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      卷煙全品規(guī)自動分揀解決方案分析

      2022-05-11 08:59:56陳向輝
      物流技術與應用 2022年3期
      關鍵詞:細支開箱備貨

      文/陳向輝

      國內煙草商業(yè)物流配送中心多數(shù)為十年前規(guī)劃建設,隨著近年來卷煙銷量的不斷增加,同時卷煙銷售品種及異型煙所占比例不斷上升,現(xiàn)有分揀設備無法支撐卷煙全品規(guī)投放,無法有效滿足消費者個性化、多樣化的需求。針對以上問題,亟待引入創(chuàng)新技術方案對配送中心進行改造。本文以唐山市公司卷煙物流配送中心技改項目為例,介紹了全品規(guī)自動分揀解決方案的實現(xiàn)方法與技術創(chuàng)新點。

      一、改造必要性

      唐山市公司卷煙物流配送中心于2008年5月施工,2009年11月投入使用。承擔著全市卷煙的倉儲、分揀、配送任務。倉儲區(qū),采用自動化立體高架庫存儲模式,分為3條巷道,9層73列貨架,高21米,縱深87米,有3942個托盤位,最大儲量為11.6萬件。備貨區(qū),占地700平方米,采用吊裝式重力貨架設計,共有44個倉道,其中3個是混合倉道,每個倉道能存儲卷煙35件,件煙庫最大存儲能力為1540件,日均容納常規(guī)煙約為80~90種。分揀區(qū),原有3條半自動全品規(guī)分揀線,單條分揀線綜合效率12000條/小時左右。

      該配送中心改造升級的必要性體現(xiàn)在四個方面:

      1.設備老化,故障多發(fā)

      高架庫運行12年,未進行任何改造升級,堆垛機、穿梭車、輸送機等設備故障頻發(fā),軌道磨損嚴重,停位故障較多,大大降低了設備的運行效率,進而影響出入庫效率。

      2.全品規(guī)分揀改造不徹底、不全面

      3條半自動分揀線雖然實現(xiàn)了全品規(guī)分揀包裝,但主要是基于老線改造實現(xiàn)的,存在煙倉配備不夠、分布不合理、適應銷售結構變化能力較差、作業(yè)環(huán)節(jié)復雜、沒有形成統(tǒng)一的系統(tǒng)等問題,導致用人過多,加之主線老化嚴重,補貨小車、煙倉、主線故障頻發(fā),分揀效率不夠穩(wěn)定,波動較大。隨著卷煙銷量的不斷增加及供給側改革的不斷深入,卷煙銷售品種及異型煙所占比例將進一步增加,現(xiàn)有分揀設備無法支撐卷煙全品規(guī)投放,無法有效滿足消費者個性化、多樣化的需求,嚴重制約了卷煙經(jīng)營的新需求。

      3.備貨模式不匹配,無異型煙備貨補貨系統(tǒng)

      全品規(guī)分揀改造前,備貨環(huán)節(jié)與分揀模式已不匹配,常規(guī)煙備貨設有44個倉道的件煙庫,異型煙備貨仍需集中時間備貨,采用人工操作出庫、人工分揀領用掃碼等作業(yè),存在備貨差錯率高、掃碼不準確等情況。而且由于異型煙占比較高,分揀量較大,分揀區(qū)需存放過多的異型煙,現(xiàn)場混亂,易出現(xiàn)分揀差錯。受異型煙分揀待分區(qū)場地限制,部分異型煙仍需存放在待分區(qū)以外,需在分揀過程中人工往返搬運。因此,異型煙備貨需專門設置6人備貨組進行異型煙備貨作業(yè)、2人出庫分揀領用掃碼作業(yè)和3人分揀過程中補貨作業(yè),人員需求多,搬運作業(yè)量大。

      圖1 改造后的配送中心效果圖

      圖2 備貨道

      圖3 件煙多穿庫

      圖4 分揀線布置

      4.自動化程度較低

      改造前,入庫作業(yè)采用的是人工碼垛入庫方式;出庫作業(yè)采用的是人工拆盤出庫方式;開箱補貨采用的是人工開箱補貨方式。

      二、改造內容

      該項目技改方案主要包括以下方面:

      1.倉儲區(qū)改造

      (1)新增自動拆碼盤裝置,更新堆垛機,提升自動化水平;

      (2)適當增加備貨道,增加大品規(guī)標準煙、細支煙、中支煙、短支煙的備貨量,滿足后續(xù)全品規(guī)分揀的需求;

      (3)建立儲分一體系統(tǒng)的多穿庫,具備小品規(guī)卷煙及異型煙的自動備貨功能,實現(xiàn)全品規(guī)卷煙的自動備貨。

      2.分揀線改造

      對原有聯(lián)合工房分揀區(qū)進行改造,建設2條可適應全品規(guī)分揀的高速分揀線,單線實際分揀效率達到25000條/小時。

      3.相關輔助配套設備設施建設

      為保證升級改造后的分揀設備性能及運行穩(wěn)定性,對相關的強、弱電線路進行梳理,針對網(wǎng)絡傳輸進行重新規(guī)劃;根據(jù)新增分揀設備的用氣要求對氣動管路進行改造,保證設備安裝調試期間分揀順利進行;對現(xiàn)有重力式備貨架電控及調度系統(tǒng)進行升級更換,實現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)一性。

      4.信息系統(tǒng)建設

      建立起一套與分揀系統(tǒng)配套的信息化、數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡化、可視化、柔性化的信息系統(tǒng),為實現(xiàn)與全省統(tǒng)一建設的智慧物流平臺對接做好前期準備工作。

      本次改造項目從卷煙入庫到發(fā)貨各環(huán)節(jié)都能夠實現(xiàn)全品規(guī)卷煙處理,特別是提供了完整的全品規(guī)卷煙共線高速自動分揀解決方案,符合中煙發(fā)展戰(zhàn)略,具有行業(yè)示范推廣意義。

      三、實現(xiàn)全品規(guī)分揀改造措施及特點

      分揀系統(tǒng)是該技改項目的重中之重。本次改造提供了完整的全品規(guī)解決方案,從卷煙入庫到發(fā)貨各環(huán)節(jié)都能夠實現(xiàn)全品規(guī)卷煙處理。各區(qū)域全品規(guī)處理改造措施如下:

      1.入庫區(qū)

      采用自動碼盤+人工碼盤相結合的方式,用于標準煙和部分細支煙、中支煙和短支煙碼盤,小品規(guī)卷煙及異型煙通過人工碼盤入庫,實現(xiàn)了全品規(guī)卷煙自動碼盤入庫。

      2.出庫區(qū)

      采用自動拆盤+人工拆盤相結合的方式,用于標準煙和部分細支煙、中支煙和短支煙拆盤,小品規(guī)卷煙及異型煙通過人工拆盤出庫,實現(xiàn)了全品規(guī)卷煙自動拆盤出庫。

      3.儲分一體區(qū)

      采用備貨道+多穿庫模式,備貨道負責標準煙、細支煙中銷量較大的品規(guī)備貨,多穿庫采用寬度可調多層穿梭車,負責小品規(guī)卷煙及異型煙的備貨,實現(xiàn)了全品規(guī)卷煙自動備貨。

      圖5 條煙臥式分揀機

      圖7 條煙皮帶線

      4.分揀區(qū)

      配置了2條全品規(guī)分揀線,單線實際分揀能力≥25000條/小時。全品規(guī)分揀線包含完整的全品規(guī)解決方案,采用自動開箱機系統(tǒng)、條煙補貨小車、條煙臥式分揀機、條煙立式分揀機、全品規(guī)自動包裝機,實現(xiàn)標準煙、短支煙、細支煙和中支煙共線開箱、共線補貨、全品規(guī)共線分揀、在線自動打碼、自動合單、自動包裝、自動貼標。同時,充分考慮現(xiàn)有分揀場地實際情況,通過搭建平臺的方式,將臥式機置于平臺上方,立式機、包裝機置于平臺下方,提高空間利用率。系統(tǒng)采用多層子線并行分揀的方式,可以按訂單實現(xiàn)多品種、多頻次、小批量的分揀,并實現(xiàn)在線自動合單、自動打碼、自動包裝、自動貼標的功能。

      圖8 全品規(guī)劃箱機

      圖9 細支煙、中支煙開箱機

      圖10 全品規(guī)卷煙包裝機

      5.劃、開箱環(huán)節(jié)

      分揀線配置的自動劃箱機與自動開箱機具備兼容功能,可滿足標準煙、細支煙、短支煙、中支煙等大品規(guī)卷煙的自動開箱需求。其余小品規(guī)卷煙及異型煙在鋼平臺下方的立式煙倉分揀,由人工完成開箱補貨作業(yè)。

      6.包裝環(huán)節(jié)

      每臺包裝機包含2個入口(1個入口采用自動翻板堆疊,1個入口采用推桿自動堆疊),采用了預堆疊合單策略,即一個通道采取翻板疊煙的方式自動堆疊標準煙、細支煙,另一個通道采取推桿自動疊煙的方式自動堆疊中支煙、短支煙和異型煙。臥式機分揀的標準煙和細支煙經(jīng)打碼后,由鋼平臺上輸送至下層分揀線進入包裝機標翻板疊煙工位;臥式機分揀的中支煙和短支煙經(jīng)打碼后,由鋼平臺上輸送至下層分揀線側堆疊煙工位。從而實現(xiàn)全品規(guī)卷煙共線分揀、獨立堆疊、在線合單包裝的分揀需求,減少設備重復投資,降低項目建設成本。基本實現(xiàn)零售戶所訂卷煙“一包煙”包裝。

      本次改造通過應用成熟的條煙分揀技術,建立了一個數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡化、可視化、柔性化的智能分揀系統(tǒng),在保證分揀差錯率、破損率符合行業(yè)要求的前提下,整合分揀設備資源,將分揀效率提升到50000條/小時(2條全品規(guī)分揀線),提高分揀設備利用率和效率,提升分揀準確性,極大降低工人勞動強度,減少分揀用工數(shù),解決設備老化、設備配置與品規(guī)增長不匹配等問題,使作業(yè)現(xiàn)場清晰、簡潔、有序、高效。

      四、技術創(chuàng)新點

      (1)全品規(guī)總體方案設計創(chuàng)新

      該方案借助大數(shù)據(jù)分析,研究異型煙與標準煙的特征差異與共性特征,不同卷煙混包的虛擬垛形設計,全品規(guī)共線分揀效率影響與補償技術,共線分揀對裝備技術創(chuàng)新的需求等。在大量研究計算及仿真評估驗證的基礎上,確定了最終解決方案。該方案保證了分揀系統(tǒng)、備貨系統(tǒng)和出入庫系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)均能夠實現(xiàn)全品規(guī)卷煙共線自動化處理,且保證效率不受影響。

      (2)提高備貨能力與兼容設計

      采用備貨道+多穿庫的備貨模式,備貨道負責標準煙、細支煙中銷量較大的品規(guī)備貨,多穿庫采用寬度可調多層穿梭車,負責小品規(guī)卷煙及異型煙的備貨。該模式實現(xiàn)了全品規(guī)卷煙的自動備貨功能。補貨時,從備貨系統(tǒng)出口提前分道,為每條分揀線都設置獨立的補貨線,補貨線之間互不牽扯,大大提高了補貨的能力。

      (3)全品規(guī)智能卷煙補貨小車創(chuàng)新

      兼容標準煙、細支煙、短支煙、中支煙等大品規(guī)卷煙補貨小車需要解決不同品規(guī)卷煙的感知判斷,根據(jù)感知信息自動調整垛煙夾持位置、補煙停車位置及相關機構的自適應動作,還要具備自診斷與異常處理能力。另外,小車采用條碼行走定位,不僅可實現(xiàn)小車與煙倉準確對位,還可實現(xiàn)一線多車,鄰車交叉協(xié)同補貨,使補貨一組小車都能發(fā)揮到最佳效能。與之前的每個小車對應固定補貨煙倉相比,不僅補貨能力提升幅度很大,還降低了某臺車發(fā)生故障時對系統(tǒng)的影響風險。

      (4)全品規(guī)智能開箱系統(tǒng)創(chuàng)新

      分揀線配置的自動劃箱機與自動開箱機具備兼容功能,可根據(jù)系統(tǒng)信息自動調整開箱位置及相關機構的自適應動作,滿足標準煙、細支煙、短支煙、中支煙等大品規(guī)卷煙的自動開箱需求。

      (5)提高自動化程度,減少用工

      改造完成后出入庫區(qū)、備貨區(qū)、分揀區(qū)均實現(xiàn)了全品規(guī)卷煙的自動處理,自動化程度的提升有效減少了作業(yè)人員數(shù)量。

      (6)系統(tǒng)的人性化設計

      分揀系統(tǒng)人員崗位配置合理,人員分工明確。分揀系統(tǒng)設備配置和崗位設置均充分考慮到人機有機結合,既考慮到系統(tǒng)的先進性,又考慮到系統(tǒng)的實用性和經(jīng)濟性,同時還考慮到人員操作的方便性和難易程度。此外,還考慮到人員的安全防護措施,系統(tǒng)操作和維護的便利性,以及設備運行的安全性。

      (7)系統(tǒng)診斷及糾錯技術

      本方案通過系統(tǒng)設計及強大的軟件診斷及糾錯技術,能及時復核環(huán)節(jié)之間交接的準確性,讓局部故障及時發(fā)現(xiàn),快速解決,保障系統(tǒng)效率和準確率。

      本次改造通過應用成熟的條煙分揀技術,建立了一個數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡化、可視化、柔性化的智能分揀系統(tǒng),在保證分揀差錯率、破損率符合行業(yè)要求的前提下,整合分揀設備資源,將分揀效率提升到50000條/小時。

      五、行業(yè)借鑒意義

      (1)卷煙全品規(guī)共線高速自動分揀開創(chuàng)了卷煙物流分揀領域的新模式,符合中煙發(fā)展戰(zhàn)略,具有示范推廣意義。

      圖11 智能卷煙補貨小車

      近年來,中支卷煙品類熱度持續(xù)升溫,市場規(guī)??焖贁U張,產品形態(tài)不斷豐富。發(fā)展中支卷煙是促進卷煙品牌建設,提高我國卷煙核心競爭力的重要舉措??梢灶A見未來幾年,中支卷煙升級創(chuàng)新將作為推動中式卷煙發(fā)展新的增長點,實現(xiàn)中支卷煙創(chuàng)新升級已經(jīng)迫在眉睫。

      (2)總體解決方案及多項關鍵技術的突破對行業(yè)卷煙分揀技術發(fā)展奠定了基礎,對支撐卷煙高速發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

      異型煙條煙因外形多樣,造成與普通標煙分揀機不兼容,煙姿控制難,上打碼方式不適應,全品規(guī)卷煙共線自動開箱,保證25000條/小時的分揀效率等一系列技術難題需要突破。為了達到這一目標,首先是做好全品規(guī)分揀總體技術方案,從頂層設計上保證方案先進合理高效,優(yōu)化總體工藝流程方案和系統(tǒng)集成方案,達到事半功倍的效果。通過柔性自動開箱系統(tǒng)、智能條煙兼容補貨小車、全品規(guī)智能開箱系統(tǒng)、柔性臥式分揀機、復合包裝機等多項技術攻關和裝備創(chuàng)新升級,實現(xiàn)了全品規(guī)卷煙共線開箱、共線補貨、共線分揀、在線打碼、在線自動合單、自動合包、自動貼標的系統(tǒng)功能要求。

      (3)節(jié)能降耗效果明顯,實現(xiàn)綠色物流理念。

      在系統(tǒng)設計上,尋求效率和能耗的最佳平衡。通過對物流動線的優(yōu)化,使其更順暢簡潔,避免了不必要的等待和無效搬運,提高了件煙備貨效率。

      通過輸送線積放段控制設計,不僅解決了件煙緩存和柔性輸送功能,還實現(xiàn)了任意積放段閑時自動休眠節(jié)電的效果。驅動機電元件盡可能采用節(jié)能型,多方面降低電能消耗。

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