北京煙草物流中心的升級(jí)改造

文/本刊記者 江 宏

北京煙草物流中心在保證全市卷煙分揀配送任務(wù)不間斷的前提下，在原址實(shí)施整體技術(shù)升級(jí)改造，突破了細(xì)標(biāo)一體、工商共庫(kù)、精準(zhǔn)打碼、一籠到底、配送網(wǎng)絡(luò)和路線優(yōu)化等技術(shù)難題，并通過(guò)智能感知、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)走上智慧物流發(fā)展之路。

為應(yīng)對(duì)卷煙市場(chǎng)異型煙銷量大幅上升等新變化，煙草商業(yè)企業(yè)不斷探索更好的物流解決方案，通過(guò)引入自動(dòng)化、智能化等技術(shù)，全面提升物流管理與服務(wù)水平。北京煙草公司作為行業(yè)先行者，其物流中心就地整體技術(shù)升級(jí)改造項(xiàng)目樹(shù)立了行業(yè)新標(biāo)桿。

項(xiàng)目背景

北京煙草物流中心于2006年建成投入使用，率先在煙草行業(yè)引入全自動(dòng)分揀線，憑借創(chuàng)新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工藝模式開(kāi)創(chuàng)了煙草物流建設(shè)的“北京模式”，從運(yùn)行效果和社會(huì)效應(yīng)等方面來(lái)看都堪稱業(yè)界典范之一，因此贏得了多項(xiàng)榮譽(yù)。當(dāng)年，北京煙草物流中心的設(shè)計(jì)能力是：自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)量4萬(wàn)箱（一箱有5件，每件50條卷煙），年分揀卷煙70萬(wàn)箱。當(dāng)時(shí)，北京市常住人口不足1493萬(wàn)。

到了2015年，北京市常住人口已過(guò)2170萬(wàn)，年卷煙需求量達(dá)到約90萬(wàn)箱，其中異型煙銷量大幅增加，特別是細(xì)支煙銷量占比不斷提升，給分揀作業(yè)帶來(lái)極大壓力。同時(shí)，隨著時(shí)間的推移，物流設(shè)備老化，部分關(guān)鍵設(shè)備“帶病”工作，加之分揀能力不足，物流中心長(zhǎng)期以來(lái)采用雙班作業(yè)，設(shè)備長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，生產(chǎn)效率低、成本費(fèi)用高、安全隱患多等問(wèn)題日益凸顯。因此，為了更好地服務(wù)北京市場(chǎng)，實(shí)施全面的物流系統(tǒng)升級(jí)改造勢(shì)在必行。

經(jīng)過(guò)反復(fù)論證及廣泛調(diào)研，2016年5月，北京市煙草專賣局（公司）最終明確，在保證全市卷煙分揀配送任務(wù)不間斷的前提下，在物流中心原址實(shí)施整體技術(shù)升級(jí)改造，圍繞“技術(shù)領(lǐng)先、國(guó)內(nèi)一流、工商一體、行業(yè)標(biāo)桿”的目標(biāo)，打造更高水平、更快速度、更強(qiáng)實(shí)力的煙草物流中心，形成與卷煙結(jié)構(gòu)變化相匹配的物流作業(yè)模式，并通過(guò)工商協(xié)同、智能感知、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)走上智慧物流發(fā)展之路。

改造重點(diǎn)與難點(diǎn)

物流中心就地不停產(chǎn)技改，既要保證日常生產(chǎn)，又要同步改造施工，兼顧生產(chǎn)、技術(shù)、安全等各項(xiàng)工作，難度極高。北京煙草公司進(jìn)行了周密規(guī)劃、統(tǒng)籌安排，與多家企業(yè)合作，通過(guò)流程創(chuàng)新、裝備技術(shù)創(chuàng)新以及科學(xué)合理的組織，在原有的聯(lián)合工房?jī)?nèi)完成了升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的“行業(yè)首家”、工期上的“首都速度”。

此次改造項(xiàng)目瞄準(zhǔn)了關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成立了5個(gè)專項(xiàng)攻關(guān)課題組，集中力量突破細(xì)標(biāo)一體、工商共庫(kù)、精準(zhǔn)打碼、一籠到底、配送網(wǎng)絡(luò)和路線優(yōu)化等技術(shù)難題。

改造項(xiàng)目中最具挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的當(dāng)屬細(xì)支煙與標(biāo)準(zhǔn)煙的共線分揀、共線包裝。近年來(lái)，為適應(yīng)消費(fèi)者的多樣化需求，多種規(guī)格及包裝形式的卷煙陸續(xù)問(wèn)世。北京市場(chǎng)卷煙銷量保持穩(wěn)定，但異型煙銷量增長(zhǎng)迅速。尤其是在元旦春節(jié)期間銷售高峰期，異型煙銷量占比接近20%，其中細(xì)支煙銷量占比近70%。細(xì)支煙分揀已成為影響物流效率和服務(wù)水平提升的瓶頸。煙草行業(yè)通常采用異型煙分揀線進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)包裝的條煙分揀，但其作業(yè)效率無(wú)法與增量匹配。因此，北京煙草物流中心決定建設(shè)細(xì)標(biāo)一體全自動(dòng)分揀線，在行業(yè)內(nèi)首次徹底實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)煙和細(xì)支煙共線全自動(dòng)高速分揀。一條分揀線涉及備貨、補(bǔ)貨、分揀、包裝等多個(gè)環(huán)節(jié)，包括機(jī)械設(shè)備、電控系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)集成，雖改造難度大，但帶來(lái)的產(chǎn)能提升效果十分顯著，單線實(shí)際分揀效率可達(dá)30000條/小時(shí)以上。

圖1 物流中心一層功能分區(qū)示意圖

圖2 物流中心二層功能分區(qū)示意圖

此外，項(xiàng)目取得的成果還包括：與上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司北京卷煙廠合作，充分利用工業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)條件，精簡(jiǎn)打掃碼流程，實(shí)現(xiàn)工商共庫(kù)新模式；通過(guò)創(chuàng)新應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“煙碼匹配”在線糾錯(cuò)和精準(zhǔn)打碼；優(yōu)化配送籠車及配套裝置，解決了原有的多次分揀、重復(fù)搬運(yùn)、來(lái)回裝卸、反復(fù)碼垛的裝載配送難題……

3)根據(jù)質(zhì)子準(zhǔn)直器的大小和位置，篩選出能穿過(guò)質(zhì)子準(zhǔn)直器的反沖質(zhì)子，確定穿出質(zhì)子準(zhǔn)直器的反沖質(zhì)子的能量和發(fā)射方向。

以下時(shí)間節(jié)點(diǎn)記錄了該項(xiàng)目的主要過(guò)程：2017年6月，過(guò)渡區(qū)設(shè)備建成投產(chǎn)，分揀業(yè)務(wù)順利轉(zhuǎn)移；7月，全自動(dòng)分揀設(shè)備改造工程拉開(kāi)序幕，同步進(jìn)行出入庫(kù)系統(tǒng)、件煙庫(kù)和入庫(kù)環(huán)穿設(shè)備安裝調(diào)試；11月，第一條全自動(dòng)分揀線啟用真煙實(shí)單聯(lián)調(diào)聯(lián)試；2018年4月初，4條全自動(dòng)分揀線全部建成投產(chǎn)試運(yùn)行；4月16日，業(yè)務(wù)順利從過(guò)渡區(qū)轉(zhuǎn)至全自動(dòng)作業(yè)區(qū)；5月15日，試行單班生產(chǎn)，開(kāi)啟單班作業(yè)新時(shí)代。

系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)創(chuàng)新

技改后，北京煙草物流中心聯(lián)合工房功能布局為：北側(cè)高架立體庫(kù)區(qū)；一樓細(xì)標(biāo)條煙自動(dòng)分揀區(qū)；西一樓入庫(kù)區(qū)和同城煙存放區(qū)；東一樓籠車周轉(zhuǎn)區(qū)；西二樓件煙庫(kù)區(qū)；東二樓小規(guī)格分揀區(qū)。

物流中心主要包括以下核心子系統(tǒng)：

1.高架立體庫(kù)

倉(cāng)儲(chǔ)是北京煙草物流中心的第一個(gè)實(shí)體作業(yè)環(huán)節(jié)，日均需完成約18000件卷煙的入庫(kù)和存儲(chǔ)工作。一樓入庫(kù)，二樓出庫(kù)，都配置了鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、穿梭車、坐標(biāo)機(jī)械手。倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)WMS由倉(cāng)儲(chǔ)管理、設(shè)備調(diào)度管理、設(shè)備監(jiān)控幾大模塊組成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的統(tǒng)一管理調(diào)度。

件煙到貨分為兩種形式：件煙和整托盤(pán)。入庫(kù)作業(yè)流程如下：

3個(gè)件煙入庫(kù)口同時(shí)卸貨，系統(tǒng)自動(dòng)掃描件煙上的一維條碼，智能識(shí)別件煙的品規(guī)，經(jīng)稱重檢測(cè)，由滑靴式分合流系統(tǒng)將件煙輸送至相應(yīng)的碼垛工位，由坐標(biāo)機(jī)械手進(jìn)行自動(dòng)碼垛，托盤(pán)貨物進(jìn)入環(huán)形穿梭車系統(tǒng)，由堆垛機(jī)接駁后放入貨位存儲(chǔ)。

1個(gè)整托盤(pán)入庫(kù)口進(jìn)行工商托盤(pán)聯(lián)運(yùn)卷煙入庫(kù)，整托盤(pán)通過(guò)RFID掃碼自動(dòng)完成到貨信息錄入。環(huán)形穿梭車系統(tǒng)通過(guò)條碼尋址技術(shù)準(zhǔn)確定位，根據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化后的結(jié)果，將整托盤(pán)卷煙準(zhǔn)確地運(yùn)送至巷道口，由堆垛機(jī)接駁后放入貨位存儲(chǔ)。

2.件煙庫(kù)

物流中心通過(guò)空間改造，將件煙庫(kù)移至二樓西側(cè)，將出、入庫(kù)作業(yè)完全分離，解決了交叉作業(yè)導(dǎo)致相互干擾的問(wèn)題，為分揀提速奠定基礎(chǔ)。

件煙庫(kù)由4層、224條動(dòng)力式自動(dòng)備貨道組成，每條件煙緩存道可存儲(chǔ)卷煙50件，共可存儲(chǔ)卷煙11200件。件煙庫(kù)采用立式儲(chǔ)存方式，充分利用高度空間，與傳統(tǒng)方式相比，單位面積增加儲(chǔ)量15%～40%。

件煙庫(kù)設(shè)置了與分揀線對(duì)應(yīng)的預(yù)排序緩存系統(tǒng)，增加了分揀線前端的件煙緩存量，為后端的高速分揀線提供件煙保障。連續(xù)提升機(jī)采用“2+1”主備用組合模式，避免因單機(jī)設(shè)備故障影響分揀作業(yè)。

3.分揀系統(tǒng)

北京煙草物流中心的分揀系統(tǒng)包括兩部分—4條全自動(dòng)分揀線+2條小規(guī)格分揀線，能夠同步完成所有品規(guī)卷煙的分揀任務(wù)。

全自動(dòng)細(xì)標(biāo)一體分揀線單線配置184個(gè)煙倉(cāng)，1套柔性自動(dòng)開(kāi)箱系統(tǒng)，1套智能條煙補(bǔ)貨小車系統(tǒng)，2臺(tái)細(xì)標(biāo)煙復(fù)合包裝機(jī)，2臺(tái)自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)，1套精準(zhǔn)識(shí)別系統(tǒng)，可對(duì)銷量前172個(gè)品規(guī)卷煙進(jìn)行自動(dòng)分揀。

表1 系統(tǒng)方案關(guān)鍵指標(biāo)

圖3 物流中心整體方案布局及條煙分揀動(dòng)線示意圖

細(xì)標(biāo)一體分揀線的技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）采用激光劃箱裝置，最大程度避免損壞箱皮和條煙，有利于煙箱的重復(fù)利用。

（2）一個(gè)補(bǔ)貨小車對(duì)應(yīng)多個(gè)煙倉(cāng)補(bǔ)貨，“雙車雙補(bǔ)”，提高煙倉(cāng)并行補(bǔ)煙能力和故障容錯(cuò)能力，邊分邊補(bǔ)提高補(bǔ)煙效率。

（3）采用多級(jí)快速核數(shù)，確保卷煙分揀下線的準(zhǔn)確性。

（4）采用多子線并行復(fù)合作業(yè)，提升作業(yè)效率。

（5）煙倉(cāng)連續(xù)出煙，確保同品規(guī)卷煙物理順序相連。

（6）采用圖像識(shí)別技術(shù)，通過(guò)獲取條煙一維條碼和包裝圖案，在線快速識(shí)別條煙品規(guī)，自動(dòng)在線糾錯(cuò)，輔助分揀準(zhǔn)確率達(dá)100%。同時(shí)，在行業(yè)內(nèi)首次與“一號(hào)工程”系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，按識(shí)別結(jié)果精準(zhǔn)發(fā)碼。

（7）采用柔性包裝系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)事先的優(yōu)化結(jié)果，靈活地對(duì)細(xì)支煙和標(biāo)準(zhǔn)煙進(jìn)行自動(dòng)分包或混包包裝。

小規(guī)格分揀線末端采用蜘蛛手和疊煙機(jī)碼垛，即使上線分揀的條煙包裝尺寸差距大、無(wú)規(guī)律可循，也可經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析、機(jī)器建模等過(guò)程，形成型態(tài)較好的煙包，分揀效率可達(dá)每小時(shí)4千條。

4.一籠到底，高效配送

籠車是承載煙包的重要工具。北京煙草基于RFID技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)行籠車全過(guò)程狀態(tài)信息跟蹤，全程自動(dòng)完成RFID信息綁定、空位分配、信息指引。分揀人員按照提示推送籠車入位后，配送員按照提示尋找籠車，使出庫(kù)配送作業(yè)更流暢、更準(zhǔn)確。

? 出庫(kù)托盤(pán)煙在拆盤(pán)工位，經(jīng)坐標(biāo)機(jī)械手 自動(dòng)拆垛成件煙，送至分揀區(qū)或在線緩存

? 件煙出庫(kù)合流

? 提升機(jī)

? 開(kāi)箱系統(tǒng)

? 智能條煙補(bǔ)貨小車對(duì)煙倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)煙

? 細(xì)標(biāo)合一分揀線

? 小規(guī)格分揀線末端采用蜘蛛手分揀

? 籠車裝貨?！耙换\到底”配送模式降低 了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高了配送效率

北京煙草還首創(chuàng)了“一籠到底”的配送方式。根據(jù)配送車輛空間，合理設(shè)計(jì)籠車尺寸以盡可能提高裝載率，并拆除了籠車兩側(cè)柵網(wǎng)，在站臺(tái)安裝移動(dòng)搭板，在配送車上安裝限位裝置。籠車改造后，裝車時(shí)只需將籠車推上配送車并加以固定，配送過(guò)程煙包無(wú)需二次裝卸，大幅縮短了直配裝車時(shí)間與接力單車卸貨時(shí)間。

效果分析

北京煙草物流中心改造項(xiàng)目取得了巨大成功，為煙草行業(yè)就地技改不停產(chǎn)探索出一條新路，具有極大的推廣示范意義。如，規(guī)劃了獨(dú)立的過(guò)渡期分揀區(qū)，過(guò)渡分揀線的安裝調(diào)試不影響正常生產(chǎn)；項(xiàng)目分階段、分區(qū)域、分步驟實(shí)施，最大限度減少對(duì)正常生產(chǎn)的影響。

該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)秉持科技物流、精益物流的理念，引入多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，合理利用有限的空間布置工藝設(shè)備，使物流中心節(jié)省了場(chǎng)地和資金投入。在物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，尋求效率和能耗的最佳平衡。如，通過(guò)優(yōu)化業(yè)務(wù)模式，使業(yè)務(wù)流程更順暢簡(jiǎn)潔，避免了不必要的等待和無(wú)效搬運(yùn)，提高綜合作業(yè)效率。

未來(lái)，北京煙草還將在智慧物流的道路上不斷前行，著力把技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用于多個(gè)環(huán)節(jié)，探索商業(yè)物流水平提升的帶動(dòng)效應(yīng)，向供應(yīng)鏈上下游輻射，為推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。