浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 / 方利梅 邵堅(jiān)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(lái)春瀟

卷煙廠片煙配方高架庫(kù)煙包排序出庫(kù)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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

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為滿足原料煙包排序出庫(kù)工藝需求，本文結(jié)合寧波煙廠片煙配方高架庫(kù)項(xiàng)目，對(duì)煙包出庫(kù)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析，從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能到電控系統(tǒng)路徑及設(shè)備布局均進(jìn)行了優(yōu)化，在保證投料速度的前提下，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)四條生產(chǎn)線同時(shí)排序投料的煙包出庫(kù)功能，創(chuàng)新性地解決了行業(yè)難題。

片煙配方高架庫(kù)、煙包排序、出庫(kù)流量、緊急出庫(kù)

隨著自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)在卷煙工業(yè)企業(yè)的深入運(yùn)用，大部分卷煙工廠采用高架庫(kù)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)原料片煙的存儲(chǔ)、周轉(zhuǎn)及靈活排產(chǎn)。近年來(lái)，由于卷煙市場(chǎng)個(gè)性化定制需求日趨明顯，促使卷煙制葉通過(guò)不斷升級(jí)工藝來(lái)滿足市場(chǎng)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(kù)的功能設(shè)想。

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

若能夠?qū)崿F(xiàn)原料煙包按序出庫(kù)，在保證煙包等級(jí)與BOM匹配的基礎(chǔ)上，每次煙包進(jìn)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(jí)、不同產(chǎn)地?zé)熑~的加工特性從而改進(jìn)工藝參數(shù)，提升葉片加工質(zhì)量，提供了必要條件。

一、設(shè)計(jì)思路

浙江中煙寧波卷煙廠設(shè)計(jì)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(kù)出庫(kù)。物流系統(tǒng)具備每小時(shí)140包的出庫(kù)投料能力。

根據(jù)片煙配方高架庫(kù)出入庫(kù)區(qū)域、庫(kù)區(qū)的土建結(jié)構(gòu)，擬建6巷道庫(kù)區(qū)，同時(shí)由于系統(tǒng)擁有4條生產(chǎn)線，所以對(duì)應(yīng)配置緩存線用于備貨。出庫(kù)區(qū)設(shè)備須滿足每小時(shí)140包的出庫(kù)能力，還須具備同時(shí)對(duì)4條生產(chǎn)線的煙包排序出庫(kù)功能，因此選擇何種設(shè)備搬運(yùn)模式來(lái)完成原料的出庫(kù)排序變得至關(guān)重要。

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

輸送機(jī)系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單穩(wěn)定，但要滿足對(duì)4條生產(chǎn)線同時(shí)排序及每小時(shí)140包的出庫(kù)能力要求的話，輸送線路設(shè)置繁瑣、效率低。

直線型穿梭車系統(tǒng)，雖然容易實(shí)現(xiàn)物料的排序，但能力無(wú)法達(dá)到要求。

EMS小車系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)物料的排序，且通過(guò)運(yùn)行軌道的道岔設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、高效。因此采用EMS小車系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)大流量原料的出庫(kù)排序最為合適。

二、技術(shù)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)工藝需求及設(shè)備選型的要求，設(shè)計(jì)的片煙配方出庫(kù)系統(tǒng)如圖1所示：

1.工藝流程

片煙配方高架庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)6個(gè)堆垛機(jī)巷道，對(duì)應(yīng)有6個(gè)輸送機(jī)出庫(kù)站臺(tái)，當(dāng)煙包到達(dá)輸送機(jī)站臺(tái)時(shí)，由EMS小車進(jìn)行接貨。設(shè)計(jì)有4個(gè)EMS小車卸貨站臺(tái)用于4條線煙包的分離卸貨，配置2臺(tái)夾抱合分機(jī)，能夠滿足140包/小時(shí)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(kù)任務(wù)單，物流系統(tǒng)WMS接收出庫(kù)任務(wù)單，并啟動(dòng)出庫(kù)投料計(jì)劃，同時(shí)將出庫(kù)任務(wù)按工單要求的順序下發(fā)給堆垛機(jī)調(diào)度系統(tǒng)，堆垛機(jī)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)煙包的位置及6臺(tái)堆垛機(jī)的繁忙程度，將出庫(kù)任務(wù)按順序下發(fā)給相應(yīng)堆垛機(jī)；堆垛機(jī)按要求將對(duì)應(yīng)煙包取出送至出庫(kù)站臺(tái)，WMS接收堆垛機(jī)完成信號(hào)后，將該煙包的目標(biāo)站臺(tái)下發(fā)給電控系統(tǒng)；電控系統(tǒng)根據(jù)目的站臺(tái)選擇輸送路徑，到達(dá)目標(biāo)站臺(tái)。

電控系統(tǒng)上報(bào)任務(wù)完成，WMS接收到電控系統(tǒng)完成信號(hào)并根據(jù)該煙包的順序號(hào)下發(fā)給EMS小車系統(tǒng)，執(zhí)行取貨任務(wù)；E MS小車系統(tǒng)調(diào)度空車前往指定取貨站臺(tái)取貨并自動(dòng)送至目標(biāo)卸貨站臺(tái)，卸貨完成后上報(bào)任務(wù)完成信號(hào)至WMS，WMS再將該煙包托盤的目標(biāo)站臺(tái)信息下發(fā)至電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)站臺(tái)選擇輸送路徑，最終煙包自動(dòng)進(jìn)入緩存線緩存。

2.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制邏輯：

軟件系統(tǒng)分為WCS和WMS兩部分，W CS負(fù)責(zé)與電控系統(tǒng)、堆垛機(jī)系統(tǒng)、EMS小車系統(tǒng)的通訊，WMS則負(fù)責(zé)對(duì)庫(kù)存的管理、通道及路徑的選擇、煙包排序規(guī)則的下達(dá)、與MES系統(tǒng)的通訊等。

圖1 片煙配方出庫(kù)系統(tǒng)

圖2 EMS小車系統(tǒng)

為了保證煙包等級(jí)、順序與BOM的一致性，實(shí)現(xiàn)“嚴(yán)格排序”的要求，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用了五級(jí)排序的設(shè)計(jì)，在每一級(jí)都保證煙包等級(jí)、順序與BOM配方工藝的一致性。投料前MES需預(yù)先向WMS下達(dá)物料信息、B OM信息、替代料信息、投料工單信息等。啟動(dòng)工單備料前WMS判斷實(shí)時(shí)庫(kù)存是否能夠滿足投料需求，滿足則直接啟動(dòng)，不滿足則提示并引導(dǎo)操作人員選擇使用替代料投料。

3.排序策略：

第一級(jí)排序，在工單開(kāi)啟后，WMS嚴(yán)格按照BOM中規(guī)定的煙包等級(jí)順序，按先入先出原則，計(jì)算出生產(chǎn)配方中每個(gè)煙包出庫(kù)的順序——煙包投料順序號(hào)，并按順序通知WCS系統(tǒng)，由WCS系統(tǒng)調(diào)度堆垛機(jī)將相應(yīng)煙包出庫(kù)到對(duì)應(yīng)的出庫(kù)站臺(tái)，再通知電控系統(tǒng)將此煙包送至EMS小車接貨站臺(tái)，其間由電控系統(tǒng)進(jìn)行條碼校驗(yàn)。

第二級(jí)排序，在煙包到達(dá)EMS小車接貨站臺(tái)后，WCS按照開(kāi)始時(shí)記錄的煙包投料順序號(hào)，調(diào)度空閑EMS小車取貨，并輸送到對(duì)應(yīng)的卸貨站臺(tái)，當(dāng)小車上報(bào)取貨完成后，WCS通知EMS小車執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。

第三級(jí)排序，煙包運(yùn)送到卸貨站臺(tái)后，EMS小車向WCS申請(qǐng)卸貨，WCS根據(jù)煙包投料順序號(hào)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(jí)排序，由電控系統(tǒng)比對(duì)WMS下達(dá)的煙包投料順序號(hào)和電控系統(tǒng)記錄的該批次已通過(guò)數(shù)量，一致則通過(guò)，不一致則等待緊急補(bǔ)料煙包替換。

第五級(jí)排序，當(dāng)煙包到達(dá)二次煙包條碼校驗(yàn)位置后，由電控系統(tǒng)比對(duì)WMS下達(dá)的煙包投料順序號(hào)和電控系統(tǒng)記錄的該批次已通過(guò)數(shù)量，如果不一致則報(bào)警，等待人工處理，一致則上報(bào)掃描到的煙包條碼。投料結(jié)束后，由WMS自動(dòng)向MES上報(bào)投料、補(bǔ)料情況。

三、實(shí)施效果

通過(guò)寧波煙廠片煙配方高架庫(kù)項(xiàng)目的實(shí)際驗(yàn)證，根據(jù)制絲線柔性加工、精確加工的要求，通過(guò)優(yōu)化的巷道任務(wù)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(bǔ)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(shí)現(xiàn)了對(duì)四條生產(chǎn)線同時(shí)排序投料的煙包出庫(kù)功能，開(kāi)創(chuàng)性地解決了行業(yè)難題。