胥國芳，姜漢棟，李瀟飏，李 磊，羅琪松，方厚儒，別曼霓

（湖北中煙武漢卷煙廠，湖北武漢 430040）

0 引言

RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）技術(shù)在近些年得到了快速的發(fā)展，它比傳統(tǒng)的識別技術(shù)儲存量大，可遠(yuǎn)距離快速識別，而且數(shù)據(jù)可隨時更新，使用起來簡單準(zhǔn)確，特別是在物流行業(yè)應(yīng)用較廣泛。湖北中煙武漢卷煙廠自2018 年異地技改正式投產(chǎn)使用以來，智能物流的發(fā)展得到極大的重視，廠內(nèi)6 個大規(guī)模的智能高架庫，采用德馬泰克堆垛機(jī)、KUKA 機(jī)器手、豐田環(huán)形穿梭車、范德蘭德分揀線等一系列進(jìn)口先進(jìn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了廠內(nèi)智能物流。

武漢卷煙廠煙絲儲存主要為柜式儲絲，隨著2018 年異地技改的完成，添加了箱式儲絲，煙絲高架庫主要用于對箱式儲絲的煙箱進(jìn)行管理。從煙絲的裝箱入庫、煙箱的儲存到煙絲的出庫風(fēng)送，都是由煙絲高架庫系統(tǒng)完成。在煙絲高架庫中，由于有不同牌號批次的煙絲，需要對煙箱進(jìn)行分類管理，但是所有的煙箱外形和尺寸都是一個標(biāo)準(zhǔn)，基于此情況，在煙箱轉(zhuǎn)運(yùn)過程中添加RFID 系統(tǒng)，每一個煙箱底部安裝一個RFID 標(biāo)簽，給每一個煙箱制定唯一“身份”，便于煙箱的管理。

1 RFID 的技術(shù)原理和優(yōu)點(diǎn)

1.1 RFID 工作原理

RFID 是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)。作為條形碼的無線版本，RFID 技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 RFID 優(yōu)點(diǎn)

RFID 系統(tǒng)由標(biāo)簽、讀卡器和電腦網(wǎng)絡(luò)組成，在使用過程中無需人工操作，可降低人工成本，而且使用起來簡單有效，安全性好。RFID 具體有以下4 個方面的優(yōu)勢：

（1）使用壽命長。在合適的位置安裝好標(biāo)簽和讀卡器后，讀卡器和標(biāo)簽沒有受到外力破壞的情況下可一直使用。

（2）識別方便且有效距離長。讀卡器在讀取標(biāo)簽時不需要光源，還可以透過外包裝讀取。在特殊需求時，采用自帶電池的標(biāo)簽，有效讀取距離可達(dá)到30 m 以上。

（3）讀取速度快。標(biāo)簽一進(jìn)入磁場，讀卡器就可實(shí)時讀取信息，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的連貫性。

（4）標(biāo)簽的數(shù)據(jù)可更改?？梢栽陔娔X系統(tǒng)中查看并修改標(biāo)簽的信息。

2 箱式儲絲簡介

在卷煙技術(shù)領(lǐng)域，配方煙絲在生產(chǎn)過程中的存放通常是將整批量煙絲進(jìn)入柜體內(nèi)，由出柜系統(tǒng)直接將成品煙絲送入喂絲機(jī)風(fēng)送至卷包機(jī)。在貯絲工藝上，黃鶴樓的科技人員受酒越存越醇的思維啟發(fā)，在傳統(tǒng)煙葉加工工藝的基礎(chǔ)上獨(dú)創(chuàng)“木桶理論”。黃鶴樓采用特制木桶作為煙絲貯存的容器，通過木桶散發(fā)的特殊物質(zhì)與煙絲完美融合，能夠提升煙氣的享受感，增加煙香的醇厚感，賦予產(chǎn)品特殊的香氣風(fēng)格，形成獨(dú)特的“木桶理論”。方法是將配方煙絲放入體積為5～1000 L 的木桶中，置于陰涼干燥的室內(nèi)，保持室內(nèi)溫度20～30 ℃，濕度50%～70%，貯存后取出，用于提高煙絲的吸味品質(zhì)，進(jìn)一步提高煙絲品質(zhì)。

2018 年，武漢卷煙廠異地技改完成，新廠正式投產(chǎn)。在貯絲工藝上，新廠新加箱式貯絲，箱式貯絲在“木桶理論”的基礎(chǔ)上更便于轉(zhuǎn)運(yùn)和管理，煙絲高架庫正是通過物流上位系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)對箱式儲絲的煙箱進(jìn)行管理，可實(shí)現(xiàn)較高的智能化。

3 基于RFID 技術(shù)的煙絲庫應(yīng)用

基于RFID 技術(shù)的管理系統(tǒng)的核心是：每件物品都附加了電子標(biāo)簽，相應(yīng)的在庫區(qū)各出入口的通道處設(shè)置RFID 讀寫器。貨物在通過讀寫器時，讀寫器即可通過貨物上的電子標(biāo)簽獲得貨物的信息，將讀取的信息直接發(fā)至物流WMS（Warehouse Management System，倉庫管理系統(tǒng)）上位管理系統(tǒng)用以支配。

3.1 煙箱初始化流程

煙箱入庫前，首先在每一個煙箱底部正中央安裝一個RFID標(biāo)簽，便于煙箱后續(xù)的使用及儲存信息。并對煙箱的內(nèi)外進(jìn)行清潔，按工藝要求裝入指定的煙絲，定時、定量老化煙箱，消除煙箱內(nèi)的雜氣。老化完成后，人工將合格的煙箱用抱車夾放在任意的3 個初始化站臺上，8 s 延時后煙箱通過輸送鏈機(jī)自動運(yùn)行至相對應(yīng)的入庫站臺，每個入庫站臺中間安裝有RFID 讀碼器，空煙箱運(yùn)行至入庫站臺后會自動停下，需人工在操作屏上將煙箱上的箱號寫入RFID 標(biāo)簽里，讀碼器讀寫完成后，煙箱會自動產(chǎn)生入庫任務(wù)進(jìn)出高架庫內(nèi)。

煙箱初始化完成后，系統(tǒng)將每個標(biāo)簽和固定的煙箱進(jìn)行捆綁，并將唯一的數(shù)字存儲在標(biāo)簽內(nèi)標(biāo)記煙箱的號碼，使該煙箱具有唯一性，方便后續(xù)煙箱使用的統(tǒng)計(jì)和管理。RFID 檢測采集裝置如圖1 所示。

圖1 RFID 檢測采集裝置

3.2 煙箱入庫流程

煙絲高架庫的煙絲裝箱入庫流程采用現(xiàn)代化物流與RFID 相結(jié)合的技術(shù)，提高工作效率，減少出錯率。通常情況下，物料在初次入庫時，需要倉庫管理員手動將物料的名稱、數(shù)量等信息錄入到RFID 標(biāo)簽中，再做對應(yīng)的入庫處理，方便物料的入庫和查詢。

而煙絲高架庫的煙絲裝箱入庫系統(tǒng)更加簡潔可靠，只需操作人員在物流WMS 系統(tǒng)上下達(dá)煙絲裝箱入庫計(jì)劃，煙絲將通過裝箱站自動裝箱入庫。操作人員在物流WMS 系統(tǒng)入庫計(jì)劃中根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃選擇“提單”生成計(jì)劃后，系統(tǒng)將自動進(jìn)行煙絲批牌號的對比，對比無誤后煙絲經(jīng)過裝箱站裝入煙箱。裝箱完成后，載有煙絲的煙箱運(yùn)行至RFID 讀碼器時，讀碼器將煙絲的牌號、批次、煙絲重量等信息自動寫入RFID 標(biāo)簽中，寫入成功后煙箱生成入庫任務(wù)。WCS 系統(tǒng)調(diào)度物流鏈機(jī)、穿梭車、堆垛機(jī)等設(shè)備將載有煙絲的煙箱放入系統(tǒng)指定的貨位。煙絲裝箱入庫防差錯功能PLC程序如圖2 所示。

圖2 煙絲裝箱入庫防差錯功能

3.3 煙箱出庫流程

為了跟上黃鶴樓卷煙產(chǎn)品不斷創(chuàng)新的步伐，武漢卷煙廠制絲車間煙絲儲存方式不斷改進(jìn)，在木桶儲絲的基礎(chǔ)上增加箱式儲絲，箱式儲絲不但吸取木桶儲絲的優(yōu)點(diǎn)還方便運(yùn)輸，在增加高架庫和物流系統(tǒng)后，可使箱式儲絲量化生產(chǎn)，滿足生產(chǎn)的需求。

煙絲高架庫的煙絲箱出庫后，由機(jī)器手夾起煙箱自動把煙絲翻入喂料倉中，煙絲經(jīng)喂料倉進(jìn)入喂絲機(jī)后風(fēng)送至卷包機(jī)。煙絲產(chǎn)品的多樣化對煙絲高架庫出庫的牌號批次對比要求就更高，在卷煙制品生產(chǎn)過程中，煙絲的混牌、混批是無法容忍的質(zhì)量事故，為了杜絕這一類質(zhì)量事故的發(fā)生，煙絲高架庫應(yīng)用RFID 技術(shù)和WMS 上位系統(tǒng)對出庫煙絲箱牌號批次進(jìn)行一環(huán)扣一環(huán)的4 重對比，任何一個環(huán)節(jié)對比失敗，煙絲不會流入到下一工序。

3.3.1 生產(chǎn)出庫計(jì)劃與煙絲高架庫庫存對比

煙絲裝箱入庫進(jìn)入高架庫指定的貨位后，煙絲的牌號、批次、箱號及重量等信息都會在WMS 系統(tǒng)中形成庫存，在庫存查詢功能中可查詢到高架庫內(nèi)所有煙絲的詳細(xì)信息。收到生產(chǎn)指令后，在WMS 系統(tǒng)中下達(dá)出庫任務(wù)，出庫的生產(chǎn)計(jì)劃與煙絲高架庫的庫存進(jìn)行牌號批次的對比，對比成功煙箱正常出庫并輸送到指定的站臺，對比失敗煙箱不出庫并在系統(tǒng)主服務(wù)請求中報(bào)警提示。

3.3.2 物流出庫計(jì)劃與煙絲風(fēng)送計(jì)劃對比

煙絲經(jīng)喂料倉進(jìn)入喂絲機(jī)后風(fēng)送至卷包機(jī)，為防止煙絲混牌，此時物流的出庫計(jì)劃需要與煙絲生產(chǎn)計(jì)劃做對比。根據(jù)生產(chǎn)指令下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃后，煙絲的風(fēng)送計(jì)劃會和物流出庫的煙絲進(jìn)行批牌號的對比，對比成功發(fā)送給機(jī)器手抓箱信號，機(jī)器手自動抓箱，送至喂料倉讀碼器處進(jìn)行讀碼。對比失敗機(jī)器手無抓箱動作，生產(chǎn)操作屏?xí)?bào)警煙絲批次牌號對比錯誤提示，相關(guān)操作人員可核對煙絲信息進(jìn)行修改。物流出庫計(jì)劃界面如圖3 所示，風(fēng)口生產(chǎn)計(jì)劃界面如圖4 所示。

圖3 物流出庫計(jì)劃

圖4 風(fēng)口生產(chǎn)計(jì)劃

3.3.3 RFID 標(biāo)簽信息同時與風(fēng)口生產(chǎn)計(jì)劃和物流信息對比

機(jī)器手抓取煙箱后，并不會直接把煙箱里面的煙絲翻入喂料倉里面，而是送至喂料倉讀碼器處進(jìn)行讀碼。每個喂料倉的上方裝有一個RFID 讀碼器，機(jī)器手把煙箱送至喂料倉上方時，將煙箱底部的RFID 芯片對準(zhǔn)讀碼器感應(yīng)，讀碼器讀出的煙絲牌號和批次信息傳輸至PLC 中與風(fēng)口生產(chǎn)計(jì)劃和物流信息同時對比。對比成功機(jī)器手將煙絲翻進(jìn)喂料倉中，對比失敗機(jī)器手將煙箱放置在回庫站臺，生成對比失敗的任務(wù)，煙箱自動回庫并凍結(jié)該煙箱做后續(xù)處理。RFID 此次對比主要防止在煙絲換牌生成時容易出現(xiàn)的誤操作，喂料倉讀碼系統(tǒng)如圖5 所示。

圖5 喂料倉讀碼系統(tǒng)

3.3.4 風(fēng)口送絲計(jì)劃與卷包機(jī)臺生產(chǎn)計(jì)劃對比

以上3 種牌號批次的對比，理論上可以杜絕煙絲的混牌、混批，但是以上所有的計(jì)劃下達(dá)環(huán)節(jié)都是由同一名操作工進(jìn)行操作，存在同時3 處計(jì)劃都下發(fā)錯誤的風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)口送絲計(jì)劃與卷包機(jī)臺生產(chǎn)計(jì)劃的對比是供絲前的最后一道防差錯，喂絲機(jī)內(nèi)的煙絲牌號與卷包機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃完全一致時方可正常供絲，否則喂絲機(jī)的雙向皮帶橋停止運(yùn)行，煙絲無法流入下道工序。煙絲高架庫入庫口如圖6 所示。

圖6 煙絲高架庫入庫口

4 結(jié)束語

武漢卷煙廠煙絲儲存主要為柜式儲絲，隨著2018 年異地技改的完成，添加了箱式儲絲，煙絲高架庫主要用于對箱式儲絲的煙箱進(jìn)行管理。通過分析在煙絲高架庫中應(yīng)用RFID 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化物流。RFID 技術(shù)在提高管理信息化水平的同時，節(jié)約管理成本，提高管理效率，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。