卷煙超高速分揀關鍵技術研究

鐘 亮

（湖南省煙草公司衡陽市公司 物流配送中心，湖南 衡陽 421001）

1 概 述

近年來，隨著大量煙草物流配送中心的新建以及自動化技術的革新，各地市州公司卷煙分揀逐漸從半自動化分揀過渡到全自動化分揀，特別是復合分揀線的應用將速度從原來的7 000～9 000條/時提升至16 000～20 000條/時。但是，隨著卷煙銷量的不斷增多，訂單結構畸形變化，導致卷煙分揀時間越來越長，同時，設備安裝完成后，分揀速度達到一定值后就很難再提高。本文介紹了一種在不更新設備的情況下增加系統(tǒng)柔性、提高分揀效率的方法來解決這個問題。

2 條煙分揀工藝分析

復合分揀線是多條傳統(tǒng)自動分揀線按照一定工藝布局的疊加，這種布局能夠有效減少設備投資、占地面積和人員。目前國內(nèi)典型的復合分揀線工藝如圖1所示，將不同品牌的條煙按照計算機約定的順序存儲在各通道內(nèi)，計算機將訂單X按照品牌所在子線進行拆分成X1、X2（訂單X=訂單X1+訂單X2）后，分別將X1、X2下載到子線A、子線B的控制器PLC（Program Logic Control）的存儲區(qū)，PLC控制彈出裝置對條煙進行分揀，待X1、X2分揀完成后，通過合流裝置將訂單X1、X2合成訂單X，再輸送至打碼裹包單元。其流程圖如圖2所示。

圖1 條煙分揀工藝

圖2 復合線分揀流程

上述流程采用兩條子分揀線并行分揀同一個訂單后再合流，同理，根據(jù)各物流中心實際銷售情況，可以將訂單拆成更多的子線并行分揀以達到較高分揀速度。但是受限于主合流線的合流速度，當子線數(shù)量達到一定后，再增加子線無益于整線效率提升。因此，只能采用增加一條主線，在受限于場地的情況下，子線并不能無限增加，那么子線的供給速度將無法滿足兩條主合流線，整個分揀作業(yè)現(xiàn)場將會出現(xiàn)時斷時續(xù)的情況。

3 小單合并技術

物流中心分揀的原始訂單中不可避免有一些條煙數(shù)量較小的訂單，另外經(jīng)過拆分形成的訂單中，由于品牌分布不均勻也將生成小訂單。由于每個訂單都需要一個訂單間距的緣故，會使得總訂單在輸送帶上排列長度變長、效率下降，從而降低子線的供給能力。

小單合并是指將若干個微小訂單人為的合并成一個稍大訂單進行分揀的結構優(yōu)化策略，其核心要義在于通過減少訂單數(shù)量從而降低訂單間距的個數(shù)。如圖3所示 ，改進前訂單X1-2與訂單X1+1之間訂單間隔有3個；進行小單合并后，訂單間隔變成1個，從而分揀速度提高。

圖3 小單合并示意圖

改進前訂單總長度：

小單合并后可減少長度：

式中：Lx：訂單X在皮帶上占據(jù)的長度；Lc：訂單與訂單間的間距；n：訂單個數(shù)；p：小訂單占比；i：每單合并小訂單個數(shù)。

假設訂單個數(shù)6 001個，訂單間距500mm，小訂單占比20%，每單合并小訂單個數(shù)為10，那么可減少條煙在皮帶的排列長度為540.5m，按照30m/min的皮帶數(shù)據(jù)來計算，單線可節(jié)約18分鐘左右。

4 仿真

AutoMod是美國APPLIED MATERIALS公司研發(fā)專用于物流過程仿真與優(yōu)化的軟件，可以實現(xiàn)復雜調(diào)度策略，是物流界最權威的仿真軟件。以衡陽物流中心復合線為研究對象，根據(jù)工藝平面圖按照1∶1比例建立三維實體模型，對復合線分揀能力仿真。仿真運行如圖4所示。

在模型中分別采用改進前的傳統(tǒng)策略和改進后的小單合并進行仿真，其結果如圖5所示。

傳統(tǒng)策略：

1號分揀線

分揀條數(shù)：[C(1)：Total]287 690；

分揀時長：[C1(1)：Av_Time]（46 616.73/3 600=）12.95h；

單線分揀能力：287 690/12.95=22 215條/h。

2號分揀線

分揀條數(shù)：[C(2)：Total]294 498；

分揀時長：[C1(2)：Av_Time（47 918.32/3 600=）]13.31h；

圖4 AutoMod仿真運行圖

圖5 AutoMod仿真結果圖

單線分揀能力：[294 498/13.31=]22 126條/h。

小單合并策略：

1號分揀線

分揀條數(shù)：[C(1)：Total]287 690；

分揀時長：[C1(1)：Av_Time](43 568.72/3 600=)12.10h；

單線分揀能力：287 690/12.10=23 776條/h。

2號分揀線

分揀條數(shù)：[C(2)：Total]294 498；

分揀時長：[C1(2)：Av_Time（44 016.83/3 600=）]12.27h；

單線分揀能力：[294 498/12.27=]24 001條/h。

5 總結

采用小單合并技術能有效減少訂單間距個數(shù)，從而使復合線能分揀效率提高，目前已在衡陽物流中心復合線上使用該技術，分揀效率能提高7%～10%；由于不需要增加、改造設備，從而節(jié)約了設備改造成本，同時提高了系統(tǒng)柔性。