郭天文 黃許立

摘 要：為解決傳統(tǒng)卷煙工業(yè)企業(yè)片煙無法嚴(yán)格按序投料問題，通過對(duì)煙草行業(yè)原料高架庫自動(dòng)化物流系統(tǒng)投料流程改造，構(gòu)建一套基于配方指定順序的制絲投料系統(tǒng)，為行業(yè)有類似改造需求提供了可借鑒的有效經(jīng)驗(yàn)。結(jié)果表明，本系統(tǒng)能滿足工藝投料順序控制要求，又能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線之間均衡出庫，是一種良好的制絲投料質(zhì)量控制物流解決方案。

關(guān)鍵詞：物流；投料；按序

一、引言

立體倉庫自動(dòng)化物流系統(tǒng)在煙草行業(yè)中已經(jīng)得到普遍應(yīng)用[1]，在傳統(tǒng)的煙草工業(yè)物流中，制絲生產(chǎn)的投料流程是，自動(dòng)化物流系統(tǒng)根據(jù)制絲集控系統(tǒng)發(fā)起的生產(chǎn)線投料指令，向上位系統(tǒng)如生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)獲取投料單信息，物流倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)根據(jù)投料單明細(xì)信息產(chǎn)生出庫任務(wù)明細(xì)， 物流倉儲(chǔ)控制系統(tǒng)將出庫信息下達(dá)給底層控制系統(tǒng)，先由堆垛機(jī)將原料托盤從貨架上出庫，再由穿梭車、輥道/鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)等設(shè)備將原料從高架庫出庫到指定的生產(chǎn)線。

為確保成絲質(zhì)量，減少同個(gè)原料配方實(shí)際片煙投料順序與配方指定順序不一致對(duì)成品卷煙品質(zhì)的影響，越來越多的卷煙生產(chǎn)企業(yè)要求制絲投料時(shí)，原料必須按照配方指定的順序出庫到制絲生產(chǎn)線，但傳統(tǒng)的出庫方法卻無法保證順序的準(zhǔn)確性以及投料的及時(shí)性，原因包括：

（1）原料在從起點(diǎn)到終點(diǎn)的輸送過程中存在多條路徑，各個(gè)路徑的通行效率差異導(dǎo)致了對(duì)托盤到達(dá)終點(diǎn)時(shí)機(jī)不能有效的控制。

（2）缺少對(duì)堆垛機(jī)執(zhí)行任務(wù)的優(yōu)先級(jí)的有效控制。同一個(gè)投料單內(nèi)，堆垛機(jī)執(zhí)行任務(wù)的優(yōu)先級(jí)與配方指定的出庫順序不一致，同一個(gè)堆垛機(jī)很可能將后出庫原料優(yōu)先出庫。

（3）堆垛機(jī)執(zhí)行出庫任務(wù)將托盤放置在堆垛機(jī)放貨站臺(tái)后，往往是將托盤直接向生產(chǎn)線輸送，沒有考慮多個(gè)托盤同時(shí)輸送時(shí)的先后順序。而且由于多臺(tái)堆垛機(jī)之間容易形成優(yōu)先級(jí)沖突，難免造成不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)相互等待執(zhí)行但又無法得到執(zhí)行的情況，影響生產(chǎn)。

（4）堆垛機(jī)出庫放貨站臺(tái)到制絲開包機(jī)站臺(tái)之間還有一定的距離，必需規(guī)劃好合理的輸送路徑以及嚴(yán)格控制任務(wù)執(zhí)行順序，否則也很可能造成堆垛機(jī)后執(zhí)行任務(wù)的原料優(yōu)先輸送到制絲生產(chǎn)線上。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過對(duì)自動(dòng)化立體倉庫制絲投料出庫流程重新設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的任務(wù)調(diào)度方法，確保制絲車間投料時(shí)，堆垛機(jī)均衡執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)又保證每一條生產(chǎn)線從高架庫自動(dòng)輸送的原料都與配方指定的出庫順序一致，減少同種原料配方投料順序不一致對(duì)成品卷煙品質(zhì)的不良影響。

1、業(yè)務(wù)設(shè)備流程設(shè)計(jì)

如上圖1所示，原料立體高架庫中的每一臺(tái)堆垛機(jī)設(shè)置唯一的堆垛機(jī)放貨站臺(tái)，在堆垛機(jī)放貨站臺(tái)到公共輸送線之間，設(shè)置一個(gè)唯一的等待排序站臺(tái)，當(dāng)托盤出庫到該站臺(tái)時(shí)先中斷前行，等待排序放行。

在公共輸送線與各投料生產(chǎn)線的分叉點(diǎn)設(shè)置唯一的排序控制站臺(tái)，所有的出庫托盤都經(jīng)過該站臺(tái)，同時(shí)確保該站臺(tái)到每一條投料線終端都只有唯一的一條路徑，確保托盤在從排序控制站臺(tái)輸送到投料線終端時(shí)順序不會(huì)被打亂。

2、業(yè)務(wù)軟件流程

2.1 堆垛機(jī)任務(wù)優(yōu)先級(jí)控制流程

原料配方在制定時(shí)，指定每一件原料的出庫順序優(yōu)先級(jí)，自動(dòng)化物流系統(tǒng)在生成任務(wù)時(shí)，每一條任務(wù)初始化優(yōu)先級(jí)與配方指定的出庫順序優(yōu)先級(jí)一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)如果檢測(cè)到車間已有生產(chǎn)線在投料，則新增的投料任務(wù)需與正在投料中的所有未完成任務(wù)的優(yōu)先級(jí)重新計(jì)算，使得每一投料訂單在各巷道內(nèi)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)均衡分布，堆垛機(jī)按照這個(gè)調(diào)整后的優(yōu)先級(jí)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，取貨順序依然保證與配方指定順序一致，同時(shí)也可避免堆垛機(jī)一直執(zhí)行某一生產(chǎn)線的出庫任務(wù)，導(dǎo)致其他生產(chǎn)線長時(shí)間等待現(xiàn)象。

首先是初始化物料和任務(wù)信息 ，獲得各生產(chǎn)線物流已產(chǎn)生出庫任務(wù)但還未執(zhí)行的數(shù)量K和任務(wù)優(yōu)先級(jí)信息Tp[b]，同時(shí)獲得當(dāng)前預(yù)投料的物料信息S[j]和計(jì)算需要從高架庫出庫的任務(wù)數(shù)量N。

如果N<=K，即新增需要從高架庫出庫的任務(wù)數(shù)小于各生產(chǎn)線已產(chǎn)生任務(wù)但還未執(zhí)行的任務(wù)數(shù)K，則當(dāng)前投料單的產(chǎn)生的所有任務(wù)優(yōu)先級(jí)與其它線物流已產(chǎn)生出庫任務(wù)但還未執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)最高的前K條任務(wù)優(yōu)先級(jí)保持一一對(duì)應(yīng)。

如果N>K，新增需要從高架庫出庫優(yōu)先級(jí)最高的前K條任務(wù)，與已產(chǎn)生任務(wù)但還未執(zhí)行的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)一一對(duì)應(yīng)，對(duì)于剩下的N減K條任務(wù)，以Tp[K]值加1為標(biāo)準(zhǔn)，作為物流系統(tǒng)所產(chǎn)生剩下任務(wù)的出庫優(yōu)先級(jí)，每產(chǎn)生一條出庫任務(wù)，對(duì)應(yīng)的Tp[K]加1。

2.2 排序控制流程

制絲投料生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)排序控制站臺(tái)無托盤時(shí)（即空閑狀態(tài)）且公共輸送線也未被出庫托盤占用，系統(tǒng)按投料線交替輪詢檢測(cè)各堆垛機(jī)等待排序站臺(tái)是否有待出庫的托盤，如果有，則選擇優(yōu)先級(jí)最高的托盤，系統(tǒng)在該投料單所有未經(jīng)過排序控制站臺(tái)的任務(wù)中再次校驗(yàn)優(yōu)先級(jí)如果最高（因放貨站臺(tái)的托盤對(duì)堆垛機(jī)而言優(yōu)先級(jí)最高，但對(duì)整個(gè)投料單而言不一定最高，所以必須再次校驗(yàn)），則使其經(jīng)過排序控制站臺(tái)直接往投料線輸送，否則該投料單繼續(xù)等待，系統(tǒng)處理下一個(gè)投料單。在堆垛機(jī)放貨站臺(tái)托盤往排隊(duì)控制站臺(tái)輸送過程中，即使等待排隊(duì)站臺(tái)有滿足出庫條件的托盤也不允許出庫，即保證等待排序站臺(tái)與排序控制站臺(tái)之間每次最多有且僅有一個(gè)托盤在輸送。

三 應(yīng)用效果

某卷煙工業(yè)企業(yè)基于本文所述方法設(shè)計(jì)了片煙自動(dòng)化立體高架庫自動(dòng)化物流系統(tǒng)，該系統(tǒng)共包括3臺(tái)堆垛機(jī)，每一臺(tái)堆垛機(jī)唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)放貨站臺(tái)1027、1037、1046，唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)排序等待站臺(tái)1028、1038、1047，1049是排序控制站臺(tái)，共有制絲三條生產(chǎn)線A、B、C線，分別對(duì)應(yīng)1119、1115和1111三個(gè)投料口，且從1049開始到每一條生產(chǎn)線終端，路徑唯一。

制絲投料生產(chǎn)時(shí)，3臺(tái)堆垛機(jī)按照任務(wù)優(yōu)先級(jí)將托盤出庫到各自對(duì)應(yīng)排隊(duì)等待站臺(tái)，當(dāng)1030、1032、1040、1041、1045、1049等公共站臺(tái)沒有出庫托盤時(shí)，物流系統(tǒng)通過對(duì)排隊(duì)站臺(tái)托盤的檢測(cè)、校驗(yàn)，先將當(dāng)前投料單優(yōu)先級(jí)最高的托盤輸送出庫，當(dāng)托盤經(jīng)過1049站臺(tái)時(shí)，尋找下一個(gè)投料單可出庫的托盤，同時(shí)將該托盤經(jīng)過1077站臺(tái)提升機(jī)輸送到相應(yīng)的制絲生產(chǎn)線。

四、結(jié)論

本系統(tǒng)在煙草自動(dòng)化立體倉庫中的應(yīng)用，為解決傳統(tǒng)煙草工業(yè)原料出庫順序無法與配方指定的出庫順序嚴(yán)格一致的問題提供了可借鑒的有效經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上又能生產(chǎn)線之間均衡出庫，有效避免各生產(chǎn)線之間長時(shí)間等料、斷料等現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了出庫效率與工藝質(zhì)量的有效協(xié)同，滿足企業(yè)對(duì)卷煙質(zhì)量的精細(xì)化生產(chǎn)要求，是一項(xiàng)有良好發(fā)展前景的制絲投料質(zhì)量控制物流解決方案。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

郭天文（1978-），男，本科，工程師，現(xiàn)就職龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，主要從事物流自動(dòng)化軟件工程工作，

*通訊作者：黃許立