南寧卷煙廠成品高架庫異型（細支煙）出入庫設備改造的研究及應用

江開聰 黃國鋒 趙乙靜 黃河

【摘? 要】隨著廣西中煙“真龍”牌號系列（細支煙）的市場需求快速增長，南寧卷煙廠異型（細支煙）生產基地的生產規(guī)模不斷擴大，成品高架庫異型（細支煙）出入庫設備的設計能力已不能滿足當前生產規(guī)模的需求。論文主要介紹南寧卷煙廠成品高架庫物流團隊利用舊設備和原有空間，對異型（細支煙）出入庫設備進行分析、改造及升級，可以極大地提高異型（細支煙）出入庫能力與效率，并減少外聘勞務人員的使用，提升出入庫分揀自動化程度，有效實現(xiàn)降本增效。

【Abstract】With the rapid growth of the market demand of "Zhenlong" brand series （slim cigarette） of China Tobacco Guangxi Industrial Company Limited， the production scale of special type （slim cigarette） production base of Nanning Cigarette Factory continues to expand， and the design capacity of the special type （slim cigarette） loading and unloading equipment of the end product high-rack warehouse can no longer meet the needs of the current production scale. This paper mainly introduces that the logistics team of the end product high-rack warehouse of Nanning Cigarette Factory used the old equipment and the original space to analyze， transform and upgrade the special type （slim cigarette） loading and unloading equipment， which can greatly improve the capacity and efficiency of the special type （slim cigarette） loading and unloading， reduce the use of external labor personnel， improve the sorting automation degree of loading and unloading， and effectively realize the cost reduction and effect improvement.

【關鍵詞】異型（細支煙）;成品高架庫;出入庫能力;設備改造;程序改造

【Keywords】special type （slim cigarette）; end product high-rack warehouse; loading and unloading capacity; equipment transformation; program transformation

【中圖分類號】F253.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）10-0174-02

1 引言

目前，大力提升細支煙生產能力是中國煙草行業(yè)建設中的重要規(guī)劃，而提升異型（細支煙）出入庫能力，提升自動化分揀水平是各卷煙工廠成品高架庫發(fā)展的方向，由于產能擴大，南寧卷煙廠企原有的中速煙機設備需求已經轉換為高速煙機設備的需求，因而導致了成品高架庫異型（細支煙）的出入庫能力遇到瓶頸。如何安全、科學、合理地對成品高架庫異型（細支煙）出入庫設備改造是推動南寧卷煙廠細支煙生產基地發(fā)展的重要前提條件。

2 制約成品高架庫異型（細支煙）出入庫設備能力提升的問題

目前，南寧卷煙廠成品高架庫系統(tǒng)原設計規(guī)劃的輸送線為全自動化生產流程模式。原設計施工時，未考慮異型（細支煙）的自動出入庫功能。針對成品高架庫無法滿足新增高速機設備需求而出現(xiàn)的出入庫能力問題，如果不解決此問題將直接影響成品高架庫的出入庫效率，嚴重時導致成品煙堆積進而出現(xiàn)停產局面。因此，團隊邀請成品高架庫設備原廠家技術人員現(xiàn)場調研及勘察后，結合未來系統(tǒng)的軟（系統(tǒng)）、硬件應用需求，對現(xiàn)有物流系統(tǒng)進行升級改造，使其能夠適應細支煙箱尺寸，實現(xiàn)細支煙箱自動入庫。

整個項目的改造要在五大原則下進行：①安全性：系統(tǒng)在網絡規(guī)劃、軟硬件設計部署方面須符合南寧卷煙廠成品庫安全策略，充分考慮系統(tǒng)的網絡安全性。②可靠性：在設計系統(tǒng)的軟硬件選型、方案優(yōu)化、實施規(guī)劃、技術支持等所有環(huán)節(jié)，采取嚴格的措施，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。采用先進、成熟、通用性強的技術，硬件設備選用國際主流產品，保證系統(tǒng)的可靠性。③可擴展性：模塊化設計、模塊配置等技術的應用是保證系統(tǒng)可擴展性的基礎，具備良好的擴展性，能夠適應未來設備和流程改進的需要。④規(guī)范性：遵循軟件、硬件、自動化等系統(tǒng)的有關規(guī)范，相同改造項目，應具有統(tǒng)一標準。⑤維護性：此項目所新增和調整的裝備部分，要留有便于維護的空間，相應的系統(tǒng)、軟件要便于維護。

當項目滿足上述條件后，需升級改造的成品高架庫系統(tǒng)如需實現(xiàn)以下功能，則要對其進行可行性研究：①是否能實現(xiàn)輸送線將細支煙箱、常規(guī)煙箱同時自動從二樓分揀線入庫輸送到一樓分揀線出庫;②是否能實現(xiàn)成品高架庫二樓入庫分揀線規(guī)劃8條異型（細支）煙箱專用分揀口，能夠完成對常規(guī)煙和異型（細支）煙箱的正常分揀入庫;③是否能實現(xiàn)成品高架庫二樓出庫分揀線規(guī)劃8條異型（細支）煙箱專用分揀口，能夠完成對常規(guī)煙和異型（細支）煙箱的正常分揀出庫;④是否能實現(xiàn)成品高架庫一樓出庫分揀線兼容常規(guī)煙、異型（細支）煙箱設道進行分揀;⑤是否能實現(xiàn)成品高架庫入庫碼垛機器人對常規(guī)煙、異型（細支）煙箱進行碼垛;⑥是否能實現(xiàn)成品高架庫出庫拆垛機器人對常規(guī)煙、異型（細支）煙箱進行拆垛;⑦是否能實現(xiàn)成品高架庫二樓出庫站臺、入庫口站臺相互銜接新增頂升移載機、輸送設備、落地設備。

3 解決現(xiàn)有問題，提升成品高架庫異型（細支煙）出入庫設備的應用效能

面對現(xiàn)存的諸多問題，通過南寧卷煙廠物流系統(tǒng)團隊的通力協(xié)作，通過以下新的改造軟（系統(tǒng)）、硬件措施得以解決。調整入庫時分揀系統(tǒng)PLC與WCS數(shù)據(jù)交互程序，在WMS數(shù)據(jù)庫中新增改造垛型標示位，重新測試PLC、機器人、WCS程序、WMS程序的運行，并對四大功能進行重新設計應用。主要軟件（系統(tǒng)）改造具體內容如下：①在WMS系統(tǒng)新增異型（細支煙）基礎信息（包含碼垛標示）、出入庫分揀道口基礎數(shù)據(jù)、新增分揀設備基礎信息。②新增WCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)異型（細支煙）分揀道信息交互點，更改WCS系統(tǒng)件煙信息分道功能。③新增異型（細支煙）出入庫分揀調試完成后需進行整體分揀入庫功能測試和優(yōu)化;更改WCS系統(tǒng)中件煙出庫機械手分配機制;使常規(guī)煙和異型（細支煙）同時分配并出入庫。④更改WCS與出入庫分揀線的信息交互，使其能夠辨別是否為異型（細支煙），并分配異型（細支煙）分揀至所需分揀道。

主要硬件改造具體內容如下：①成品高架庫二樓出入庫分揀線分道改造，對分道口、監(jiān)控掃碼儀、防差錯掃碼器、出入庫輸送機、提升機等輔聯(lián)設備的位置改造。對各鏈式輸送機馬達及流速的重新調試及改造。②成品高架庫二樓出入庫機器人分揀及碼垛的參數(shù)調整改造，對行程開關及限位器的重新定位、對抓取盤的尺寸及負壓需求進行改造、對翻轉機構的回彈位置和推壓程度進行改造。③成品高架庫一樓出庫區(qū)新增兩個條碼閱讀器，針對異型（細支）煙箱側面識別一號工程碼。分揀線兼容異型（細支煙）同時分揀。一樓出庫口站臺、入庫口站臺相互銜接新增頂升移載機、輸送設備、落地設備。④成品高架庫二樓入庫區(qū)1#機器人和3#機器人對應8個分道改為可兼容常規(guī)煙箱和細支煙箱搬運分道，入庫增加細支件煙，常規(guī)煙箱生產煙廠會適當減少，總量均不超過原流量設計。能夠進行工業(yè)機器人和系統(tǒng)裝配、編程、調試，能進行工藝參數(shù)更改、細支煙更換及其他輔助作業(yè)實現(xiàn)不同功能工作站操作的項目化設計。⑤成品庫二樓出庫區(qū)1#～4#機器人對應的1#～8#出庫分揀線分道改為可兼容常規(guī)煙箱和細支煙箱搬運分道。入庫增加細支件煙，常規(guī)煙箱生產煙會適當減少，總量均不超過原流量設計。⑥進行入庫機器人碼垛程序調整，1#、3#機器人需要改變細支煙碼垛程序，對應的分揀道分別為1#道、2#道、3#道、4#道、9#道、10#道、11#道、12#道，8個分道碼垛數(shù)量為24件，按照6件×4層的形式碼垛，機器人碼垛時每次從件煙來料輸送機上抓取2件煙箱，然后碼放到相應的左、右、左后、右后四垛位上，完成碼垛。碼垛時序如圖1所示。⑦進行出庫機器人拆垛程序調整，1#、2#、3#、4#機器人需要改變細支煙碼垛程序，對應的分揀道分別為1#～8#道口。拆垛數(shù)量為24件，按照6件×4層的形式拆垛，機器人拆垛時每次從件煙來料輸送機上抓取2件煙箱，然后投放至相應的左、右兩個分道輸送線上，完成拆垛。拆垛時序如圖2所示。

4 應用效果

南寧卷煙廠成品高架庫出入庫設備經改造后，成品高架庫入庫由原來的2條異型煙道和10條常規(guī)煙入庫道，改造為10條常規(guī)煙、細支煙兼容的入庫道和2條異型煙入庫道。成品出庫從現(xiàn)在的人工單牌號拆垛調整為多牌號機器人拆垛，一樓出庫從異型煙單牌號單條道出庫調整為能夠多牌號5條道出庫。調整后成品高架庫細支煙及異型煙出入庫效率提高。

本項目實現(xiàn)以公司任務為導向、以技能為核心、以降本增效為目的，更加注重實效和成果的轉化。該項目完成后，成品高架庫出入庫能力為別為456箱/h和480箱/h，效率提升約1.7倍。完全能滿足未來幾年廣西中煙工業(yè)有限責任公司細支煙增長的需求，并減少勞務用工8人，節(jié)約人工成本，減少安全隱患，此次改造費用約100萬元，較重新設計更換節(jié)約數(shù)百萬元，達到降低生產成本、提高企業(yè)生產效率的目的。因此，本文的研究意義顯著。

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