紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司紅河卷煙廠物流部/張紅 曹炳強(qiáng)

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濾棒物流系統(tǒng)的工藝布局方式比較

紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司紅河卷煙廠物流部/張紅 曹炳強(qiáng)

摘 要：在煙草行業(yè)，濾棒自動化立體庫的應(yīng)用日趨廣泛。在設(shè)計(jì)濾棒物流系統(tǒng)時(shí)，如何將其工藝布局方式設(shè)置成最佳方案，將決定系統(tǒng)能否發(fā)揮更好作用。本文通過簡析濾棒物流系統(tǒng)的各種工藝布局，立足工藝需求及生產(chǎn)實(shí)際情況分析其優(yōu)劣勢，為濾棒物流系統(tǒng)的工藝布局設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：濾棒物流系統(tǒng)、自動化立體庫、工藝布局

為了更好地滿足濾棒工藝要求，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)管理調(diào)度，濾棒自動化物流系統(tǒng)將逐步取代人工作業(yè)模式或傳統(tǒng)固化儲存輸送系統(tǒng)模式，因此濾棒物流系統(tǒng)逐漸成熟并得到廣泛應(yīng)用。本文從如何更好發(fā)揮濾棒立體庫的作用出發(fā)，以更好滿足工藝需求為目標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，剖析濾棒立體庫工藝的多種布局方式，對比分析其優(yōu)劣勢。

一、濾棒物流系統(tǒng)簡介

濾棒生產(chǎn)工藝要求濾棒固化一定時(shí)間，以達(dá)到物理指標(biāo)硬度要求。傳統(tǒng)方式采用濾棒固化儲存輸送系統(tǒng)進(jìn)行固化，固化區(qū)濾棒容量約12萬支，固化時(shí)間約20分鐘（成型機(jī)設(shè)計(jì)能力600米/分鐘），見圖1。

傳統(tǒng)方式存在三個(gè)弊端：1.固化容量有限導(dǎo)致固化時(shí)間有限，無法滿足濾棒工藝要求至少兩小時(shí)以上的固化時(shí)間；2.按照工藝要求取消快粘膠的使用后，由于固化時(shí)間短，導(dǎo)致濾棒發(fā)送管道積膠增加以致堵管頻繁；3.隨著濾棒牌號的增加，此方式無法滿足生產(chǎn)管理柔性對接要求，存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不平衡性，且增加了生產(chǎn)調(diào)度的難度。

>> 圖1 濾棒固化儲存輸送系統(tǒng)

隨著自動化物流技術(shù)的發(fā)展，為更好地滿足卷煙生產(chǎn)工藝要求，濾棒立體庫系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，以實(shí)現(xiàn)柔性的生產(chǎn)管理調(diào)度。

濾棒物流系統(tǒng)工藝流程如圖2，濾棒高架庫的儲存容量決定了固化時(shí)間，一般設(shè)計(jì)要求根據(jù)卷包產(chǎn)能需求滿足濾棒8小時(shí)以上的存量。系統(tǒng)中應(yīng)用RFID技術(shù)對外觀無法辨識的濾棒自動附著信息，建立濾棒防錯(cuò)牌、混牌控制措施；系統(tǒng)使用高架庫實(shí)現(xiàn)調(diào)牌需求，配合卷煙機(jī)分組情況分配卸盤機(jī)及發(fā)射機(jī)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)度與生產(chǎn)管理調(diào)度的自動對接，從而取消使用FLC濾棒交換站調(diào)管方式進(jìn)行調(diào)牌；高架庫中的貨位存儲單元為料盤組，一般而言，一個(gè)料盤容量為4000～4500支濾棒，而料盤組以15～22個(gè)料盤為一組，由此計(jì)算庫容量。

>> 圖2 濾棒物流系統(tǒng)工藝流程圖

>> 圖3 濾棒物流系統(tǒng)工藝布局方式分類說明

二、工藝整體布局方式

根據(jù)立體庫的出入庫模式，即入庫與出庫是否在同一平層，以及是否在立體庫的同一側(cè)，將濾棒物流系統(tǒng)的工藝整體布局方式分為同層異側(cè)、同側(cè)異層、同層同側(cè)、異層異側(cè)等，如圖3。同層布局即出入庫在同一平層，要求建筑平面空間較大，建筑高度空間較??；同側(cè)要求出入庫在立體庫的同一側(cè)，要求建筑平面空間較小，而建筑的高度空間則較大。濾棒物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)廠區(qū)整體布局，以滿足工藝需求為基礎(chǔ)，因地制宜選擇濾棒物流系統(tǒng)的工藝布局方式。

1.同層異側(cè)布局方式

此種模式最為常見，如圖4，在立體庫的一側(cè)對接裝盤機(jī)實(shí)現(xiàn)入庫，另一側(cè)對接卸盤機(jī)完成出庫，且入庫與出庫在同一平層。

這種布局方式的優(yōu)勢在于：工藝流程清晰；料盤出入庫輸送方向一致，無需多余的轉(zhuǎn)向裝置；濾棒車間所有設(shè)備在同一層，利于設(shè)備及人員的管理。其劣勢在于要求濾棒庫橫向空間距離較大，至少40米以上。

2.同側(cè)異層布局方式

將成型機(jī)、發(fā)射機(jī)布置于濾棒立體庫的同側(cè)，考慮成型機(jī)生產(chǎn)時(shí)需要輔料（絲束、盤紙），其中一絲束包有500多千克，且輔料采用AGV小車運(yùn)送的方式，因此將成型機(jī)、裝盤機(jī)布置在一層；發(fā)射機(jī)與卸盤機(jī)布置在二層高處，以利于發(fā)射的壓力，減少連接管道的距離及爬升。

其優(yōu)勢在于：發(fā)射機(jī)設(shè)置在高處，發(fā)射壓力大大減少；由于發(fā)射壓力的大幅降低，濾棒的前行速度大大降低了，從而較大程度地減少了觸頭、外表皺、爆口等質(zhì)量缺陷的濾棒產(chǎn)生，提高了在發(fā)射過程中濾棒質(zhì)量的穩(wěn)定性；國家煙草專賣局批復(fù)項(xiàng)目建筑面積是以所申請項(xiàng)目的產(chǎn)能為依據(jù)的，在產(chǎn)能確定、建筑面積固定的情況下，這樣的布局充分利用有限空間，為項(xiàng)目總體工藝布局騰出更大的面積。

其劣勢在于：卷包車間吊頂凈空高一般為6米，濾棒車間若與卷包車間同標(biāo)高時(shí)，設(shè)置兩層時(shí)需考慮空間高度是否能滿足；濾棒成型機(jī)布置在一層，涉及空壓、除塵、冷卻水管道如何布置問題；此外，從輸送機(jī)上分離出單個(gè)空濾棒盤和實(shí)濾棒盤時(shí)必須對其進(jìn)行180°調(diào)頭，才能供成型機(jī)和發(fā)射機(jī)使用，為此必須帶有180°轉(zhuǎn)向裝置。

此方式適用濾棒車間橫向距離空間不足，但高度空間可利用夾層類空間彌補(bǔ)的廠房設(shè)置。

3.同層同側(cè)布局方式

將成型機(jī)、發(fā)射機(jī)布置于濾棒立體庫的同側(cè)且同層，在同側(cè)既有成型機(jī)布置，又有發(fā)射機(jī)布置，設(shè)備布置相對較為混亂。根據(jù)產(chǎn)能測算如果僅使用一臺堆垛機(jī)，則堆垛機(jī)肩負(fù)入庫和出庫任務(wù)；如果使用兩臺堆垛機(jī)，則一軌雙車，一車負(fù)責(zé)入庫，另一車負(fù)責(zé)出庫。且因?yàn)槌尚蜋C(jī)與發(fā)射機(jī)同側(cè)，存在料盤轉(zhuǎn)向問題，需增設(shè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。此種方式僅適用于卷包產(chǎn)能低于50萬箱/年，且濾棒車間橫向距離空間不足時(shí)的設(shè)置。

4.異層異側(cè)布局方式

將成型機(jī)、發(fā)射機(jī)布置于濾棒立體庫的不同層且不同側(cè)，此方式綜合異側(cè)及異層的優(yōu)勢，異層節(jié)省建筑面積，充分利用空間距離，且異側(cè)無需料盤轉(zhuǎn)向裝置。此種方式適用于廠房特殊設(shè)置，空間決定濾棒車間劃分為跨區(qū)域管理。

三、立體庫模式的布局設(shè)計(jì)

當(dāng)濾棒物流系統(tǒng)的總體布局方式選定后，還將涉及到立體庫模式的布局設(shè)計(jì)。從貨架排數(shù)及堆垛機(jī)巷道數(shù)將立體庫模式劃分為四種：單排貨架雙巷道、雙排貨架雙巷道三排貨架雙巷道、雙排貨架單巷道當(dāng)濾棒車間與卷包車間同平層時(shí)，濾棒庫高度受限于卷包層高，由此貨架排數(shù)決定了濾棒庫的庫容量。

1.單排貨架雙巷道模式

雙巷道模式，將入庫與出庫堆垛機(jī)分開，即入庫堆垛機(jī)負(fù)責(zé)裝盤后實(shí)料盤組的入庫及空料盤組的出庫循環(huán)作業(yè)，出庫堆垛機(jī)負(fù)責(zé)實(shí)料盤組出庫至卸盤機(jī)及卸盤后空料盤組返庫循環(huán)作業(yè)，如圖2濾棒物流系統(tǒng)工藝流程圖所示。單排貨架雙巷道，中間為貨架，兩側(cè)為堆垛機(jī)巷道，如圖5。

>> 圖4 同層異側(cè)布局

>> 圖5 單排貨架雙巷道布局

>> 圖6 雙排貨架雙巷道布局

根據(jù)工藝固化時(shí)間要求及卷包產(chǎn)能，測算所需貨位數(shù)，一個(gè)料盤容量為4000～4500支濾棒，而料盤組以15～22個(gè)料盤為一組，由此計(jì)算庫容量。在滿足工藝需求及儲量充足的基礎(chǔ)上，單排貨架模式為優(yōu)選方案。根據(jù)物流數(shù)據(jù)測算依據(jù)及仿真數(shù)據(jù)，確定堆垛機(jī)數(shù)量，一個(gè)巷道一臺堆垛機(jī)為優(yōu)選方案，無法滿足流量時(shí)選擇一軌雙車，需考慮堆垛機(jī)交叉作業(yè)及調(diào)度的優(yōu)化。

2.雙排貨架雙巷道模式

在單排貨架雙巷道的基礎(chǔ)上增加一排貨架，一般選擇增加的這一排貨架設(shè)置在成型機(jī)側(cè)，其布局如圖6。調(diào)度策略成型側(cè)的貨架盡量擺放空料盤組，入庫側(cè)堆垛機(jī)除了完成入庫任務(wù)外，空閑時(shí)間需進(jìn)行空料盤組的位置倒放，將中間貨架的空料盤組移至成型機(jī)側(cè)的貨架，而出庫端堆垛無需倒放任務(wù)保障出庫。

>> 圖7 三排貨架雙巷道布局

>> 圖8 雙排貨架單巷道布局

3.三排貨架雙巷道模式

為保障大儲存量，三排貨架為濾棒立體庫的最大容量設(shè)計(jì)方案，布局如圖7。兩個(gè)巷道的堆垛機(jī)在空閑時(shí)段均存在倒放任務(wù)，調(diào)度策略為優(yōu)先存儲中間貨架，成型機(jī)側(cè)貨架優(yōu)先存儲空料盤組，而發(fā)射機(jī)側(cè)的貨架則優(yōu)先存儲實(shí)料盤組。

4.雙排貨架單巷道模式

雙排貨架單巷道模式為，中間設(shè)置巷道堆垛機(jī)，兩側(cè)設(shè)置貨架，當(dāng)單巷道堆垛機(jī)（最多2～3臺堆垛機(jī)，一般為2臺）能滿足濾棒物流系統(tǒng)流量時(shí)，且兩排貨架也能滿足一定的存儲量。從投資成本角度考慮，此方案為優(yōu)選方案。其布局方式如圖8。

綜上所述，設(shè)計(jì)濾棒物流系統(tǒng)工藝布局時(shí)，立足物流流量測算數(shù)據(jù)，滿足工藝需求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，根據(jù)廠區(qū)整體布局，選擇適宜的濾棒庫物流系統(tǒng)工藝整體布局及立體庫的模式才是最佳方案，使之發(fā)揮最大優(yōu)勢，以保障生產(chǎn)。

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