為解決當(dāng)前煙草行業(yè)已經(jīng)建成的濾棒物流自動(dòng)化系統(tǒng)在濾棒發(fā)射中容易產(chǎn)生觸頭、外表皺、爆口等質(zhì)量缺陷的問(wèn)題，本文對(duì)卷煙廠成型機(jī)、發(fā)射機(jī)、濾棒庫(kù)提出了新的工藝布局方式——同側(cè)異層，同時(shí)應(yīng)用RFID技術(shù)對(duì)外觀無(wú)法辨識(shí)的濾棒自動(dòng)附著信息，建立起濾棒的防錯(cuò)牌控制，完善了濾棒物流自動(dòng)化系統(tǒng)與生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)性。

　　自動(dòng)化物流系統(tǒng)、同側(cè)異層、卷煙生產(chǎn)、RFID

　　引言

　　隨著加工制造業(yè)領(lǐng)域的拓寬和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，原材料和半成品及成品的儲(chǔ)存成為企業(yè)必須解決的重要問(wèn)題。在煙草物流行業(yè)，自動(dòng)化立體庫(kù)得到廣泛應(yīng)用。作為卷煙重要輔料的濾嘴棒，其儲(chǔ)存和輸送在很多煙廠仍采用人工作業(yè)模式，即，成型機(jī)組裝盤(pán)機(jī)將嘴棒自動(dòng)裝盤(pán)后，人工將料盤(pán)搬運(yùn)到緩存區(qū)暫存，固化一段時(shí)間后，再由人工送到發(fā)射機(jī)組卸盤(pán)機(jī)上。也有部分煙廠采用輸送設(shè)備將成型機(jī)與發(fā)射機(jī)組直接聯(lián)接起來(lái)，經(jīng)過(guò)短暫緩存和固化，將濾嘴棒輸送給發(fā)射機(jī)。煙草企業(yè)濾棒物流自動(dòng)化系統(tǒng)，利用自動(dòng)化立體庫(kù)的大容量緩沖和隨機(jī)儲(chǔ)存的靈活性，將濾棒成型生產(chǎn)和發(fā)射分成兩個(gè)互不干擾、獨(dú)立工作的工序，將濾棒成型機(jī)和發(fā)射機(jī)按集群式布置，任一臺(tái)成型機(jī)生產(chǎn)的濾棒可以根據(jù)生產(chǎn)安排自動(dòng)輸送到任一臺(tái)發(fā)射機(jī)，再發(fā)送到任一臺(tái)卷煙機(jī)，可以最大限度地發(fā)揮成型機(jī)和發(fā)射機(jī)的生產(chǎn)能力，同時(shí)設(shè)備配置數(shù)量大大減少。

　　煙草工業(yè)企業(yè)從“十一五”技改開(kāi)始，建設(shè)的濾棒物流自動(dòng)化系統(tǒng)逐步增多，但全部采用成型機(jī)和發(fā)射機(jī)位于立體庫(kù)同層異側(cè)的方式，這樣的布局發(fā)射機(jī)到交換站管道距離長(zhǎng)、管道彎路多、需要爬升，發(fā)射時(shí)需要的發(fā)射壓力大，容易產(chǎn)生觸頭、外表皺、爆口等質(zhì)量缺陷的濾棒，影響濾棒在卷接過(guò)程的使用，造成煙支掉頭、爆口等質(zhì)量問(wèn)題。

　　濾棒生產(chǎn)后裝入濾棒盤(pán)中，每幾盤(pán)濾棒為一組，自動(dòng)存入立體庫(kù)。但因?yàn)V棒的外觀十分相似，很難用肉眼識(shí)別濾棒的規(guī)格，故在濾棒生產(chǎn)、使用過(guò)程中需要嚴(yán)格控制，一旦發(fā)生錯(cuò)牌，就屬于企業(yè)A類質(zhì)量事故，將造成大量的材料、人力的浪費(fèi)，如果流入市場(chǎng)，產(chǎn)生的負(fù)面影響將無(wú)法預(yù)計(jì)。

　　針對(duì)以上問(wèn)題，本文結(jié)合企業(yè)的“十一五”技改項(xiàng)目，通過(guò)研究成型機(jī)與發(fā)射機(jī)布局的合理性、所需設(shè)備的設(shè)計(jì)、物料信息流的分析等，在滿足生產(chǎn)工藝的情況下，重新規(guī)劃設(shè)備布局，采用成型機(jī)和發(fā)射機(jī)位于立體庫(kù)同側(cè)異層的方式，建立濾棒物流自動(dòng)化系統(tǒng)的防錯(cuò)牌控制系統(tǒng)，形成行業(yè)內(nèi)濾棒物流自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)新模式。

　　工藝布局研究

　　將成型機(jī)、發(fā)射機(jī)布置于濾棒立體庫(kù)的同側(cè)，考慮成型機(jī)生產(chǎn)時(shí)需要輔料（絲束、盤(pán)紙），其中絲束一粒有500多千克，且輔料采用AGV小車運(yùn)送的方式，因此將成型機(jī)布置在一層；連接發(fā)射機(jī)與卷煙機(jī)的濾棒交換站正常都是布置在高處，以利于發(fā)射的壓力，因此將發(fā)射機(jī)布置在二層，與交換站同層，以減少這兩種設(shè)備之間連接管道的距離及爬升。

　　采用成型機(jī)和發(fā)射機(jī)位于立體庫(kù)同側(cè)異層方式解決了如下問(wèn)題：

　　1.發(fā)射機(jī)與交換站的管道距離縮短

　　濾棒交換站大都設(shè)置在卷包車間裝飾吊頂或車間二層上，采用新布局后，可以極大地縮短發(fā)射機(jī)與交換站的管道距離。

　　2.發(fā)射機(jī)發(fā)送濾棒的壓力減少

　　采用新布局后，發(fā)射機(jī)到交換站的管道基本上不存在爬升部分。由于發(fā)射管道距離的縮短、管道爬升部分的大幅減少，發(fā)射機(jī)的發(fā)射壓力也大大減少，從投入使用來(lái)看，企業(yè)一區(qū)生產(chǎn)線采用發(fā)射機(jī)與交換站在不同層的，其發(fā)射壓力需要4-4.5Bar，二區(qū)生產(chǎn)線采用該種新型布局方式，發(fā)射機(jī)發(fā)射壓力只需要2-2.5Bar。

　　3.降低質(zhì)量缺陷濾棒的產(chǎn)生

　　由于發(fā)射壓力的大幅降低，濾棒的前行速度大大降低了，從而較大程度地減少了觸頭、外表皺、爆口等質(zhì)量缺陷的濾棒產(chǎn)生，提高了在發(fā)射過(guò)程中濾棒質(zhì)量的穩(wěn)定性。

　　4.提高空間利用率

　　國(guó)家煙草專賣局批復(fù)該項(xiàng)目建筑面積是以所申請(qǐng)的產(chǎn)能為依據(jù)的，在產(chǎn)能確定、建筑面積固定的情況下，這樣的布局充分利用有限空間，為項(xiàng)目總體工藝布局騰出更多的面積。

　　系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)

　　在成型機(jī)、發(fā)射機(jī)與濾棒立體庫(kù)布局確定后，系統(tǒng)主要是設(shè)計(jì)成型機(jī)、發(fā)射機(jī)與濾棒立體庫(kù)的對(duì)接設(shè)備。

　　1.連接設(shè)備設(shè)計(jì)

　　濾棒立體庫(kù)通過(guò)堆垛機(jī)將貨物存放在貨架或從貨架上取下貨物，存取貨物為貨叉伸縮方式，因此該系統(tǒng)的對(duì)接實(shí)際上就是設(shè)計(jì)堆垛機(jī)與成型機(jī)、發(fā)射機(jī)的連接設(shè)備。考慮成型機(jī)的裝盤(pán)部分、發(fā)射機(jī)的卸盤(pán)部分機(jī)構(gòu)及濾棒盤(pán)的輸送方式，該連接設(shè)備采用皮帶輸送機(jī)的方式，且濾棒盒幾個(gè)一組出入庫(kù)時(shí)，為有足夠的緩存空間、合理輸送負(fù)載及控制方式，設(shè)計(jì)3段皮帶輸送機(jī)來(lái)連接。輸送機(jī)的設(shè)計(jì)參照德國(guó)HAUNI公司生產(chǎn)的KDF4成型機(jī)的HCF部分（裝盤(pán)機(jī)），輸送機(jī)皮帶選用福爾波·西格林集團(tuán)的傳輸龍 Transilon系列產(chǎn)品，考慮與其他系統(tǒng)電機(jī)選型的一致性，電機(jī)選用SEW產(chǎn)品。

　　2.旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　圖5是系統(tǒng)用到的兩種不同規(guī)格的空濾棒盤(pán)，輸送機(jī)到成型機(jī)裝盤(pán)部分的單個(gè)空濾棒盤(pán)及從成型機(jī)裝盤(pán)部分到輸送機(jī)的實(shí)濾棒盤(pán)都是以圖6箭頭①所示方向輸送的，輸送機(jī)到發(fā)射機(jī)卸盤(pán)部分的單個(gè)實(shí)濾棒盤(pán)及從發(fā)射機(jī)卸盤(pán)部分到輸送機(jī)的空濾棒盤(pán)都是以圖6箭頭②方向輸送的。因此，從輸送機(jī)上分離出單個(gè)空濾棒盤(pán)和實(shí)濾棒盤(pán)時(shí)，必須將空濾棒盤(pán)和實(shí)濾棒盤(pán)進(jìn)行180°調(diào)頭，才能供成型機(jī)和發(fā)射機(jī)使用，為此在圖3、4的第③段輸送機(jī)上必須帶有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

　　參照德國(guó)HAUNI公司生產(chǎn)的KDF4成型機(jī)的HCF部分（裝盤(pán)機(jī)），濾棒盤(pán)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選用FESTO的緊湊型氣缸作為驅(qū)動(dòng)部分。

　　3.防錯(cuò)牌控制設(shè)計(jì)

　　采用RFID技術(shù)，跟蹤濾棒從成型機(jī)生產(chǎn)出來(lái)、立體庫(kù)入庫(kù)、立體庫(kù)出庫(kù)、發(fā)射機(jī)使用等過(guò)程中的信息，建立這一過(guò)程中信息的核對(duì)機(jī)制，防止錯(cuò)牌事故的發(fā)生。

　　輸送機(jī)在輸送濾棒盒的過(guò)程中，濾棒盒到一定位置觸發(fā)光電感應(yīng)，氣缸將當(dāng)前濾棒盒夾緊，PLC向WCS（倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)）申請(qǐng)RFID的寫(xiě)入或者核對(duì)，若WCS反饋成功的信號(hào)，則輸送機(jī)氣缸松開(kāi)，輸送機(jī)繼續(xù)向前輸送；若不成功，則氣缸繼續(xù)夾緊并會(huì)有相關(guān)報(bào)警提示，此時(shí)需人工查看、處理。

　　一樓成型機(jī)生產(chǎn)濾棒后，RFID寫(xiě)入濾棒的生產(chǎn)時(shí)間、牌號(hào)、機(jī)臺(tái)號(hào)等信息，二樓發(fā)射機(jī)處則與在WMS（倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)）中預(yù)先設(shè)定的濾棒信息和當(dāng)前濾棒信息進(jìn)行核對(duì)，防止濾棒牌號(hào)與要求不一致的現(xiàn)象發(fā)生。

　　結(jié)語(yǔ)

　　從同側(cè)異層的濾棒物流自動(dòng)化系統(tǒng)投入使用以來(lái)卷包車間的質(zhì)量反饋情況來(lái)看，基本杜絕了在發(fā)射過(guò)程中產(chǎn)生觸頭、外表皺、爆口等質(zhì)量缺陷的濾棒。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)用RFID技術(shù)，將外觀無(wú)法辨識(shí)的濾棒自動(dòng)附著信息，在生產(chǎn)、使用過(guò)程中都能實(shí)時(shí)知道這些濾棒的牌號(hào)、生產(chǎn)機(jī)臺(tái)、生產(chǎn)時(shí)間等信息，并建立了濾棒的防錯(cuò)牌控制機(jī)制，完善了濾棒物流自動(dòng)化系統(tǒng)與生產(chǎn)的密切關(guān)聯(lián)性。