濾棒輸送系統生產能力匹配分析與改進

莫 若，彭 杰

（海南紅塔卷煙有限責任公司 技術改造辦公室，海南 海口 571100）

濾棒輸送系統生產能力匹配分析與改進

莫 若，彭 杰

（海南紅塔卷煙有限責任公司 技術改造辦公室，海南 海口 571100）

針對某卷煙廠易地技術改造后，濾棒輸送系統供給濾棒不能滿足卷接機組生產需求和濾棒周轉不夠靈活等問題，經過對系統設備配置的深入分析和生產能力匹配計算，找出了系統配置的濾棒成型機存在生產能力不足的缺陷。新增一臺濾棒成型機并同時對3套系統設備配置進行調整及相關設備改造，解決了濾棒供給不足的問題，提高了輸送濾棒的靈活性。實測結果表明，系統設備配置均衡合理，運行穩定可靠，各項指標達到設計要求，能滿足生產要求。

濾棒；輸送系統；成型機；卷接機組；簡易卸盤機

1 研究背景

濾棒是卷煙的重要原輔材料。在部分規模較小的卷煙企業，濾棒的儲存及輸送仍采用人工作業模式，即濾棒成型機組與裝盤機對接，將料盤裝滿后人工搬運至緩存區暫存，固化一定時間后再由人工輸送至濾棒發射機的料庫中或與濾棒發射機對接的卸盤機中，最終通過濾棒發射機及發射管道輸送至濾棒接收裝置中。此存儲輸送模式的優點是：使用設備較少，配置較靈活，操作簡單，投資維護成本低。但該模式使用人工進行輸送和搬運，自動化程度低，勞動強度大，采用零散存儲產品信息難以被跟蹤記錄，儲存時占地空間大，盤點困難，不利于生產現場的管理。

隨著卷煙企業對自動化要求的不斷提高，對產品過程控制及產品源頭追溯的不斷加強，人工作業模式已逐漸被卷煙企業淘汰。在中等規模的卷煙企業，一般采用濾棒固化儲存設備將濾棒成型機與發射機連接起來，濾棒在濾棒儲存輸送設備中經過短暫的緩存和固化后再輸送到發射機中。這種對接方式實現了濾棒的自動儲存與輸送，可按模塊化對接來完成多種配置，而且投資適中，占地面積較少，現場干凈、整潔、有序，易于管理。但此種配置的主要問題是：剛性太強，濾棒成型機組與發射機需一一對應或者2臺濾棒成型機對應一臺發射機，難以實現柔性調度；另外，濾棒固化儲存設備儲存量有限，當濾棒成型機與下游卷接機出現故障，會因中間緩存量不夠而相互影響，造成產能嚴重浪費。

在大規模的卷煙企業，大部分采用自動化立體庫來實現濾棒成型機、裝盤機、發射機、卸盤機之間的柔性連接。通過計算機、電控系統進行管理控制，形成一條連續、完整的濾棒成型以及存儲、輸送、供料自動化的生產系統。該模式可實現濾棒自動存儲與輸送，其信息化程度高，可以滿足柔性化生產需要。但該模式投資大，僅立體庫的購置就需要上千萬元，另外維護費用較高，占地空間大。

某卷煙廠易地技術改造后，濾棒車間設備配置采用了與上述第二種基本類似的配置方式。在實際生產過程中，出現了不能滿足車間生產及柔性調度需求的問題。對設備配置進行深入分析和生產能力匹配計算后，將設備配置進行調整并對相關設備進行改造，達到了良好的使用效果，這可為中小型卷煙企業濾棒輸送系統設備配置提供參考。

2 系統存在問題及分析

2.1 系統概況及存在的問題

某卷煙廠易地技術改造工程項目，按年產量30萬大箱進行設計，技術改造完成后當年產量為21.5萬箱，屬于中小型卷煙企業。其中1臺ZL26和1臺ZL26C濾棒成型機與各自相對應的YF27B濾棒發射機，直接通過YF172濾棒固化儲存輸送裝置進行連接，組成2套濾棒輸送系統；2臺KDF2濾棒成型機與1臺YF27B濾棒發射機，通過YF172濾棒固化儲存輸送裝置[1]、YJ35裝盤機、簡易卸盤機組成1套濾棒輸送系統。共3套濾棒輸送系統向10臺ZJ17卷接機組供給濾棒。系統設備平面布置見圖1。

圖1 設備平面布置圖Fig. 1 Equipment plane layout

濾棒輸送系統自建成投產使用以來，主要存在以下問題：

1）濾棒生產供給不能滿足卷接機組生產需求。

2）濾棒生產供給不夠靈活，系統之間不能互為補充。

3）生產第四個品牌濾棒時，只能安排一臺KDF2濾棒成型機生產，從而造成該系統設備配置能力不足，不能保證該系統對應的卷接機組正常生產。

2.2 問題分析及處理

對系統存在的問題進行深入分析和研究，發現影響卷接機組正常生產的原因是濾棒輸送系統生產能力匹配存在缺陷。現就系統生產能力匹配情況分析如下：

1）濾棒成型機組和卷接機分組生產能力計算。

ZJ17卷接機組生產能力為7 000支/min[2]，所用濾棒長度為96 mm，設備為四分切方式。因此，1臺ZJ17卷接機組每分鐘所需濾棒數量為7 000×(1/4) = 1 750（支）。

ZL26C濾棒成型機生產能力為6 000支/min，設備有效作業率95%，因此1臺ZL26C濾棒成型機每分鐘所生產的濾棒數量為6 000×95%=5 700（支）。

ZL26濾棒成型機生產能力為6 000支/min，因質量原因實際生產不超過5 000支/min，有效作業率95%，因此1臺ZL26濾棒成型機每分鐘所生產的濾棒數量為5000×95%=4 750（支）。

KDF2濾棒成型機生產能力為4 000支/min，設備有效作業率80%，因此1臺KDF2濾棒成型機每分鐘所生產的濾棒數量為4000×80%=3 200（支）。提速改造后的KDF2濾棒成型機生產能力為4500支/min，設備有效作業率80%， 因此1臺提速改造后的KDF2濾棒成型機每分鐘生產的濾棒數量為4 500× 80%=3600（支）。

2）濾棒成型機和卷接機組生產能力匹配分析。

1#濾棒輸送系統中，ZL26C濾棒成型機最大生產能力為6 000支/min[3]，實際生產能力為5 700支/min。與ZL26C濾棒成型機對接的4臺ZJ17卷接機組，每分鐘濾棒需求量為1750×4=7000（支）。濾棒供給不能滿足卷接機組生產需求，每分鐘有1300支的濾棒缺口，每年閑置卷接機組生產能力為12.48億支。濾棒成型機與卷接機組生產能力嚴重不匹配，浪費大量能源和卷接機組生產能力。

2#濾棒輸送系統中ZL26濾棒成型機最大生產能力為6000支/min[4]，實際生產能力為4 750支/min。與ZL26濾棒成型機對接的3臺ZJ17卷接機組，每分鐘濾棒需求量為1750×3=5250（支）。濾棒供給不能滿足卷接機組生產需求，每分鐘有500支的濾棒缺口，每年閑置卷接機組生產能力為4.8億支。濾棒成型機與卷接機組生產能力不匹配，浪費了能源和卷接機組生產能力。

3#濾棒輸送系統有2臺KDF2濾棒成型機，其中1臺最大生產能力為4000支/min[5]，實際生產能力為3 200支/min，可通過裝盤機裝盤轉出或直接輸送進入YF172固化儲存輸送裝置；另外1臺提速改造后最大生產能力為4500支/min，實際生產能力為3 600支/min。與2臺KDF2濾棒成型機并聯對接的4臺ZJ17卷接機組，每分鐘濾棒需求量為1 750× 4=7 000（支）。濾棒供給不能滿足卷接機組生產需求，每分鐘有200支的濾棒缺口，每年閑置卷接機組生產能力1.92億支。

3）濾棒成型機和卷接機分組生產能力匹配設計。

濾棒輸送系統中的濾棒成型機和卷接機分組生產能力的匹配情況，決定了系統的生產能力。要合理設計匹配生產能力，必須了解設備技術狀況、原輔料使用情況、對設備的使用和操作能力等。目前沒有統一的能力配套標準，但根據多年來對煙草加工設備及物料配送設計的研究，以及生產實踐的經驗，濾棒成型機的生產能力要比卷接機組大10%～20%才是配套的，小了濾棒供給不足，大了造成濾棒成型機頻繁停機，從而浪費資源。基于此設計思路，并考慮現有的濾棒成型機和卷接機組的生產能力及數量，對3個濾棒輸送系統進行重新設計，具體如下：

1#和3#濾棒輸送系統分別對接4臺卷接機組，每個系統所需濾棒為7 000支/ min；2#濾棒輸送系統對接3臺卷接機組，所需濾棒為5 250支/ min。1#和3#濾棒輸送系統所需配套濾棒成型機生產能力均為7 700～8 400支/ min，2#濾棒輸送系統所需配套濾棒成型機生產能力為5 775～6 300支/ min。考慮到濾棒成型機有2臺KDF2（4 000支/ min和4 500支/ min各1臺）、1臺ZL26（5 000支/ min）和2臺ZL26C（6 000支/ min），因此，1#濾棒輸送系統選用1臺KDF2（4 000支/ min）和1臺ZL26C（6 000支/ min）并聯配套對接，4 000×80%+6 000×95%=8 900（支），雖然大于8 400支/ min，但KDF2濾棒成型機使用年限長久，設備狀況不穩定，停機率高，所以整體上滿足設計要求；2#濾棒輸送系統選用1臺ZL26C濾棒成型機配套對接可滿足要求； 3#濾棒輸送系統選用1臺KDF2（4500支/ min）和1臺ZL26（5 000支/ min）濾棒成型機并聯配套對接，4 500×80%+5 000× 95%=8 350（支），滿足設計要求。

3 系統設備調整及改造

基于原濾棒輸送系統設備配置，并根據上述系統能力匹配設計，對原3套系統配置的濾棒成型機進行調整及設備改造。

3.1 系統設備調整和配置

根據上述系統能力匹配設計，原1#濾棒輸送系統中，1臺ZL26C濾棒成型機不能滿足4臺ZJ17卷接機組生產所需的濾棒供給。因此，從原3#系統中調整1臺KDF2濾棒成型機（4 000支/ min），并聯接到1#系統中，2臺濾棒成型機生產能力滿足生產需求，并可實現系統的動態匹配。調整后1#系統結構圖見圖2。

圖2 調整后1#系統結構圖Fig.2 Structural diagram of adjusted system 1#

原2#濾棒輸送系統中，1臺ZL26濾棒成型機對接3臺ZJ17卷接機組，不能滿足濾棒供給要求。因此，新增1臺ZL26C濾棒成型機替換ZL26濾棒成型機接到2#濾棒輸送系統中，把原有ZL26濾棒成型機調整到對接3#濾棒輸送系統。1臺ZL26C濾棒成型機生產能力能滿足生產需求，并可實現系統的動態匹配。調整后2#系統結構圖見圖3。

圖3 調整后2#系統結構圖Fig.3 Structural diagram of adjusted system 2#

原3#濾棒輸送系統中，2臺KDF2濾棒成型機對接4臺ZJ17卷接機組，不能滿足濾棒供給要求。因此，從原2#濾棒輸送系統中調整ZL26濾棒成型機，與提速改造后的KDF2濾棒成型機一起并聯接到3號濾棒輸送系統中。2臺濾棒成型機生產能力能滿足生產需求，并可實現系統的動態匹配[6]。調整后3#系統結構圖見圖4。

圖4 調整后3#系統結構圖Fig.4 Structural diagram of adjusted system 3#

1#濾棒輸送系統沒有配置濾棒裝盤機，2#系統沒有配置濾棒裝盤機和簡易卸盤機，在生產同品牌或小批量品牌濾棒時，不能裝盤轉出或卸盤輸入，系統之間不能互為補充，不便于生產調度。因此，為解決此問題，利用原有的2臺濾棒裝盤機分別對接1#系統中的KDF2濾棒成型機和2#系統中的ZL26C濾棒成型機，新增1臺簡易卸盤機接入2#系統，并進行了對接安裝改造。

3.2 系統相關設備改造

1#系統的ZL26C和3#系統的ZL26濾棒成型機的電柜原來均為落地安裝在設備的正后面，現其正后面位置均要安裝1臺KDF2濾棒成型機，因此，電柜改造為左側安裝。因濾棒成型機的調整和增加濾棒裝盤機，使濾棒輸送系統中相關設備安裝位置發生了改變，部分連接通道需進行長短改造。系統設備調整改造后平面布置如圖5所示。

圖5 設備調整改造后平面布置圖Fig.5 Layout of the adjusted and transformed equipment

4 設備調整及改造后使用效果

3套濾棒輸送系統經過設備調整改造后交付使用時，進行了為期3d的驗收測試，測試期間，系統每天有效運行時間均超過8 h。現場測試結果表明，濾棒供給滿足卷接機組生產需求，實現了系統的動態匹配，系統設備有效運行率分別是：1#為99.89%，2#為99.86%，3#為99.85%，均超過了設備的驗收標準98%。濾棒成型機生產能力匹配合理，達到設計要求，具體見表1和表2。

表1 濾棒輸送系統驗收測試運行情況Table 1 The filter rod conveying system acceptance test operation

表2 濾棒輸送系統驗收測試運行能力匹配情況Table2 The ability matching of filter rod conveying system acceptance test operation

調整改造后的濾棒輸送系統投入使用5個月來運行情況表明，系統設備配置均衡合理，滿足生產要求，設備運行穩定可靠，使用效果良好。

5 結語

某卷煙廠易地技術改造引進濾棒輸送系統，但系統設備配置存在缺陷，致使不能滿足生產要求，通過對3套濾棒輸送系統配置的濾棒成型機進行調整及相關設備的對接改造，通過使用濾棒成型機、卸盤機、濾棒固化儲存輸送裝置、發射機、簡易卸盤機組成濾棒固化儲存輸送系統，當下游卷接機組處于故障停機時仍可以通過裝盤機將濾棒成型機的產能發揮出來，當濾棒成型機處于故障停機時，可以將儲存的濾棒通過簡易卸盤機經過發射機輸送到下游卷接機組，保證卷接機組正常生產。另外，卷接機組及濾棒成型機的有效作業率較高，而且濾棒成型機的能力略大于下游卷接機組所需的濾棒數量，需要裝盤機儲存和卸盤機輸送的濾棒很少，因此只需少量的人工即可實現，既保證設備可以充分發揮產能，又可以保證現場干凈、整潔、有序。相比于一般的卸盤機，該系統的簡易卸盤機可以節約投資，縮小占地面積。上述設備配置為某卷煙廠解決了系統濾棒供給不足的問題，提高了系統輸送濾棒的靈活性，生產使用更加方便，確保了卷接包生產線的正常生產，同時提高了企業設備的有效作業率。

[1]許昌煙草機械有限責任公司. YF172型濾棒固化儲存輸送系統電控部分使用說明書[M/CD].許昌：許昌煙草機械有限責任公司，2012：1-3. Xuchang Tobacco Machinery Co., Ltd.. Manual for Electronic Control Parts of YF172 Type Filter Rod Storing and Conveying System[M/CD]. Xuchang：Xuchang Tobacco Machinery Co., Ltd.，2012：1-3.

[2]董祥云. YJ17-YJ27卷接機組[M]. 北京：中國科學技術出版社，2001：1-3. Dong Xiangyun. YJ17-YJ27 Cigarette Making Machine[M]. Beijing：China Science and Technology Press，2001：1-3.

[3]許昌煙草機械有限責任公司. ZL26C型纖維濾棒成型機組機械操作手冊[M/CD].許昌：許昌煙草機械有限責任公司，2012：6-7. Xuchang Tobacco Machinery Co., Ltd.. The Mechanical Operation Manual for ZL26C Fiber Filter Rod Forming Machine[M/CD]. Xuchang：Xuchang Tobacco Machinery Co., Ltd.，2012：6-7.

[4] 常德煙草機械有限責任公司. ZL26型纖維濾棒成型機組使用說明書[M/CD]. 常德：常德煙草機械有限責任公司，2007：2-4. Changde Tobacco Machinery Co., Ltd.. Manual for ZL26 Fiber Filter Rod Forming Machine[M/CD]. Changde：Changde Tobacco Machinery Co., Ltd.，2007：2-4.

[5]上海煙草機械有限責任公司. KDF2型纖維濾棒成型機使用說明書[M/CD].上海：上海煙草機械有限責任公司，1996：3-4. Shanghai Tobacco Machinery Co., Ltd.. Instructions for KDF2 Type Fiber Filter Rod Forming Machine[M/CD]. Shanghai：Shanghai Tobacco Machinery Co., Ltd.，1996：3-4.

[6] 周 平. 濾棒自動輸送系統設備配置分析[J]. 煙草科技，2005(9)：16-17. Zhou Ping. Layout Analysis of Automatic Filter Rod Conveying System[J]. Tobacco Science & Technology，2005(9)：16-17.

（責任編輯：鄧光輝）

Analysis and Improvement on Filter Rod Conveying System Production Capacity Matching

Mo Ruo，Peng Jie
（Plant Relocation and Technological Transformation Department Hainan Hongta Cigarette Co., Ltd.，Haikou 571100，China）

In view of the problems of a cigarette factory relocation and technological transformation, which the filter rod conveying system could not meet the filter rod demand of the cigarette making machine and filter rods turnover were inflexible, made a thorough analysis on the system configuration and the production capacity matching calculation, and found that the system configured rod molding machine existed insufficient production capacity. Adding a rod molding machine, adjusting the configuration of equipments in 3 sets of system and modifying related equipments solved the problem of insufficient supply of filter rods and improved the flexibility of filter rods conveying. The measured results show that the system configuration is balanced and reasonable, operates stable and reliable, and all the indicators meet the design requirements. It can meet the production requirements.

filter rod；conveying system；molding machine；cigarette making machine；simple unloading plate machine

TS43

：A

：1673-9833(2014)01-0104-05

2013-09-27

中央企業電動車產業聯盟共性技術基金資助項目（JS-314）

莫 若（1969-），男，海南瓊海人，海南紅塔卷煙有限責任公司工程師，主要研究方向為煙草卷接包裝及物流設備，E-mail：moruo8@163.com

10.3969/j.issn.1673-9833.2014.01.021