文｜四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司成都卷煙廠

趙駿、夏君

本文四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司成都卷煙廠的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)卷煙廠異型規(guī)格卷煙如何實(shí)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格卷煙共線自動(dòng)入庫，從設(shè)備布局、條煙輸送、條煙封箱、箱裝輸送、箱裝分揀、箱裝碼垛入庫等過程環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

隨著卷煙個(gè)性化消費(fèi)需求的增長和卷煙行業(yè)供給側(cè)改革的深入推進(jìn)，以細(xì)支和中支為特點(diǎn)的異型規(guī)格卷煙（簡稱“異型煙”），從最初的幾十種發(fā)展到200多種，異型煙銷量呈現(xiàn)逐年快速增長的趨勢，異型煙市場已成為卷煙企業(yè)的必爭之地。由于異形煙條裝和箱裝的包裝形式、尺寸規(guī)格與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格卷煙（簡稱“標(biāo)準(zhǔn)煙”）存在較大差異，在許多卷煙廠兩者無法實(shí)現(xiàn)共線自動(dòng)入庫。因此，如何實(shí)現(xiàn)異型煙與標(biāo)準(zhǔn)煙共線自動(dòng)入庫，成為卷煙企業(yè)所面臨的共同課題。

一、成都卷煙廠的卷煙規(guī)格及成品入庫瓶頸

成都卷煙廠是四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司核心生產(chǎn)廠，是以細(xì)支、中支和特色產(chǎn)品為主的卷煙生產(chǎn)企業(yè)。近年來，隨著嬌子（寬窄）品牌的高速發(fā)展，成都卷煙廠生產(chǎn)的異型煙已占據(jù)了工廠產(chǎn)量的一半以上。2019年成都卷煙廠主要異型規(guī)格品牌及產(chǎn)量，如表1。各品牌卷煙規(guī)格尺寸，如表2。

表1?2019年成都卷煙主要異型規(guī)格品牌及產(chǎn)量

表2?各品牌卷煙規(guī)格尺寸

從表2可見，異型煙與標(biāo)準(zhǔn)煙在條煙及箱裝尺寸上存在較大差異，最大與最小產(chǎn)品相差幾乎有一倍以上。

成都卷煙廠的成品物流系統(tǒng)建于2004年，其入庫系統(tǒng)是按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的卷煙尺寸要求設(shè)計(jì)建造，異型煙要通過該系統(tǒng)自動(dòng)入庫存在兩個(gè)問題：一是異形煙和標(biāo)準(zhǔn)煙箱裝尺寸差異太大，入庫系統(tǒng)不具備異形煙的條煙輸送、自動(dòng)裝箱、分揀及碼垛能力；二是在異型煙和標(biāo)準(zhǔn)煙同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，面對(duì)不同規(guī)格尺寸的產(chǎn)品，入庫系統(tǒng)不能適應(yīng)多規(guī)格產(chǎn)品同時(shí)共線的入庫功能和能力。

鑒于上述情況，工廠采用了人工入庫與自動(dòng)入庫并存的方式，即標(biāo)準(zhǔn)煙采用自動(dòng)入庫，異型煙采用人工封箱、人工轉(zhuǎn)運(yùn)的方式入庫。這種并存的入庫模式，在初期還能滿足生產(chǎn)要求，但隨著異型煙產(chǎn)量的逐年增大，問題逐漸暴露：1.生產(chǎn)現(xiàn)場人流物流混雜、輔料輸送與成品入庫相互干涉，相互影響，現(xiàn)場管理難度增大；2.現(xiàn)場人機(jī)交叉作業(yè)增多，存在較大的安全隱患；3.現(xiàn)場人工封箱、搬運(yùn)，增加人力成本的同時(shí)，也降低了物流效率；4.人工封箱作業(yè)環(huán)節(jié)缺少了件煙缺條檢測工序，存在較大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

二、成品入庫系統(tǒng)柔性化升級(jí)改造方案

成都卷煙廠工程技術(shù)人員通過對(duì)成品物流現(xiàn)狀的調(diào)研和分析，認(rèn)為要解決以上問題，必須實(shí)現(xiàn)異型煙與標(biāo)準(zhǔn)煙共線自動(dòng)入庫。為此，工程技術(shù)人員大膽采用近年物流系統(tǒng)中的新技術(shù)、新思路，按照“總體規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分步實(shí)施”的原則，對(duì)成品入庫系統(tǒng)進(jìn)行了全面系統(tǒng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)，在不影響生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，用兩年時(shí)間，對(duì)成品入庫系統(tǒng)進(jìn)行了柔性化升級(jí)改造，具體改造方案如下：

1.對(duì)卷包車間設(shè)備布局重新規(guī)劃調(diào)整（如圖1），使車間的人流、物流布局更加合理、順暢。

圖1?重新布局后的卷包車間

由于卷包車間條煙輸送系統(tǒng)左右線分離，包裝機(jī)生產(chǎn)的條煙僅能自動(dòng)輸送至對(duì)應(yīng)封裝箱機(jī)組，不具備全柔性條件，工廠工程技術(shù)人員對(duì)卷包車間設(shè)備布局進(jìn)行了重新規(guī)劃，以規(guī)格集中的原則形成了新的機(jī)群制布局，左線主要生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和94中支，右線生產(chǎn)細(xì)支規(guī)格和小品種，該項(xiàng)調(diào)整使車間整體布局更加合理、更加清晰，也為條煙自動(dòng)輸送、集中封箱撿條奠定了基礎(chǔ)。

2.對(duì)條煙提升及輸送線進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)異型煙的自動(dòng)輸送。

原有條煙提升及輸送系統(tǒng)僅能適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格條煙，細(xì)支規(guī)格條煙由于厚度較薄，在原有輸送系統(tǒng)上頻繁出現(xiàn)傾倒、卡煙的情況。對(duì)原有條煙輸送系統(tǒng)進(jìn)行改造，使細(xì)支規(guī)格卷包機(jī)組生產(chǎn)的條煙能夠自動(dòng)提升后，通過高架輸送帶輸送至相應(yīng)的封裝箱工位，實(shí)現(xiàn)細(xì)支規(guī)格產(chǎn)品的裝箱。改造內(nèi)容如下：

（1）對(duì)原有三條條煙輸送系統(tǒng)進(jìn)行改造，加寬條煙提升機(jī)輸送面的寬度，收窄高位鏈板輸送通道的寬度，使其適應(yīng)細(xì)支煙的條煙高位輸送。

（2）對(duì)裝箱工位的選通下滑通道及橫向收集機(jī)進(jìn)行改造，使其適應(yīng)細(xì)支煙的輸送。

3.在卷包車間封箱區(qū)域設(shè)置條煙集中撿條平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集中封箱、自動(dòng)貼碼的一體化作業(yè)。

條煙通過條煙輸送線后，一般是進(jìn)入封裝箱機(jī)進(jìn)行自動(dòng)封裝，近年來工廠相繼實(shí)施了97規(guī)格、94細(xì)支規(guī)格裝封箱機(jī)的適應(yīng)性改造，實(shí)現(xiàn)了上述產(chǎn)品的自動(dòng)封箱。但對(duì)于部分有特殊要求且不具備自動(dòng)封箱條件的小品種產(chǎn)品，設(shè)置人工集中撿條平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一套半自動(dòng)人工封裝平臺(tái)及對(duì)應(yīng)輥道輸送機(jī)，共設(shè)置四個(gè)人工封箱工位，如圖2、圖3。

圖2?半自動(dòng)人工封裝平臺(tái)及對(duì)應(yīng)輥道輸送機(jī)

圖3?在卷包車間封箱區(qū)域設(shè)置條煙集中撿條平臺(tái)

通過配套的自動(dòng)選通及輸送裝置將對(duì)應(yīng)條煙輸送線上的煙條輸送至手工撿煙作業(yè)平臺(tái)上，進(jìn)行人工裝箱、封箱，滿足四個(gè)品牌的人工封箱需求，封裝好的煙箱可直接放置于軌道輸送線，自動(dòng)打碼后匯入煙箱輸送線，通過提升機(jī)進(jìn)入成品庫二樓進(jìn)行碼垛，避免了在包裝設(shè)備現(xiàn)場封箱帶來的一系列問題，也降低了人工轉(zhuǎn)運(yùn)成本。

4.箱裝卷煙輸送系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)異型煙和標(biāo)準(zhǔn)煙的共線輸送。

箱裝件煙輸送系統(tǒng)是成品入庫物流的主通道，在其前端的條煙輸送及條煙封箱對(duì)應(yīng)的還是單規(guī)格生產(chǎn)的情況，僅需對(duì)其進(jìn)行單一適應(yīng)性改造，而從件煙輸送開始，整套系統(tǒng)就面臨多規(guī)格件煙匯集同時(shí)輸送的問題，為此主要進(jìn)行了四個(gè)方面的設(shè)計(jì)及改造，一是在封裝機(jī)出口設(shè)計(jì)了件煙轉(zhuǎn)向裝置，對(duì)細(xì)支規(guī)格的件煙進(jìn)行轉(zhuǎn)向處理，使其輸送方式與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格產(chǎn)品保持一致，便于后續(xù)分揀和碼垛；二是改造了大量斜滾筒和帶滑輪的圍擋，在輸送過程中對(duì)件煙姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使尺寸差異大的件煙在輸送過程中也能基本保持單邊位置一致；三是對(duì)原有輸送線緩存、積放功能進(jìn)行了擴(kuò)充和細(xì)化；四是對(duì)件煙提升機(jī)進(jìn)行了調(diào)整，使其能夠適應(yīng)所有規(guī)格。煙箱轉(zhuǎn)向裝置，如圖4。共線輸送，如圖5。

圖4?煙箱轉(zhuǎn)向裝置

圖5?共線輸送

5.箱裝卷煙分揀系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)異型煙和標(biāo)準(zhǔn)煙的共線分揀。

箱裝件煙分揀系統(tǒng)，根據(jù)件煙品牌，對(duì)件煙進(jìn)行分揀，將其送入對(duì)應(yīng)的碼垛工位。原有系統(tǒng)采用的條碼識(shí)別和掃推式分揀方式，僅適用于煙箱尺寸固定、煙箱條碼位置相對(duì)一致的情況，面對(duì)多品規(guī)同時(shí)分揀的需求則顯得無能為力。為此，項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同規(guī)格煙箱的條碼位置，在不同角度安裝條碼閱讀器實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有規(guī)格煙箱條碼的識(shí)別，解決了異型煙由于條碼位置不固定不能掃描的問題（如圖6）。將入庫分揀由掃推式改為彈出輪式，使入庫系統(tǒng)的分揀能力由13箱∕分鐘提升到20箱∕分鐘以上，解決了不同規(guī)格煙箱的分揀問題。

圖6?在不同角度安裝條碼閱讀器可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有規(guī)格煙箱條碼的識(shí)別

6.機(jī)器人自動(dòng)碼垛系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)異型煙和標(biāo)準(zhǔn)煙的共線碼垛入庫。

自動(dòng)碼垛系統(tǒng)主要由碼垛工位和碼垛機(jī)器人構(gòu)成，碼垛工位主要作用是將煙箱位置固定，原有系統(tǒng)為單工位，僅適用于標(biāo)準(zhǔn)煙箱，為解決這一問題，工程技術(shù)人員對(duì)碼垛工位采用了雙工位設(shè)計(jì)，一個(gè)工位用于標(biāo)準(zhǔn)煙箱，一個(gè)工位用于異型煙箱，避免了由于煙箱尺寸差異帶來的定位不準(zhǔn)問題，同時(shí)對(duì)碼垛機(jī)器人的夾具進(jìn)行了改造，原有夾具為吸盤式，使用了16個(gè)負(fù)壓吸盤，由于不同規(guī)格件煙的吸取面不一致，會(huì)導(dǎo)致吸盤空吸的情況發(fā)生，使其不能同時(shí)適應(yīng)不同規(guī)格件煙。新的夾具采用了大面積真空吸盤，其自帶真空發(fā)生器，能夠快速建立真空并吸起件箱。夾具上裝有4個(gè)真空檢測開關(guān)，真空數(shù)顯開關(guān)能靈敏檢測吸盤內(nèi)腔的真空度，并以數(shù)字形式顯示出來，方便現(xiàn)場的觀察，并可以多種方式設(shè)定輸出方式，在件箱抓取時(shí)，當(dāng)真空度達(dá)到設(shè)定的且滿足安全抓起需要的值時(shí)，輸出信號(hào)給機(jī)器人抓取件箱；在件箱的搬運(yùn)過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)真空度，如發(fā)生掉箱或真空故障，向機(jī)器人發(fā)送報(bào)警。一種大面積真空吸盤夾具，其吸力幾乎不受吸取物面積影響，從而實(shí)現(xiàn)了碼垛系統(tǒng)的升級(jí)改造。圖7為標(biāo)準(zhǔn)煙碼垛形式。圖8為異型煙碼垛形式。圖9和圖10為機(jī)器人夾具。

圖7?標(biāo)準(zhǔn)煙碼垛形式

圖8?異型煙碼垛形式

圖9?機(jī)器人夾具

三、結(jié)語

成都卷煙廠通過以上成品入庫系統(tǒng)柔性化改造，實(shí)現(xiàn)了異型煙與標(biāo)準(zhǔn)煙的共線自動(dòng)入庫，杜絕了車間的現(xiàn)場撿條，極大改善了卷包車間現(xiàn)場物流狀態(tài)，降低了物流成本，減少了安全質(zhì)量方面的風(fēng)險(xiǎn)，提升了工廠形象。該改造的案例成功實(shí)施，對(duì)行業(yè)內(nèi)其他工廠具有積極的借鑒意義。