異型規格卷煙與標準規格卷煙共線自動入庫解決方案

隨著卷煙個性化消費需求的增長和卷煙行業供給側改革的深入推進，以細支和中支為特點的異型規格卷煙（簡稱“異型煙”），從最初的幾十種發展到200多種，異型煙銷量呈現逐年快速增長的趨勢，異型煙市場已成為卷煙企業的必爭之地。由于異形煙條裝和箱裝的包裝形式、尺寸規格與傳統標準規格卷煙（簡稱“標準煙”）存在較大差異，在許多卷煙廠兩者無法實現共線自動入庫。因此，如何實現異型煙與標準煙共線自動入庫，成為卷煙企業所面臨的共同課題。

一、成都卷煙廠的卷煙規格及成品入庫瓶頸

成都卷煙廠是四川中煙工業有限責任公司核心生產廠，是以細支、中支和特色產品為主的卷煙生產企業。近年來，隨著嬌子（寬窄）品牌的高速發展，成都卷煙廠生產的異型煙已占據了工廠產量的一半以上。2019年成都卷煙廠主要異型規格品牌及產量，如表1。各品牌卷煙規格尺寸，如表2。

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

成都卷煙廠的成品物流系統建于2004年，其入庫系統是按標準規格的卷煙尺寸要求設計建造，異型煙要通過該系統自動入庫存在兩個問題：一是異形煙和標準煙箱裝尺寸差異太大，入庫系統不具備異形煙的條煙輸送、自動裝箱、分揀及碼垛能力；二是在異型煙和標準煙同時生產時，面對不同規格尺寸的產品，入庫系統不能適應多規格產品同時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入庫并存的方式，即標準煙采用自動入庫，異型煙采用人工封箱、人工轉運的方式入庫。這種并存的入庫模式，在初期還能滿足生產要求，但隨著異型煙產量的逐年增大，問題逐漸暴露：1.生產現場人流物流混雜、輔料輸送與成品入庫相互干涉，相互影響，現場管理難度增大；2.現場人機交叉作業增多，存在較大的安全隱患；3.現場人工封箱、搬運，增加人力成本的同時，也降低了物流效率；4.人工封箱作業環節缺少了件煙缺條檢測工序，存在較大的質量風險。

表1 2019年成都卷煙主要異型規格品牌及產量

表2 各品牌卷煙規格尺寸

二、成品入庫系統柔性化升級改造方案

成都卷煙廠工程技術人員通過對成品物流現狀的調研和分析，認為要解決以上問題，必須實現異型煙與標準煙共線自動入庫。為此，工程技術人員大膽采用近年物流系統中的新技術、新思路，按照“總體規劃、系統設計、分步實施”的原則，對成品入庫系統進行了全面系統地規劃設計，在不影響生產的基礎上，用兩年時間，對成品入庫系統進行了柔性化升級改造，具體改造方案如下：

成都卷煙廠通過對成品入庫系統柔性化改造，實現了異型煙與標準煙的共線自動入庫，杜絕了車間的現場撿條，極大改善了卷包車間現場物流狀態，降低了物流成本，減少了安全質量方面的風險，提升了工廠形象。

1.對卷包車間設備布局重新規劃調整（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

圖2 半自動人工封裝平臺及對應輥道輸送機

圖3 在卷包車間封箱區域設置條煙集中撿條平臺

由于卷包車間條煙輸送系統左右線分離，包裝機生產的條煙僅能自動輸送至對應封裝箱機組，不具備全柔性條件，工廠工程技術人員對卷包車間設備布局進行了重新規劃，以規格集中的原則形成了新的機群制布局，左線主要生產標準規格和94中支，右線生產細支規格和小品種，該項調整使車間整體布局更加合理、更加清晰，也為條煙自動輸送、集中封箱撿條奠定了基礎。

2.對條煙提升及輸送線進行改造，實現異型煙的自動輸送。

原有條煙提升及輸送系統僅能適應標準規格條煙，細支規格條煙由于厚度較薄，在原有輸送系統上頻繁出現傾倒、卡煙的情況。對原有條煙輸送系統進行改造，使細支規格卷包機組生產的條煙能夠自動提升后，通過高架輸送帶輸送至相應的封裝箱工位，實現細支規格產品的裝箱。改造內容如下：

（1）對原有三條條煙輸送系統進行改造，加寬條煙提升機輸送面的寬度，收窄高位鏈板輸送通道的寬度，使其適應細支煙的條煙高位輸送。

（2）對裝箱工位的選通下滑通道及橫向收集機進行改造，使其適應細支煙的輸送。

3.在卷包車間封箱區域設置條煙集中撿條平臺，實現集中封箱、自動貼碼的一體化作業。

條煙通過條煙輸送線后，一般是進入封裝箱機進行自動封裝，近年來工廠相繼實施了97規格、94細支規格裝封箱機的適應性改造，實現了上述產品的自動封箱。但對于部分有特殊要求且不具備自動封箱條件的小品種產品，設置人工集中撿條平臺，設計了一套半自動人工封裝平臺及對應輥道輸送機，共設置四個人工封箱工位，如圖2、圖3。通過配套的自動選通及輸送裝置將對應條煙輸送線上的煙條輸送至手工撿煙作業平臺上，進行人工裝箱、封箱，滿足四個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，自動打碼后匯入煙箱輸送線，通過提升機進入成品庫二樓進行碼垛，避免了在包裝設備現場封箱帶來的一系列問題，也降低了人工轉運成本。

4.箱裝卷煙輸送系統改造，實現異型煙和標準煙的共線輸送。

箱裝件煙輸送系統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應的還是單規格生產的情況，僅需對其進行單一適應性改造，而從件煙輸送開始，整套系統就面臨多規格件煙匯集同時輸送的問題，為此主要進行了四個方面的設計及改造，一是在封裝機出口設計了件煙轉向裝置，對細支規格的件煙進行轉向處理，使其輸送方式與標準規格產品保持一致，便于后續分揀和碼垛；二是改造了大量斜滾筒和帶滑輪的圍擋，在輸送過程中對件煙姿態進行調整，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；三是對原有輸送線緩存、積放功能進行了擴充和細化；四是對件煙提升機進行了調整，使其能夠適應所有規格。煙箱轉向裝置，如圖4。共線輸送，如圖5。

圖4 煙箱轉向裝置

圖5 共線輸送

5.箱裝卷煙分揀系統的改造，實現異型煙和標準煙的共線分揀。

圖6 在不同角度安裝條碼閱讀器可實現對所有規格煙箱條碼的識別

箱裝件煙分揀系統，根據件煙品牌，對件煙進行分揀，將其送入對應的碼垛工位。原有系統采用的條碼識別和掃推式分揀方式，僅適用于煙箱尺寸固定、煙箱條碼位置相對一致的情況，面對多品規同時分揀的需求則顯得無能為力。為此，項目設計人員根據不同規格煙箱的條碼位置，在不同角度安裝條碼閱讀器實現了對所有規格煙箱條碼的識別，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，解決了不同規格煙箱的分揀問題。

6.機器人自動碼垛系統改造，實現異型煙和標準煙的共線碼垛入庫。

自動碼垛系統主要由碼垛工位和碼垛機器人構成，碼垛工位主要作用是將煙箱位置固定，原有系統為單工位，僅適用于標準煙箱，為解決這一問題，工程技術人員對碼垛工位采用了雙工位設計，一個工位用于標準煙箱，一個工位用于異型煙箱，避免了由于煙箱尺寸差異帶來的定位不準問題，同時對碼垛機器人的夾具進行了改造，原有夾具為吸盤式，使用了16個負壓吸盤，由于不同規格件煙的吸取面不一致，會導致吸盤空吸的情況發生，使其不能同時適應不同規格件煙。新的夾具采用了大面積真空吸盤，其自帶真空發生器，能夠快速建立真空并吸起件箱。夾具上裝有4個真空檢測開關，真空數顯開關能靈敏檢測吸盤內腔的真空度，并以數字形式顯示出來，方便現場的觀察，并可以多種方式設定輸出方式，在件箱抓取時，當真空度達到設定的且滿足安全抓起需要的值時，輸出信號給機器人抓取件箱；在件箱的搬運過程中，實時監測系統真空度，如發生掉箱或真空故障，向機器人發送報警。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，從而實現了碼垛系統的升級改造。圖7為標準煙碼垛形式。圖8為異型煙碼垛形式。圖9和圖10為機器人夾具。

圖7 標準煙碼垛形式

圖8 異型煙碼垛形式

圖9 機器人夾具

三、結語

成都卷煙廠通過以上成品入庫系統柔性化改造，實現了異型煙與標準煙的共線自動入庫，杜絕了車間的現場撿條，極大改善了卷包車間現場物流狀態，降低了物流成本，減少了安全質量方面的風險，提升了工廠形象。該改造的案例成功實施，對行業內其他工廠具有積極的借鑒意義。