面向大流量多品規(guī)件箱的柔性處理系統(tǒng)在卷煙配送中心中的應(yīng)用摘要：本文針對(duì)煙草商業(yè)公司卷煙配送中心的件箱處理，提出了一種“直通為主環(huán)線為輔的柔性互聯(lián)的模式”。該模式通過(guò)動(dòng)態(tài)感知在途件箱數(shù)量，實(shí)時(shí)調(diào)整分流策略，實(shí)現(xiàn)多入口對(duì)應(yīng)多碼垛工位的柔性互通且能力均衡的件箱處理模式；多品規(guī)件箱自動(dòng)調(diào)整處理，以適應(yīng)多品規(guī)環(huán)線輸送及自動(dòng)碼垛；同時(shí)通過(guò)集成式布局方式，結(jié)合物料的ABC特性對(duì)不同類(lèi)型件箱分類(lèi)處理，實(shí)現(xiàn)高速輸入、密集倉(cāng)儲(chǔ)及高速輸出，以?xún)?yōu)化卷煙配送中心的工藝流程、減少物流環(huán)節(jié)、縮短物流動(dòng)線，并節(jié)省大量的占地面積、設(shè)備投資，降低設(shè)備能耗和后期的維護(hù)成本。多品規(guī)件箱自動(dòng)調(diào)整處理系統(tǒng)；集成式布局我國(guó)煙草行業(yè)在行政體制上劃分為工業(yè)公司和商業(yè)公司，工業(yè)公司為卷煙生產(chǎn)企業(yè)，商業(yè)公司為卷煙銷(xiāo)售企業(yè)。通常在煙草商業(yè)公司的卷煙銷(xiāo)售量中，隨著市場(chǎng)對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品需求的提升，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)卷煙模式已經(jīng)難以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，細(xì)支煙、中支煙、短支煙和特異型煙的需求日益增長(zhǎng)，因此煙草商業(yè)公司需要處理的卷煙品規(guī)日益增多，尺寸也大不相同，物料尺寸范圍波動(dòng)較大(長(zhǎng)×寬×高：270～590mm×430～560mm×23目前，全國(guó)很多煙草商業(yè)公司都已經(jīng)構(gòu)建了自動(dòng)化程度較高的各類(lèi)倉(cāng)庫(kù)。在卷煙入庫(kù)環(huán)節(jié)，都采用一個(gè)伸縮皮帶/鏈板對(duì)應(yīng)一個(gè)機(jī)圖5機(jī)器人碼垛系統(tǒng)構(gòu)成示意圖機(jī)器人拆垛系統(tǒng)構(gòu)成如圖6中所示。每個(gè)拆垛機(jī)器人設(shè)置雙工位實(shí)托盤(pán)拆垛，設(shè)置一個(gè)件箱拆垛站臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)多品規(guī)(主要為細(xì)支煙、類(lèi)標(biāo)煙、標(biāo)準(zhǔn)煙)件箱的自動(dòng)拆垛。同時(shí)設(shè)計(jì)人工拆垛口，靈活實(shí)現(xiàn)特異型件箱和特殊情況的在線拆垛，同時(shí)可兼顧機(jī)器人故圖6機(jī)器人拆垛系統(tǒng)構(gòu)成示意圖機(jī)器人拆垛后的件箱送至倍速鏈及細(xì)標(biāo)一體多層穿梭車(chē)存儲(chǔ)系統(tǒng)暫存。倍速鏈及細(xì)標(biāo)一體多層穿梭車(chē)存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)成如圖7所示。速鏈存儲(chǔ)A類(lèi)大品規(guī)卷煙、多層穿梭車(chē)存儲(chǔ)BC類(lèi)品規(guī)卷煙(含細(xì)支煙、中支煙等),這種分類(lèi)策略能夠充分發(fā)揮設(shè)備效率，有效規(guī)避圖7倍速鏈及細(xì)標(biāo)一體多層穿梭車(chē)存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖電控系統(tǒng)主要完成整個(gè)物流系統(tǒng)中輸送設(shè)備的控制任務(wù)。電控料輸送的過(guò)程控制及信息的傳遞。橫向完成其他單機(jī)系統(tǒng)的控制集成。此外還提供內(nèi)容豐富、形象直觀的人機(jī)界面、安全保護(hù)措施和控調(diào)度計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等諸多技術(shù)結(jié)合在一起，采用方便靈活的模塊化、參數(shù)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，既滿(mǎn)足總體工藝要求的精確控制又滿(mǎn)足高的性?xún)r(jià)比，在提升客戶(hù)生產(chǎn)效率，提高客戶(hù)關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力方面樹(shù)立了新的標(biāo)桿，并以其卓越的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念為實(shí)現(xiàn)工廠的可持續(xù)性發(fā)調(diào)度控制系統(tǒng)向上連接物流管理層、向下連接作業(yè)執(zhí)行層(即設(shè)備執(zhí)行層)。調(diào)度控制系統(tǒng)分為入庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)、出庫(kù)、補(bǔ)貨、分揀五個(gè)模塊，各功能邊界清晰，系統(tǒng)可整合運(yùn)行也可獨(dú)立運(yùn)行。系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)感知在途件箱數(shù)量，實(shí)時(shí)調(diào)整分流策略。系統(tǒng)根據(jù)機(jī)器人/人工的閑置情況以及環(huán)線上的在途情況，實(shí)時(shí)調(diào)整分流策略，采用直通(一卸貨口對(duì)一機(jī)器人)或環(huán)線一對(duì)多(一卸貨口對(duì)應(yīng)其它閑置機(jī)器人)的柔性調(diào)度分流策略，均衡每個(gè)碼垛口的物流量，發(fā)揮系統(tǒng)提供三維調(diào)度監(jiān)控界面、任務(wù)監(jiān)控功能，形象展示設(shè)備的運(yùn)行狀況、設(shè)備狀態(tài)、故障信息和物流單位位置等實(shí)時(shí)物流狀態(tài)。所提供的物流設(shè)備在三維方式下，能提供信息量更豐富的全景監(jiān)控場(chǎng)景，支持旋轉(zhuǎn)，縮放，漫游，定位；通過(guò)3D監(jiān)控界面，用戶(hù)還可以實(shí)時(shí)查看當(dāng)前已有任務(wù)的任務(wù)詳細(xì)信息和執(zhí)行情況，并且可以對(duì)任務(wù)進(jìn)行執(zhí)行優(yōu)先級(jí)設(shè)置和任務(wù)狀態(tài)維護(hù)。三、系統(tǒng)難點(diǎn)及解決方案煙草商業(yè)卷煙配送中心卷煙品規(guī)多、件箱外形尺寸多，尤其是對(duì)于年銷(xiāo)量大于等于20萬(wàn)大箱的一類(lèi)卷煙配送中心，其件箱的處理量大。針對(duì)卷煙配送中心的上述特點(diǎn)，柔性處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于大流量多品規(guī)件箱的輸送、碼垛/拆垛、存儲(chǔ)工藝方面，本文對(duì)此提出了解決方案。1.多品規(guī)件箱在線自動(dòng)調(diào)整處理方案卸貨車(chē)輛從不同的省輸送過(guò)來(lái)，車(chē)中有標(biāo)準(zhǔn)煙、細(xì)支煙、中支煙、短支煙、特異型煙，經(jīng)過(guò)伸縮鏈板機(jī)/帶式輸送機(jī)輸送掃碼后，自動(dòng)調(diào)整上環(huán)線、下環(huán)線進(jìn)入機(jī)器人碼垛的輸送方向，并在輸送過(guò)程中不斷調(diào)整煙姿，便于條碼掃描和分流的穩(wěn)定性。圖8單通道調(diào)整處理系統(tǒng)局部示意圖(需轉(zhuǎn)向的件箱)送的細(xì)支煙、中支煙、短支煙(如圖8),轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向后變?yōu)殚L(zhǎng)度方向輸送，長(zhǎng)度方向輸送的件箱在輸送線上更為穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)斜角合流裝置送入環(huán)線，在環(huán)線上經(jīng)過(guò)煙姿調(diào)整后(如圖9),進(jìn)入滑標(biāo)煙(如圖10),則直接輸送或環(huán)線輸送到各機(jī)器人進(jìn)行碼垛。對(duì)圖9斜角合流后煙姿調(diào)整局部示意圖圖10單通道調(diào)整處理系統(tǒng)局部示意圖(不需要轉(zhuǎn)向的件箱)多品規(guī)件箱柔性處理系統(tǒng)充分利用關(guān)節(jié)機(jī)器人的特點(diǎn)(雙工位碼垛拆垛、采用特殊設(shè)計(jì)夾具處理大部分品規(guī)的件箱),與環(huán)形穿梭車(chē)、直行穿梭車(chē)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多品規(guī)(主要為細(xì)支煙、類(lèi)標(biāo)煙、標(biāo)準(zhǔn)煙)件箱的自動(dòng)碼垛和拆垛。同時(shí)設(shè)計(jì)人工碼垛和拆垛口，靈根據(jù)客戶(hù)的數(shù)據(jù)分析，采用ABC分類(lèi)處理的模式，多層穿梭車(chē)有效規(guī)避訂單及品牌波動(dòng)；BC類(lèi)卷煙(含細(xì)支煙、中支煙等)采用多層穿梭車(chē)貨架存儲(chǔ)模式，提升存量，四巷道互為備份，提升系統(tǒng)效率和可靠性。多品規(guī)大流量件箱柔性處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)件箱從收貨、存儲(chǔ)到備貨的全過(guò)程，業(yè)務(wù)流程包含件箱入庫(kù)、件箱出庫(kù)、件箱備貨。1.件箱入庫(kù)流程空托盤(pán)碼分機(jī)件煙分揀輸送系統(tǒng)圖11件箱入庫(kù)物流動(dòng)線件箱入庫(kù)的物流動(dòng)線如圖11所示，包含了件箱輸送(直通+環(huán)線輸送)、機(jī)器人碼垛、環(huán)形穿梭車(chē)輸送入庫(kù)等流程。件箱輸送。工人進(jìn)入車(chē)廂內(nèi)將件箱放置在伸縮鏈板機(jī)上，進(jìn)行卸車(chē)作業(yè)。件箱在輸送過(guò)程中，經(jīng)自動(dòng)掃碼，掃碼合格的件箱通過(guò)直通(或環(huán)形輸送線)送到指定機(jī)器人碼垛工位或人工碼垛工位。機(jī)器人碼垛流程。每個(gè)機(jī)器人設(shè)置兩個(gè)碼垛工位，系統(tǒng)根據(jù)上位系統(tǒng)的任務(wù)對(duì)同一品規(guī)的件箱進(jìn)行碼垛成整托盤(pán)。不適應(yīng)機(jī)器人件箱堆碼所需要的空托盤(pán)以空托盤(pán)組的形式出庫(kù)后，通過(guò)托盤(pán)碼分環(huán)形穿梭車(chē)輸送。碼好盤(pán)后的整托盤(pán)經(jīng)環(huán)形穿梭車(chē)輸送至指定聯(lián)合工房二層圖12件箱出庫(kù)物流動(dòng)線件箱出庫(kù)的物流動(dòng)線如圖12所示。適宜拆垛和輸送的件箱，由調(diào)度控制系統(tǒng)根據(jù)件箱存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)際消耗進(jìn)行計(jì)算，通知托盤(pán)立庫(kù)將所需要的實(shí)托盤(pán)調(diào)出。通過(guò)直行穿梭車(chē)系統(tǒng)和輸送機(jī)系統(tǒng)將實(shí)托盤(pán)送至機(jī)器人/人工拆垛站臺(tái)，機(jī)器人/人工將件煙拆垛后放在輸中進(jìn)行存放，供分揀補(bǔ)貨使用；散盤(pán)返回庫(kù)中存儲(chǔ)。拆垛后產(chǎn)生的圖13件箱備貨物流動(dòng)線件箱備貨的物流動(dòng)線如圖13所示。拆垛后的A類(lèi)大品規(guī)，經(jīng)自庫(kù)往復(fù)式提升機(jī)進(jìn)入多穿系統(tǒng)進(jìn)行緩存。煙輸送線輸送至合流輸送線，與A類(lèi)煙合流后直接輸送至相應(yīng)的分揀線補(bǔ)貨口?？v觀國(guó)內(nèi)的煙草商業(yè)卷煙配送中心，件箱入庫(kù)環(huán)節(jié)常用模式有 (或人工碼垛),對(duì)于很多異型件箱，需要剔除后，采用人工碼垛的方式，具體布局如圖14所示，此類(lèi)模式常用于二、三類(lèi)卷煙配送中心；2.入庫(kù)采用多臺(tái)伸縮皮帶/鏈板機(jī)，通過(guò)環(huán)線的模式(輸送模采用人工碼垛的方式，具體布局如圖15所示，此類(lèi)模式常用于一類(lèi)大型卷煙配送中心。這兩種常用入庫(kù)模式對(duì)應(yīng)的出庫(kù)拆垛一般都是機(jī)器人拆標(biāo)準(zhǔn)件箱，異型件箱采用人工拆垛的方式，進(jìn)入備貨系統(tǒng)圖14直通模式步步的6000圖15環(huán)線模式根據(jù)上述模式，經(jīng)過(guò)多方面的研究、探討，本文設(shè)計(jì)的一種大流量多品規(guī)件箱處理系統(tǒng)，配置了件箱合分流系統(tǒng)、機(jī)器人碼垛/調(diào)度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大流量情況下多品規(guī)件箱的柔性處理及存儲(chǔ)，有效解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，具體布局如圖16所示。圖16柔性處理模式在某個(gè)一類(lèi)卷煙配送中心的技改項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)了三種模式的方案，分別從占地面積、物流動(dòng)線、能耗、系統(tǒng)效率、自動(dòng)化程度、系統(tǒng)冗余度等方面進(jìn)行了對(duì)比，具體對(duì)比情況參見(jiàn)表1。從表1中可以看出，柔性處理模式與環(huán)線模式相比，占地面積上差不多，由于有直通送至機(jī)器人碼垛，能耗低；物流動(dòng)線短、系統(tǒng)效率高、自動(dòng)化程度高、系統(tǒng)冗余度高。柔性處理模式與直通模式相比，由于直通模式的碼垛機(jī)器人與伸縮鏈板機(jī)一一對(duì)應(yīng)，項(xiàng)目中五個(gè)件箱入庫(kù)對(duì)應(yīng)五個(gè)碼垛機(jī)器人，而柔性處理模式可完成五個(gè)件箱入庫(kù)對(duì)應(yīng)表1三種模式的對(duì)比分析內(nèi)容1占地面積較小2短短3能耗高(環(huán)線一直在工作)中等(要進(jìn)入環(huán)線時(shí)，環(huán)線才工作)4(≤4000箱/h)中(5000箱/h)高(≥7000箱/h)5自動(dòng)化度高高6低高六、結(jié)語(yǔ)大流量多品規(guī)件箱柔性處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多品規(guī)的柔性處理、自