細支煙與標準煙共線分揀模式的研究與應用

管忠 高欽樂 崔曉云 張國華/文

細支煙與標準煙共線分揀模式的研究與應用

管忠1高欽樂2崔曉云2張國華3/文

當前卷煙分揀和包裝線主要是針對標準煙設計，在細支煙及其他異型卷煙的分揀方面存在不足。本文主要結合鄭州卷煙配送中心的實踐經驗，對細支煙和標準煙的共線合單智能化包裝系統進行了介紹：采用共線分揀的思路，改進分揀機，真空吸附輸送，標準煙和細支煙組合堆垛，優化碼垛，圖像識別存檔，最后熱收縮膜包裝。該項目利用原來設備，不增加占地面積，大大提高了細支煙的分揀效率，并可減輕勞動強度，減少差錯，實現降本增效，極具示范效應和推廣價值。

細支煙、異型煙、共線分揀、物流自動化、包裝

近幾年，異型煙產銷量異軍突起，細支煙占了其中絕大部分，為煙草行業稅利持續增長作出很大貢獻。在卷煙銷量下滑背景下，開拓細支煙及其他異型卷煙市場是煙草行業增銷量、保增長的關鍵所在。國家煙草專賣局已將異型煙，特別是細支煙的發展放到了非常重要的地位，提出要更加注重異型卷煙生產自動化、包裝自動化、分揀自動化。

當前卷煙分揀和包裝線主要是針對標準煙設計。而傳統的卷煙分揀線在卷煙的分揀通道寬窄、打碼及包裝形制等方面和異型煙不同，無法對異型煙進行分揀。所以，異型煙的分揀已經成為煙草行業發展亟需解決的難題。各地都在探索細支煙分揀和包裝的新思路，其中鄭州卷煙配送中心的細支煙和標準煙的共線合單智能化包裝系統的研制成功讓人振奮，找到了一條以較小代價改造舊分揀線的成功路徑。

一、關于細支煙分揀的模式研究

細支煙分揀無論從國際還是國內都屬于新興事物，其分揀方式理論上沒有成熟的研究，實踐中尚處于摸索階段。

圖1：機械手抓取式分揀

通過在EBSCO、Springer、Emerald三大外文數據庫中用“abnormal smoking/ cigarette”、 “fine smoking/ cigarette”、“sorting”、“packing”等相關英文關鍵詞進行匹配搜索，未發現有與本項目直接相關的文獻資料。

與本項目最為接近的文獻僅有一篇，即：細支煙、標準煙聯合分揀系統。該文獻涉及了能夠對標準煙和細支煙進行聯合分揀和裹膜包裝，但不同的是，該文獻對標準煙和細支煙的包裝為獨立形式。而本項目通過高速攝像機進行圖像識別，經計算軟件優化碼垛垛型，實現細支煙和標準煙的共線包裝，并針對細支煙設置真空吸附輸送帶，以實現對細支煙之間的間距定位、煙姿的保持等處理，與該文獻所載內容大不相同。其它的一般相關文獻主要側重于細支煙、標準煙兩用過濾嘴和激光打碼設備的研究，與本項目無關。

二、細支煙分揀的傳統方式

1.人工分揀

從全國來看，傳統的異型煙分揀主要采取純手工或電子標簽輔助人工分揀、整理、包裝的模式，但其勞動強度大、工作效率低。以鄭州卷煙配送中心為例：一條分揀線需分揀人員23人，3000條/小時。為了完成分揀任務，需要員工加8小時夜班，也只能完成近40000條/天的分揀任務（考慮到訪銷時間，分揀線從下午才能開始工作）。因此，隨著異型煙分揀任務量逐年劇增，人工投入大、分揀效率低、差錯率高等瓶頸問題進一步凸顯。

2.細支煙分揀線

有一些地方（比如沈陽）采用了細支煙單獨的分揀線，這解決了細支煙分揀的問題，但也帶來了新問題。卷煙零售戶的訂單里大多數是既有標準煙，也有細支煙，如果細支煙需單獨分揀、單獨包裝，這就意味著大多數客戶接到手里的訂貨是兩個包，一包是標準煙，一包是細支煙。因沒有實現合單，出現“兩包裝”問題，比起原來每次只有一個熱縮包，極易帶來差錯，并給配送等諸環節帶來麻煩。

3.機械手分揀

還有一些地方（比如西安和周口）把細支煙和標準煙分別用兩條分揀線，最后合成一條線，用機械手分揀、堆垛，最后熱縮膜包裝。這不失為一種辦法，實現了合單，解決了“兩包裝”問題。但目前機械手的工作效率只能做到3000條/小時，和與之相匹配的分揀線8000條/小時的分揀能力相比，效率低很多，不能滿足實際工作需要，且機械手的造價不菲。見圖1。

三、細支煙和標準煙共線分揀模式

面對現存種種問題，最直接的解決思路是把細支煙放在和標準煙一樣的分揀線上實行共線分揀。可是這需要面對一系列問題：第一，細支煙條煙外包裝薄而寬，原來普通的通道分揀機無法放入，需要改進分揀機。第二，細支煙跟標準煙的尺寸不同，如果用同樣的分揀線，細支煙容易歪斜，煙姿不整，這需要調整。第三，原來標準煙打碼方式是由上而下，這里行不通了。因為細支煙較薄，由上而下的打碼方式會造成打碼的位置和字體大小產生較大差異，不能接受。第四，因為細支煙條煙外包裝寬，原來的5條一層的堆垛方式也不能實現。

所幸，這些問題在鄭州卷煙配送中心科研團隊的努力下，通過以下新措施得以解決。

圖2：分揀機通道寬窄調整

圖3：堆垛方式改進

1.改變立式分揀機通道寬窄

改變原來立式通道分揀機只能適應標準煙寬度的狀況，選擇幾個通道進行加寬，使之適應細支煙。具體選擇幾個通道，取決于選擇幾個規格牌號的細支煙用該分揀機分揀?？梢赃x擇最暢銷牌號的細支煙進行分揀，迅速解決大多數細支煙的分揀難題。今后，隨著改造的普及，可以通過更多分揀機選擇更多牌號細支煙。見圖2。

2.真空吸附傳送帶調整煙姿

針對細支煙設置真空吸附輸送帶。在第一輸送裝置上設置真空吸附輸送帶，實現對經過真空吸附輸送帶的物品的間距定位、姿態保持，有效減少散亂、歪斜的幾率，保持相鄰條煙之間的間距。在第二輸送裝置上設置上下滑移裝置，實現標準煙的速差輸送，也可以實現細支煙的速差輸送。

3.改變打碼位置

利用第一輸送裝置與第二夾持輸送裝置之間的線速度不同使得細支煙或標準煙的間隙拉開，把標準煙打碼從傳送帶的上部進行改為從傳送帶的下部進行。這樣可避免因距離不一致，產生打碼字體大小不一、位置不同的問題。

4.改變堆垛方式

采用自上而下翻板式自由落體堆垛模式，實現標準煙和細支煙的組合堆垛。程序設定上先堆傳統標準煙，每層5包，后堆細支煙，每堆4包。這樣組合后，它們的尺寸基本一致，經這樣計算機優化碼垛垛型后，再過熱縮包裝就沒有問題了。然后將細支煙和標準煙通過高速攝像機進行圖像識別，信息存檔備用。最后，通過高速并聯機器人實現細支煙和標準煙的共線合單熱收縮膜包裝。見圖3。

三、應用效果

2017年8月1日，鄭州卷煙配送中心細支煙和標準煙共線分揀改造完成。卷煙分揀效率由原來的3000條/時提高到8000/時，分揀效率提高了2.6倍。該分揀線節約人工20人，按月工資4300元/人月計算，預計年人工成本降低：20人×4300元/人月×12月=1032000元；硬件投入約55萬元，比起投入細支煙的分揀線節省250萬元左右。卷煙包裝因使用熱縮包，不再使用紙箱，包裝成本也會下降。另外，新分揀線還帶來工作質量提高，因為用計算機替代人工，所以分揀的出錯率從3%降低到1%左右。

近年來，隨著細支卷煙銷量的成倍增長，各地都在探索細支煙分揀和包裝的新思路。因為全國很多地方的卷煙分揀線與鄭州配送中心有較大的相似性，因此該項目的成功極具推廣價值。

本文來源于河南省鄭州市煙草科技項目（編號：201701）

作者單位：1.河南工程學院；2.鄭州煙草配送中心；3.河南省煙草專賣局。