異型煙分揀效率的提升與改進對策探析

文/王 旗

2016年某地新建半自動異型煙分揀線一條，根據分揀業務需求和工藝方案，采用裹膜包裝線上合單的方式，對細支、異型煙（含中支煙）進行分揀，設計分揀線效率大于7500條/h，滿足年分揀82個品規，日最大分揀65個品規的要求。2019年，經過三年的市場調整，設備投入使用時，該地區細支煙、異型煙品規已多達120余種，異型煙品牌結構占比近60%，量比占30%。由于品牌結構的變化較快，調試使用初期，采用單出口包裝方式時，實際分揀效率為2500條/h左右；當采用雙出口包裝方式時，實際分揀效率也僅為3000～4000條/h左右，與原設計值偏差較大，對卷煙物流業務的人員配置、及時配送和運行保障帶來嚴重的影響，其分揀效率急需進一步提升。

一、分揀工藝方案

原方案對于分揀品規和數量進行ABC分類，確定分揀策略，配置相應設備。將銷量較大品規的定為A類，將中、小銷量品規定為B類，其中分揀量占總量 56.67%的前4個品規的卷煙（其中三個品規為細支煙，一個品規為異型煙），配置4個通道式分發機進行分揀；對于B類、部分C類品規，占總分揀量43.33%，因其分揀品規數較多，分別配置40個立式煙倉分揀細支煙，配置20臺可調式立式煙倉分揀中支煙，對其他C類及不規則卷煙，采用虛擬煙倉技術、以人工方式進行分揀。在包裝環節，對細支卷煙與非細支卷煙（中短支+異型）分別采用不同的包裝和疊煙方式，經過兩次合單，一次包裝方式，完成一個卷煙零售訂單任務的分揀工作。

工藝方案圖，如圖1。

二、效率分析及問題匯總

1.分揀效率實測

對2018年下半年以來數據進行分析，戶均訂單為18條，查設備技術參數，單煙倉撥打時間約為0.4秒/次。實測訂單間隔為3秒，每訂單條煙間隔約為0.4秒，每訂單時間為7.2秒，即實際戶均訂單時長約為10秒（訂單長度+訂單間隔=7.2+3=10.2秒，按10秒計），即細支煙理論分揀效率為6480條/h（6訂單/分鐘×18條/訂單×60分鐘=6480條）。實測異型煙人工抓取工位單人作業分揀效率為900～1000條/h，機器手單次循環作業約為1秒，其理論作業效率為3600條/h，完全能夠滿足人工單人放煙的效率要求。因此，理論上，其合單前最大分揀效率應可以達到7500條左右，但由于受訂單不均勻、合單等待、出口包裝故障、機器手抓取故障等問題，整線分揀效率較低，線上合單后的實際分揀效率與理論值偏差較大。

2.問題匯總分析

經過一段時間的運行測試和觀察，針對分揀效率不高的問題，對現有分揀線從工藝方案、出煙順序、控制程序、單機設備、運行操作等問題進行全面分析和研究，匯總如下：

（1）細支煙和中支煙品規的變化數量增加較多，原設計立式煙倉配置數量不足，受訂單結構影響，細支煙分揀線主線效率不能滿足后端包裝機出口的分揀要求，常出現缺煙現象。

（2）短支及特異型煙品規數量增加較多，致使虛擬煙倉人工放煙工位需處理品規較多，手工作業量較大，品規更換頻繁。

（3）虛擬煙倉工位人工放煙處看板只顯示當前實時任務，人工根據信息提示手工實時放煙，無后續任務顯示，無物理緩存工位，人工放煙的速度遠低于輸送帶輸送速度，導致異型煙主線因合單等待而停機，嚴重影響第一次合單效率。

（4）品規排道不合理，部分時段在銷品規較大的卷煙出煙順序靠后，調整操作不便。

（5）包裝設備子線入口段無緩存，其輸送速度慢且線路長，當包裝設備或抓取設備故障時，造成1#、2#的A入口段、B入口段堵煙，導致主線頻繁停機，子線上頻繁缺煙。

（6）異型煙主線接子線段為擺動機構，其啟停控制與后端1#、2#子線連動，導致人工放煙時，擺動輸送機與1#、2#異型煙子線接口段均停機，使1#、2#包裝機的A、B入口段缺煙。

（7）部分被撥打出的條煙，在出煙后的輸送帶上及彎道輸送部分的頻繁出現斜煙和直煙，導致包裝設備和抓取設備無法正常工作，故障停機較多。

（8）機器手合單工位為實時合單，無緩存工位，合單等待時間較多，極大影響第二次合單分揀效率。

（9）訂單采用A-B-A-B的分揀方式，在單主線雙出口包裝方式作業模式下，當一臺包裝機出口堵煙，由于累積效應，前端主線會因堵煙而停機，經過十幾秒的等待，另一包裝機出口因缺煙而無法分揀，由此造成雙出口包裝作業方式與單出口包裝作業方式效率提升不明顯。

（10）工序銜接不緊密，分揀作業過程補貨較長或不連續，分揀作業時出現缺煙。

（11）人員操作不熟練，處理故障或更換物料時間較長。

圖1：工藝方案圖

方案調整與改進

針對以上問題，提出以下對策及措施。

1.改進工藝方案

（1）增加虛擬煙倉人工工位信息提示，能顯示后續一至二戶任務的信息，便于提前備貨。

（2）增加虛擬煙倉人工放煙的緩存工位，優化第一次合單流程。將人工放煙工位加裝三層卷煙實物工位，每層可放置一戶訂單當前任務數量的卷煙，人工操作時只需根據信息提示將將當前需合流的卷煙放在對應層緩存工位上，由電控系統進行控制，進行自動合流處理，提高分揀效率。

（3）增加機械手的合單緩存工位，優化第二次合單流程。將合單工作和抓取工位分開，增加預合單工位，杜絕實時抓取時等待合單，減少實時抓取卷煙的合單工作影響出口包裝效率。

（5）采用擋板或分段差速皮帶進行訂單控制，防止出現A、B入口段皮帶堵煙時前段子線停機，減少包裝機異型煙入口處的堵煙等待時間，縮短合單等待，及時校正包裝入口處煙姿，降低包裝設備停機故障。

（6）品規變化和調整較快，后期考慮適當增加一組立式煙倉。

改進工藝方案及流程圖，如圖2～4。其中，異型煙合單優化改進方案，如圖2；異型煙分揀合單優化流程，如圖3；虛擬煙倉人工放煙控制流程圖，如圖4。

2.調整品牌結構

根據品規的變化，對訂單數據進行再次分析后，作如下調整：

（1）調整出煙順序，將個別訂單量較大的卷煙放在訂單的前段，減少下一個品規卷煙出煙的等待時間。

（2）采用混倉技術，提高煙倉的利用率。由于品規的增加較大，原設計煙倉已無法滿足現在的分揀需求，留出個別煙倉道進行混倉使用，使其能分揀二至三個品規，同時對部分需求再開發，增加顯示屏更換品規的顯示，減少純手工分揀量。

3.改進補貨策略，縮短工序銜接

本項目為工商一體建設，倉儲出庫業務有外地調撥和本地分揀兩種，其訂單接收和作業班次的不同步，備貨準備時間較長，工藝銜接不暢，直接影響工作效率。對此改進補貨策略：

對于那些經常遲到的人來說，他們一方面總是讓別人等待自己，另一方面自己卻討厭等待，而我就是其中之一。因此，我決定率先來到位于意大利和斯洛文尼亞兩國接壤之處的帕爾馬諾瓦（Palmanova）。在這里，我用這段難得的獨處時光為這輛邁凱倫720S進行了一次徹底的清洗。

（1）采用多批量、小批次補貨，確保補貨不間斷。

（2）改進補貨策略，考慮一定的損耗，形成當日備貨，次日分揀的備貨模式，按所需數量的1.2～1.5倍補貨，確保分揀要料充足而連續。

（3）實行分揀優先，加強出庫業務對補貨業務的實時支持。

4.優化控制邏輯

針對堵煙導致的子線及主線順序停機問題、包裝機出口故障相互影響的問題，雙出口工作效率不高的問題，采取以下改進措施：

（1）修改控制程序，縮短訂單間隔和條煙間隔，減少無效的時間消耗。

（2）調節控制1#、2#異型煙子線輸送帶變頻器頻率，由40%調整至90%，提高輸送帶速度和分揀效率，原有頻率的設置主要為防前段輸送線堆煙而造成機器手無法抓煙。實測發現，入口段進煙量較少，極少出現異型煙子線的堆煙現象。

（3）調節異型煙主線擺動段與后段接口段的控制邏輯，解除與前段人工放煙處的聯動控制。當光電傳感器檢測到擺動段在下部位置時，上部子線前段接口段可以啟動，反之亦然，以減少子線停機。

圖2：異型煙合單優化改進方案

圖3：異型煙分揀合單優化流程

5.調整單機設備

（1）原有單機煙倉寬度的可調量較小，調節不便，難以做到簡易調節，柔性差，現做如下調整：

①調整出煙撥打設備，確保煙姿正確，減少漏打碼故障。增加輸送過程的煙姿調整裝置，減少包裝故障出錯率。

②采用寬度和深度能手動可調的立式煙倉，以便于品牌更換方便。目前的煙倉調整需要專業人員用工具進行調整。

（2）原有通道機寬度的可調量小，柔性差，做如下調整：

①調整輸送裝置與兩側護欄導向機構分離，便于根據條煙尺寸調整寬度。

②調整通道機擋板機構，做到內側寬度和每條煙的擋板位置可調，便于更換品規時，精確調整單調出煙精度。

③在輸送線上增加煙姿校正裝置，減少斜煙現象，降低包裝設備故障。煙姿校正裝置可采用無動力裝置或有動力裝置，無動力裝置可采用門簾式或擋桿式，依靠門簾的自重或擋桿彈簧產生的阻力調整煙姿，有動力裝置可采用擋板式或擋桿式，用氣動元件控制其動作，根據訂單時長定時進行開啟或關閉動作，通過煙的自動堆擠來校正煙姿。

6.根據銷量大小，調整業務模式

受訂單結構的影響，現階段作業時，雙出口效率約為5000條/h左右，為解決主要矛盾，可相應策略調整業務模式：即在高峰時段，采用線下合單，將1#（2#）出口包裝細支煙，采用翻板葉片進行疊煙，2#（1#）出口包裝異型煙，采用機器手進行疊煙，其分揀效率能達到8000條/h以上，能夠滿足高峰時段突增的分揀業務需求；在平峰時段，恢復線上合單，以降低物耗。為此做以下調整：

（1）在分揀系統中增加業務切換功能，將每一個分揀任務分別拆分為細支煙和異型煙進行分揀。

（2）適時調整配送票據信息。線下合單時，對配送票據的信息做適當修改，其信息應包含細支煙和異型煙數量，以便于配送人員方便準確地進行配送合單。

圖4：虛擬煙倉人工放煙控制流程圖

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7.提高業務運行能力

新的半自動分揀設備的投入使用，對業務運行能力提出了更高要求：

（1）做到精心操作和全面維護系統和設備。

（2）加強培訓，提高人員的設備操作和維護能力。

（3）提高業務運行管理水平。在不同時段，不同業務模式時，運行管理人員可方便快速進行模式切換。

四、結論與展望

根據以上對策，經過對部分軟硬件進行調整和改進，異型煙的分揀效率提高了40%，達到5000～6000條/h，并且仍在不斷提升中。

綜上所述，異型煙分揀效率的提升主要在于選擇合適的工藝方案，配置靈活的工藝設備，采取最優的控制方式，減少無效的等待時間（主要為實時合單等待）。目前，由于卷煙訂單的分散化、品規的多樣化、需求的個性化等發展趨勢，使得異型煙分揀工作在卷煙物流分揀業務中的作用越來越重要，各地煙草物流業務都面臨著如何提高異型煙的分揀效率、滿足業務需求、降低勞動強度、縮短作業時間、減少人工成本等問題。現階段，隨著業務變化，按照行業要求，各地異型煙分揀線的建設和改造工作也在不同程度地進行，作為物流建設者和使用者，選擇合適的工藝方案，如何進一步提升異型煙分揀效率就具有一定現實意義，也是今后一段時間卷煙物流業務所努力的目標。