設(shè)備安裝在距離卸車拆包模塊2.5m高的空中，設(shè)備的起點(diǎn)與卸車拆包運(yùn)輸線連接，終點(diǎn)與配盤運(yùn)輸模塊連接；系統(tǒng)中配盤運(yùn)輸模塊主要負(fù)責(zé)整理空托盤組，如拆分和機(jī)械手碼垛以及運(yùn)輸已完成配盤的產(chǎn)品。物流信息同步模塊主要負(fù)責(zé)掌握各模塊分揀配的信息，避免發(fā)生配盤產(chǎn)品配錯(cuò)的情況；緩存庫則設(shè)計(jì)在分流運(yùn)輸線的下方，其設(shè)置多個(gè)AGV站臺(tái)以用于擺放托盤和托盤的存儲(chǔ)等，緩存庫和其他功能模塊的聯(lián)系由AGV完成；檢測(cè)模塊位于配盤運(yùn)輸模塊的出口端，內(nèi)設(shè)AGV站臺(tái)（智能化檢測(cè)）和人工檢驗(yàn)站臺(tái)，AGV站臺(tái)會(huì)對(duì)擺放產(chǎn)品進(jìn)行初步檢驗(yàn)，然后將產(chǎn)品送至人工檢測(cè)工位進(jìn)行人工檢測(cè)，檢驗(yàn)合格后產(chǎn)品可以進(jìn)行打包、錄入物流信息等工作。為協(xié)助AGV平臺(tái)的產(chǎn)品運(yùn)輸入庫，還在入庫運(yùn)輸模塊設(shè)計(jì)中新增加回轉(zhuǎn)托盤，來提高整個(gè)產(chǎn)品配盤工作的效率。根據(jù)卷煙企業(yè)物流運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品形態(tài)將卷煙產(chǎn)品分為5類，見表1。

表1 卷煙物流配盤材料

2 各功能模塊

2.1 卸車拆包運(yùn)輸模塊

卸車拆包模塊功能結(jié)構(gòu)可細(xì)分為卸料位置、拆包運(yùn)輸機(jī)械臂和AGV站臺(tái)。其中，卸料位置設(shè)置無人駕駛叉車，拆包運(yùn)輸位置設(shè)置雙向伸縮式運(yùn)輸機(jī)和1個(gè)縱向推動(dòng)移載機(jī)，AGV站臺(tái)設(shè)置在皮帶式運(yùn)輸機(jī)的側(cè)方，可根據(jù)不同種類訂單需求進(jìn)行輔料的裝卸操作[1-3]。

在處理混裝配盤中，該系統(tǒng)模塊會(huì)使用叉車將整垛材料移動(dòng)到拆包區(qū)域，通過人工輸入輔料種類與訂單數(shù)量后，拆除材料垛盤外面的包裝膜，然后操控機(jī)械臂將材料擺放在皮帶式運(yùn)輸機(jī)上，通過皮帶運(yùn)輸機(jī)將材料分流至運(yùn)輸模塊。

在處理單件材料配盤中，需要人工輸入材料信息然后操控伸縮式運(yùn)輸機(jī)將載貨平臺(tái)伸至貨車內(nèi)部，然后通過人工的方式將材料擺放在伸縮式運(yùn)輸機(jī)載貨平臺(tái)上，通過推動(dòng)移載機(jī)將材料移動(dòng)至皮帶式運(yùn)輸機(jī)上分流運(yùn)輸材料。

在處理直接入庫的材料時(shí)，需要人工輸入輔料信息并控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)度AGV，將托盤結(jié)構(gòu)臂移動(dòng)至材料卸載區(qū)域，然后利用機(jī)械臂將叉車上的材料卸至托盤上，再通過人工對(duì)托盤上材料進(jìn)行分類與分量。合盤材料會(huì)由AGV控制搬運(yùn)至人工檢驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行終檢，當(dāng)托盤上貨物與訂單相符時(shí)直接會(huì)被運(yùn)送到存儲(chǔ)倉庫。

在處理小件輔料時(shí)，同樣需要人工的方式將輔料信息輸入配盤系統(tǒng)中，當(dāng)輔料信息全部錄入后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)度AGV將托盤從緩存庫中調(diào)離出來，然后通過機(jī)械臂的方式將輔料移動(dòng)至空托盤上，然后自動(dòng)進(jìn)入分流運(yùn)輸模塊進(jìn)行訂單材料的挑選，由人工檢測(cè)完畢后送至倉庫中進(jìn)行存儲(chǔ)。

在處理打板輔料時(shí)無須錄入信息，只需人工記錄輔料信息后通過叉車將整垛打板輔料擺放在AGV站臺(tái)上，然后AGV站臺(tái)會(huì)將材料直接運(yùn)送至配盤模塊中進(jìn)行訂單數(shù)量的分盤，經(jīng)過智能化檢測(cè)后直接運(yùn)送至倉庫進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.2 分流運(yùn)輸模塊

分流運(yùn)輸模塊的功能可細(xì)分為進(jìn)料線、橫縱向運(yùn)輸線、換向裝置以及材料姿態(tài)調(diào)整裝置等部分。為節(jié)省整個(gè)配盤分揀設(shè)備的占地空間，同時(shí)提高整個(gè)分揀效率，將整個(gè)分流運(yùn)輸模塊設(shè)計(jì)在配盤系統(tǒng)的正上方，每條卸車拆包平行運(yùn)輸通道都存在一個(gè)橫向運(yùn)輸線和縱向運(yùn)輸線，在垂直方向交叉處設(shè)有定向轉(zhuǎn)向裝置。當(dāng)工人在卸車、拆包區(qū)域?qū)⒂唵螀?shù)輸入系統(tǒng)中后，輔料進(jìn)入分流運(yùn)輸模塊便會(huì)激活固定位置的機(jī)械臂，通過機(jī)械臂擺放不同材料，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)運(yùn)輸帶的速度提前判斷每個(gè)貨物的實(shí)際位置，進(jìn)而調(diào)整定向?qū)ｍ?xiàng)裝置，使不同批次的材料訂單能夠分流[4]。為保證材料在運(yùn)輸中形態(tài)位置的穩(wěn)定性，配盤系統(tǒng)上方還設(shè)有用于調(diào)整物料位置的機(jī)械臂，通過該方式避免材料在分流運(yùn)輸通道上堵塞。

2.3 配盤運(yùn)輸模塊

配盤運(yùn)輸模塊的功能結(jié)構(gòu)可細(xì)分為空托盤拆分機(jī)、橫縱向運(yùn)輸線、碼垛機(jī)械手、AGV站臺(tái)以及托盤升降力臂等。此外，配盤運(yùn)輸模塊的每個(gè)橫、縱向運(yùn)輸線垂直交叉處都設(shè)置1個(gè)運(yùn)輸機(jī)，該運(yùn)輸機(jī)設(shè)有頂升換向，其中每條縱向運(yùn)輸線的入口端都會(huì)與分流運(yùn)輸模塊的輸出端相連，可以將縱向運(yùn)輸線視為整個(gè)功能模塊的主運(yùn)輸路線。空托盤組在AGV的調(diào)控下從緩存庫中升至空托盤拆分機(jī)處，通過橫向運(yùn)輸線將拆分空托盤運(yùn)送至機(jī)械手即配盤站臺(tái)。根據(jù)訂單數(shù)據(jù)，各個(gè)子功能模塊會(huì)像縱橫向運(yùn)輸線、固定方向運(yùn)輸機(jī)、升降機(jī)以及機(jī)械手等功能設(shè)備會(huì)協(xié)作進(jìn)行材料的配盤動(dòng)作，每完成一次訂單中的小訂單后托盤會(huì)運(yùn)輸至檢測(cè)模塊處等待質(zhì)檢[5]。自動(dòng)化配盤工藝的流程如圖2所示。

在進(jìn)行單配輔料任務(wù)時(shí)，設(shè)某批次訂單為單配任務(wù)，則配盤系統(tǒng)會(huì)對(duì)該批次材料按預(yù)先設(shè)定流程進(jìn)行碼垛，然后將材料運(yùn)輸至輔料分配模塊通過AGV對(duì)輔料進(jìn)行分揀與核驗(yàn)，若運(yùn)輸車輛在等候區(qū)等候，則物料直接包裝發(fā)貨，若沒有運(yùn)輸車等待，則先包裝物料，然后送至倉庫進(jìn)行存儲(chǔ)?；炫淙蝿?wù)與正常訂單配盤任務(wù)工作流程相同，不對(duì)其進(jìn)行過多論述。

2.4 物流信息的同步控制

圖2 輔料智能化配盤工藝流程圖

為確保整條自動(dòng)化配盤系統(tǒng)能夠保證同一數(shù)據(jù)，需要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行一次物流信息的同步，即從卸車拆包環(huán)節(jié)開始，各個(gè)功能模塊下的主控芯片需要每隔3s進(jìn)行一次數(shù)據(jù)更新，通過該方式刷新托盤傳送帶上材料的實(shí)時(shí)位置，便于系統(tǒng)提前做出動(dòng)作。為達(dá)到上述目的，需要控制自動(dòng)化配盤的電氣控制系統(tǒng)能夠在維持物料正常運(yùn)輸狀態(tài)下，還能收集內(nèi)部所有功能模塊程序控制的信息流，在固定數(shù)據(jù)（傳送帶速度）標(biāo)準(zhǔn)下，結(jié)合物料進(jìn)入運(yùn)輸系統(tǒng)后的起始位置，并通過分流時(shí)對(duì)材料打上的編碼進(jìn)行物料的個(gè)體識(shí)別，物料信息由電氣控制系統(tǒng)接收，并實(shí)時(shí)更新物料在運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)的位置信息，各個(gè)功能模塊通過控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新，若物料屬性在運(yùn)輸時(shí)出現(xiàn)變化，其相關(guān)信息也能夠及時(shí)更新，避免因某個(gè)物料屬性變化導(dǎo)致后續(xù)所有訂單信息發(fā)生改變[6]。

3 應(yīng)用效果

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為驗(yàn)證上述設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果，將以某卷煙企業(yè)為例進(jìn)行物流訂單配盤的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)材料：盒狀輔料小盒卷煙包裝紙，尺寸為405mm×265mm×340mm，質(zhì)量共計(jì)21kg，每托盤可放置24件，共1450盒；盤狀輔料條盒卷煙包裝膜，尺寸規(guī)格為285mm×350mm，質(zhì)量共計(jì)16.7kg，每托盤可放置36件，共2150盤。上述材料皆由某地?zé)煵菁瘓F(tuán)卷煙廠提供。設(shè)備：輔料自動(dòng)配盤系統(tǒng)和傳統(tǒng)人工加輔助裝備配盤。方法：以該文設(shè)計(jì)配盤系統(tǒng)和傳統(tǒng)人工配盤方式為主，分別對(duì)單條訂單生產(chǎn)線進(jìn)行工作效率與配盤精確度測(cè)試。試驗(yàn)條件共分為3種，分別為小盒包裝紙、條盒包裝膜以及小盒包裝紙+條盒包裝膜。試驗(yàn)共需要進(jìn)行3次，每次配盤為20盤、40盤和60盤，對(duì)每次配盤數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)取平均值作為判定標(biāo)準(zhǔn)[7-8]。

表2 傳統(tǒng)配盤法與自動(dòng)化配盤系統(tǒng)在單條生產(chǎn)線下的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比

3.2 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)詳細(xì)數(shù)據(jù)匯總于表2。從表2中的數(shù)據(jù)能夠得出，傳統(tǒng)配盤方法的配盤時(shí)間約為2.33min/盤，而該文設(shè)計(jì)的自動(dòng)化配盤系統(tǒng)配盤時(shí)間約為1.58min/盤，提高效率約為0.75min/盤；傳統(tǒng)配盤方式的配盤訂單合格率約為72.67%，而自動(dòng)化系統(tǒng)配盤訂單合格率約為99.15%，提高約26.47%。證明該文設(shè)計(jì)的自動(dòng)化配盤系統(tǒng)能夠有效提高卷煙企業(yè)物流訂單的分揀裝配效率和分揀精準(zhǔn)度。

由表3中數(shù)據(jù)能夠看出，以材料入庫作業(yè)區(qū)設(shè)計(jì)的6條生產(chǎn)線為例，基于現(xiàn)代物流自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)的配盤系統(tǒng)基本能夠進(jìn)行無人化操作，整條訂單配盤工作共可節(jié)省35人和2臺(tái)叉車，證明該系統(tǒng)可以在保證訂單配盤質(zhì)量的前提下，減少人工作業(yè)。

表3 傳統(tǒng)配盤與智能化配盤人工和叉車配置對(duì)比

4 結(jié)語

綜上所述，該文設(shè)計(jì)1種基于卷煙企業(yè)訂單產(chǎn)品配盤的操作系統(tǒng)，通過實(shí)踐驗(yàn)證可得出以下結(jié)論：1）從該文試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比中能夠看出，基于現(xiàn)代物流自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)的訂單配盤系統(tǒng)能夠有效提高傳統(tǒng)配盤模式的工作效率，并且還可以減少配盤分類人員的使用，可以節(jié)省物流配置環(huán)節(jié)的資金。2）通過該文設(shè)計(jì)的訂單配盤系統(tǒng)可映射出現(xiàn)代物流自動(dòng)化技術(shù)在卷煙企業(yè)的應(yīng)用情況。從物流角度來看，卷煙企業(yè)將訂單貨物發(fā)送得越快，就可以越快處理下一批訂單，其銷售利潤(rùn)也會(huì)增長(zhǎng)。由此可得出，現(xiàn)代物流自動(dòng)化技術(shù)在我國卷煙企業(yè)的應(yīng)用效果十分顯著，卷煙企業(yè)能夠采用現(xiàn)代物流的先進(jìn)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品銷售領(lǐng)域進(jìn)行改革，進(jìn)一步加快企業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。