隨著物流技術(shù)及信息技術(shù)的不斷發(fā)展，煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)亟待尋求設計理念變革及技術(shù)創(chuàng)新。安徽蚌埠卷煙廠為了建立自動化、柔性化、信息化的物流配送系統(tǒng)，對煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)在規(guī)劃設計、設備選型、物流系統(tǒng)開發(fā)等方面分別進行了優(yōu)化及創(chuàng)新。

　　煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)在煙草制絲車間和卷包車間之間起著承上啟下的作用，負責制絲車間成品煙絲存儲，同時滿足卷包車間煙絲原料的供給。因此，煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)是煙草智能物流配送系統(tǒng)的重要組成部分。隨著新一輪煙草行業(yè)技術(shù)系統(tǒng)的革新，煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)在規(guī)劃設計、物流設備、控制系統(tǒng)開發(fā)及軟件系統(tǒng)開發(fā)等方面均需要進行優(yōu)化和升級。

　　近年來，福建煙草煙絲庫物流系統(tǒng)，在規(guī)劃設計上采用平庫箱式自動化存儲系統(tǒng)，配置AGV與輸送系統(tǒng)實現(xiàn)煙絲箱的自動出入庫;同時，采用完整的接口協(xié)議，配合制絲系統(tǒng)和卷包系統(tǒng)完成煙絲的裝箱存儲和準確出庫，在硬件配置上采用RFID技術(shù)實現(xiàn)貨物信息準確交互。廈門煙草煙絲庫物流系統(tǒng)也進行了技術(shù)革新及優(yōu)化設計;采用平庫無貨架方式實現(xiàn)煙絲箱存儲，物料存儲方式靈活;配置單箱雙工位循環(huán)煙絲裝箱機，提高煙絲裝箱效率;翻箱喂料系統(tǒng)采用移動式多功能機器人翻箱系統(tǒng)，任意種類煙絲可以送達任何卷煙機組，實現(xiàn)生產(chǎn)高度柔性;AGV系統(tǒng)采用先進的NDC激光導引技術(shù)，提高搬運系統(tǒng)的定位精度及穩(wěn)定性。河南煙草儲絲庫物流系統(tǒng)則采用駛?cè)胧?a target="_blank">貨架儲存形式，提高了廠房空間利用率;配備AGV實現(xiàn)煙絲箱自動搬運;采用圖像識別系統(tǒng)，校驗煙絲箱煙絲是否殘留;采用直行穿梭車對翻箱倒料機進行實煙絲箱供給。

　　煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)在響應系統(tǒng)化設計、智能化控制、集約化生產(chǎn)、柔性化生產(chǎn)要求的同時，要體現(xiàn)系統(tǒng)實用性、先進性、高效性、擴展性特征。安徽中煙蚌埠卷煙廠為了建立自動化、柔性化、信息化的智能物流配送系統(tǒng)，對煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)在規(guī)劃設計、設備選型、物流系統(tǒng)開發(fā)等方面分別進行了優(yōu)化創(chuàng)新。

　　一、煙絲庫系統(tǒng)的規(guī)劃設計

　　安徽中煙蚌埠卷煙廠煙絲庫遵循高效性、先進性、兼容性、安全性、可靠性及可擴展性等設計原則。通過對系統(tǒng)設計方案多次進行可行性分析、技術(shù)路線認證、有效性分析及風險分析，完成了煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)建設。

　　1.煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)的布局設計

　　煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)由貨架系統(tǒng)、穿梭車系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、裝箱系統(tǒng)及翻箱系統(tǒng)等組成，煙絲庫系統(tǒng)布局如圖1。

　　煙絲庫貨物單元采用箱式儲絲，按照上下兩箱疊放、密集庫方式存儲。煙絲存儲的設計方法極大地提高了煙絲庫空間利用率，在近2000m2、凈空高7.4m廠房范圍內(nèi)，設計1576個貨位，實現(xiàn)超過40噸成品煙絲的存儲。同時，儲絲箱以130～250 千克/箱為單位，小單位方式存儲，方便實現(xiàn)煙絲庫批次管理，避免不同煙絲之間串味，增加煙絲有效存儲時間。另外，煙絲箱的輸送摒棄AGV輸送形式，采用穿梭車完成煙絲箱輸送。該設計避免AGV線路規(guī)劃占用大量廠房空間，使得整個煙絲庫設計非常緊湊，提高了煙絲庫系統(tǒng)的輸送效率，增加了煙絲庫的有效存儲空間。

　　煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)是煙草智能物流配送系統(tǒng)的重要組成部分，煙絲庫系統(tǒng)故障將導致整個卷煙生產(chǎn)車間停線。因此，煙絲庫智能倉儲系統(tǒng)設計了相應的應急方案：

　　(1)裝箱系統(tǒng)故障應急方案。將裝箱系統(tǒng)設計為兩條相互獨立的作業(yè)線，其中任意一條線故障，另一條線可以繼續(xù)完成裝箱作業(yè)，保證系統(tǒng)連續(xù)裝箱。

　　(2)翻箱系統(tǒng)故障應急方案。翻箱系統(tǒng)配備兩套滑軌機械手，其中任意一套滑軌機械手故障，另一套可以繼續(xù)完成實箱出庫、空箱入庫的任務，保證系統(tǒng)連續(xù)翻箱。

　　(3)穿梭車故障應急方案。貨架系統(tǒng)有兩層設計，每層各配備一套獨立的穿梭車系統(tǒng)，其中任意一套穿梭車故障，另一套穿梭車可以繼續(xù)完成實箱出庫、空箱入庫的任務。同時，若出現(xiàn)翻箱區(qū)緊急要料，可以安排入庫區(qū)的穿梭車優(yōu)先完成出庫任務，即通過貨架中間的輸送通道，將出庫區(qū)所需實煙絲箱從入庫區(qū)出庫后送到出庫區(qū)翻箱倒料。

　　二、翻箱倒料系統(tǒng)設計

　　翻箱倒料系統(tǒng)的功能是將煙絲箱中的煙絲平穩(wěn)地導入喂絲機中，最大限度減少煙絲造碎率、降低揚塵及保持煙絲完整配方。翻箱倒料系統(tǒng)大致分為五種翻箱倒料模式，即工業(yè)機器人翻箱倒料模式、龍門式翻箱倒料模式、追蹤式翻箱倒料模式、AGV式翻箱倒料模式及堆垛機式翻箱倒料模式。其中，堆垛機式翻箱倒料機為常用的翻箱倒料設備，在煙草物流領(lǐng)域應用極為廣泛。

　　圖2為站立式堆垛機翻箱倒料設備。該設備采用成熟的雙立柱結(jié)構(gòu)，通過鏈條傳動實現(xiàn)提升功能，升降臺上配置翻轉(zhuǎn)夾抱機構(gòu)實現(xiàn)翻箱倒料功能。站立式堆垛機翻箱倒料設備具有運行速度快、定位準確、操作靈活等優(yōu)點。然而，站立式堆垛機翻箱倒料設備也存在一些不足：一方面，站立式堆垛機翻箱倒料設備無開箱功能，煙絲倒料前要完成獨立的開箱動作;另一方面，站立式堆垛機翻箱倒料設備無清掃及質(zhì)檢功能，煙絲倒料完成后要單獨完成煙箱清掃動作，隨后進行煙箱質(zhì)檢;開箱、清掃及質(zhì)檢功能的實現(xiàn)占據(jù)廠房大量空間，增加貨物單元搬運工時。

　　安徽蚌埠煙絲庫物流系統(tǒng)采用移動式堆垛機翻箱倒料模式，該套系統(tǒng)在傳統(tǒng)堆垛機式翻箱倒料模式上進行了優(yōu)化設計，圖3為安徽蚌埠煙絲庫翻箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

　　從圖3可以看出，翻箱倒料系統(tǒng)主要包括滑軌機器人系統(tǒng)、開蓋系統(tǒng)、蓋保護系統(tǒng)、清潔系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)。滑軌機器人系統(tǒng)由牽引小車、伸縮貨叉、水平旋轉(zhuǎn)裝置等組成，負責將煙絲箱送達指定位置，同時實現(xiàn)煙絲箱翻箱功能;開蓋系統(tǒng)通過真空吸附實現(xiàn)開蓋功能，用于翻箱動作前取出箱蓋，另外保證翻箱動作完成后將箱蓋放回容器上;蓋保護系統(tǒng)是通過機械自鎖結(jié)構(gòu)，確保箱蓋不會因氣動故障而脫落;清潔系統(tǒng)的清潔裝置框架頂部和兩側(cè)均裝有平刷。清潔時，煙箱被移動到清潔裝置框架上并橫向穿過框架，同時框架在振動電機驅(qū)動下振動，使得箱壁底部和兩側(cè)殘煙絲掉落到喂絲機上，從而實現(xiàn)煙絲箱的清潔功能;視覺系統(tǒng)由照相機及照明系統(tǒng)組成，安裝在滑軌機器上，用于探測及識別清理后的煙絲箱。

　　安徽蚌埠煙絲庫翻箱倒料設備將開箱、倒料、清掃、質(zhì)檢等功能一體化，一方面大幅提高廠房空間利用率，提升廠房煙絲儲量;另一方面降低了貨物單元無效搬運工時，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，圖4為翻箱倒料系統(tǒng)示意圖。

　　從圖4可以看出，移動式堆垛機翻箱倒料機可以實現(xiàn)多臺煙絲喂料機和煙箱站臺之間往復工作。

　　三、物流系統(tǒng)開發(fā)設計

　　煙絲庫物流系統(tǒng)基于智能化的設計思想和功能規(guī)范化標準，實現(xiàn)系統(tǒng)信息管理、智能調(diào)度、在線監(jiān)控、系統(tǒng)集成、統(tǒng)一配送、資源共享等功能。安徽蚌埠煙絲庫物流系統(tǒng)依托WMS倉庫管理系統(tǒng)及WCS倉庫控制系統(tǒng)為核心的信息技術(shù)，綜合集成軟硬件設備，實現(xiàn)各子系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，相互配合，統(tǒng)一管理。同時，結(jié)合煙廠的戰(zhàn)略發(fā)展目標，信息系統(tǒng)要具備一定的開放性和可擴展性。因此，設計綜合考慮系統(tǒng)的擴充和升級能力、預留相應的拓展功能和協(xié)作窗口。

　　1.WMS倉庫管理系統(tǒng)應用

　　WMS倉庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)與MES/ERP等上位系統(tǒng)通訊，接收生產(chǎn)任務單，并將任務單發(fā)送給調(diào)度控制層，設備執(zhí)行完成后將作業(yè)信息反饋給上位系統(tǒng)。WMS倉庫管理系統(tǒng)通過采集、跟蹤、存儲、管理各種物流信息，并實現(xiàn)對信息的分析、作業(yè)計劃管理、訂單批次管理、物料追蹤管理等功能。

　　安徽蚌埠煙絲庫項目對WMS倉庫管理系統(tǒng)進行了優(yōu)化升級，實現(xiàn)了更加全面的管理功能。使得WMS倉庫管理系統(tǒng)具備如下特點：

　　第一，WMS倉庫管理系統(tǒng)運行穩(wěn)定、高效、安全。系統(tǒng)采用了任務驅(qū)動的運行方式對倉庫進行管理，從任務的產(chǎn)生到任務結(jié)束整個生命周期，系統(tǒng)可以監(jiān)控所有任務類型及任務狀態(tài)，保證系統(tǒng)正常作業(yè);系統(tǒng)開發(fā)了人性化的任務管理功能，操作人員能夠暫停、回收、強制執(zhí)行任務。同時，操作人員能夠?qū)崟r查詢系統(tǒng)運行狀態(tài)。

　　第二，WMS倉庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)業(yè)務流程靈活管理，具備良好的開放性、擴展性和柔性管理功能。WMS倉庫管理系統(tǒng)支持質(zhì)量管理及跟蹤;支持對庫存貨物的批次管理方式;支持定期盤點和循環(huán)盤點方式;支持倉庫、區(qū)域、貨位等多層次管理;支持貨物最大庫存量和安全庫存量設置，并有越界限報警處理功能;支持庫存貨物當前數(shù)量鎖定等一系列功能。

　　第三，WMS倉庫管理系統(tǒng)軟件易于管理與維護，安裝簡單方便，不向系統(tǒng)以外目錄進行任何寫操作。

　　2.WCS倉庫控制系統(tǒng)應用

　　WCS倉庫控制系統(tǒng)處在設備執(zhí)行層和信息管理層的中間層，其軟件功能既實現(xiàn)設備層集成，又是實現(xiàn)信息管理的基礎。WCS是設備執(zhí)行層的中央控制軟件，通過TCP/IP通訊方式與設備系統(tǒng)連接，進行信息交互，實現(xiàn)倉庫系統(tǒng)執(zhí)行層控制接口的集成;WCS協(xié)調(diào)穿梭車、輸送機、翻箱倒料機、裝箱系統(tǒng)等完成WMS下達的作業(yè)任務，實現(xiàn)對設備系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理的功能;通過實時收集設備層反饋，實現(xiàn)設備的實時監(jiān)控及對任務執(zhí)行狀況的實時跟蹤。

　　WCS倉庫控制系統(tǒng)作為實現(xiàn)信息化的基礎，在調(diào)度時奉行均衡負載、最短路徑、優(yōu)先級任務、堵塞就近等原則。對出入庫任務組合實行優(yōu)化，實現(xiàn)最佳的出入庫雙循環(huán)作業(yè);另外還增加了額外的流程來加強系統(tǒng)安全性，降低系統(tǒng)對部分設備的依賴性。這些安全流程包括輸送線緩沖臨界檢測、設備故障任務轉(zhuǎn)移等。

　　為了方便用戶操作，WCS提供了一個仿真界面，界面上形象地反映了各設備的實時狀態(tài)及任務執(zhí)行情況，用戶可以根據(jù)自身權(quán)限進行直觀地操作。WCS還提供操作日志、任務執(zhí)行記錄、設備故障記錄及報警等功能。

　　安徽蚌埠煙絲庫物流系統(tǒng)基于WMS倉庫管理系統(tǒng)及WCS倉庫控制系統(tǒng)，實現(xiàn)信息管理、調(diào)度控制、在線監(jiān)控、系統(tǒng)集成、設備執(zhí)行等功能，最終完成系統(tǒng)所需的物流流程。其中主要物流流程包括煙絲入庫、煙絲出庫、煙絲盤點及抽檢、煙絲箱質(zhì)檢等。物流系統(tǒng)完成煙絲箱出庫流程如圖5。

　　從物流作業(yè)流程可以看出，物流系統(tǒng)通過對WMS倉庫管理系統(tǒng)及WCS倉庫控制系統(tǒng)的有效運用，能夠?qū)ο嚓P(guān)作業(yè)信息及時進行記錄并更新，保證貨品信息的實時性及準確性。煙絲庫物流系統(tǒng)的應用，使物流管理質(zhì)量及效率得以有效提升，為整個生產(chǎn)流程提供有力保障。

　　四、結(jié)論

　　安徽蚌埠煙絲庫物流系統(tǒng)設計應用具備如下特點：物流系統(tǒng)存儲量大，響應效率高;設計倉儲系統(tǒng)應急方案，保證物流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行;移動式堆垛機翻箱倒料模式的應用，大大提高煙絲庫物流系統(tǒng)的效率;WMS倉庫管理系統(tǒng)及WCS倉庫控制系統(tǒng)的開發(fā)運用，實現(xiàn)煙絲庫物流系統(tǒng)自動化、信息化、柔性化功能。

　　安徽蚌埠煙絲庫物流系統(tǒng)的成功實施，代表了傳統(tǒng)制造企業(yè)向“工業(yè)4.0”的邁進，是智能制造發(fā)展的有益探索。