智能分揀在件煙入庫系統中的應用研究

卷煙物流的分揀配送環節是衡量卷煙企業整體競爭實力的一項重要指標。分揀系統在物流系統中起著承上啟下的作用，分揀系統的優劣，直接影響著整個物流供應鏈正常而有效的流通。為了能夠及時、高效、準確地完成分揀作業，件煙自動分揀系統在全國各地煙草物流中心應用的越來越廣泛。

目前煙草物流件煙自動分揀系統采用以下工作模式，在每班次生產運行開始時，當班人員要根據當班機組生產牌號、規格、計劃產量等情況，在物流倉庫管理系統WMS上進行人工錄入信息進行件煙入庫分流設道，經分揀后由機器人碼垛完成入庫。每班組當班人員由于操作習慣不同，分流設道入庫情況不相同，相應的設備運行情況也不相同。如果生產機組和牌號規格發生臨時性變化，如班中換牌、試制卷煙等情況，入庫當班人員不能及時地找到最合適的分流設道策略，就會造成設備運行效率降低，進而使入庫分揀設備每萬箱停機次數增加。因此開展成品件煙入庫柔性自動識別分流設道，是一項切合生產實際亟待研究的課題，設計實施此項目有著十分的必要性。

智能分揀在件煙入庫系統中的實際應用

本文對涉及到自動分揀系統的MES、WMS、WCS、件煙條碼信息等系統，進行分析、設計和測試，設計出一套智能分揀系統。在整個分揀過程中，智能分揀系統根據實時生產情況及時調整工作狀態，從而智能計算出一種最優的件煙分揀策略，使各個工作環節協同工作，最終達到提升整個系統工作效率的目的。

一、基于智能分揀的件煙入庫系統概念

煙草行業的件煙分揀系統是以自動化設備為主，與流水作業的分揀系統不同的是大部分的工作是由機器完成的，人工的作業只是用來輔助機器作業的不足，處理一些分揀不完善的件煙等。

智能分揀件煙入庫系統通過結合MES系統生產任務工單，以及對件煙入庫控制系統歷史數據的讀取與分析，進行梯次組合實驗，并對試驗數據進行關聯性分析與評價，依據分析結果劃分相應的牌號及適應的入庫通道地址，依據最優的分道方式，同時結合MES生產任務工單，即每班次生產前能夠自動讀取上游設備排產的在制品牌號，并自動規劃好每種牌號的最優分道地址，實現智能設道，并在對應分揀線的道內采用LED顯示屏等目視化管理，能夠直接了解入庫道內所對應的牌號信息；依據MES生產任務工單以及成品入庫計數功能結合生產運行時間，實現班次結束后成品入庫通道內對成品件煙自動清道，清除成品入庫區內所剩余的不滿足整托盤入庫的件煙。

二、件煙智能分揀入庫系統的設計應用

1.自動識別分流設道的技術研究

開展成品件煙入庫時的自動識別分流設道的技術研究，以期在自動識別分道的基礎上實現件煙物流線的柔性自適應入庫技術，其件煙智能分揀入庫工作流程圖如圖1。

圖1 件煙智能分揀入庫工作流程圖

2.生產業務研究

基于卷接包生產機組計劃排產產量、規格牌號以及相應的件煙入庫分道歷史數據，同時結合MES系統下達的卷接包生產任務工單，依靠數據建模分析技術，建立一套成品件煙入庫分流設道的模型，形成一套與卷接包生產機組、計劃產量和牌號相對應的最優分道操作策略。利用該套策略，依據入庫掃碼、緩存回流掃碼等功能，讀取件煙牌號一號工程信息數據，進行自動規劃分道地址。生產業務流程圖，如圖2。

3.條碼信息研究

改造現有成品高架倉儲系統，通過在封箱機封箱完成線路增加件煙條碼掃碼器，和增加與車間封箱機生產工單信息對接的方式，構建件煙條碼采集功能。最終入庫記錄到每一件件煙的詳細信息：車間各封箱機的生產工單信息，封箱的件煙碼信息，件煙所屬封箱機信息等。分揀系統根據所經過的件煙所屬封箱機來源信息進行設道，最終將同封箱機同生產批次的件煙進行組垛入庫。入庫完成后系統記錄托盤中件煙詳細生產批次信息。條碼信息數據流向，如圖3。

圖2 生產業務流程圖

圖3 條碼信息數據流向

4.建立最優入庫柔性自動分流設道模式

建立全部在制品規格牌號的最優入庫柔性自動分流設道模式，并依據MES生產任務工單啟動結束情況、成品入庫掃碼計數功能、生產班次運行時間等，實現生產開始時的成品件煙自動設道。

5.智能分揀工作流程（見圖4）

（1）通過條碼根據綁定關系找到封箱機，然后根據封箱機找對應的入庫道口，分揀入庫。

（2）如果條碼和封箱機找不到綁定關系，剔除到剔除口。

（3）如果物流主道掃不到條碼，剔除。

6.WCS系統增設功能

（1）WCS與掃碼器對接記錄件煙與封箱機和MES工單的綁定關系。

（2）WCS與分揀線按照封箱機設道。

（3）WCS與分揀線按照件煙綁定的封箱機進行分揀。

（4）WCS對件煙分揀軌跡進行日志記錄。

（5）WCS成品庫入庫自動設道功能。

（6）WCS成品庫入庫自動清道功能。

（7）WCS成品庫入庫道口共享功能。

7.WMS系統增設功能

（1）WMS增加封箱機設道管理。

（2）WMS 增加入庫工單管理功能。

（3）WMS 用工單切換取代班次切換。

（4）WMS增加出庫管理功能。

（5）WMS與MES接口。

（6）日志管理。

（7）WMS成品庫入庫自動設道功能。

（8）WMS成品庫入庫自動清道功能。

（9）WMS成品庫入庫道口共享功能。

（10）WMS成品庫分揀信息管理。

（11）WMS相關界面增加銷區和版面信息。

圖4 智能分揀工作流程圖

三、結論

整個智能分揀件煙入庫自動設道系統改造主要涉及：封箱機組條碼信息采集，條碼與封箱機和MES工單信息綁定，調度系統與MES的信息聯動接口，分揀線設道，托盤入庫信息綁定，WMS入庫工單管理功能，WMS出庫功能等7個模塊。

開展成品件煙入庫時的自動識別分流設道的技術研究，以期在自動識別分道的基礎上實現件煙物流線的柔性自適應入庫技術，一方面在成品件煙自動分流設道入庫的基礎上擴展其分揀入庫能力，提高成品入庫效率；另一方面，通過動態優化，為各個不同規格牌號的件煙提供實時的、自適應的最優分道策略。同時，這也是智能制造、智慧物流發展的未來趨勢。