卷煙產(chǎn)品煙絲箱特征碼技術(shù)的研究及應(yīng)用

文 / 李 磊 胥國(guó)芳 姜漢棟

一、引言

2018年，隨著湖北中煙武漢卷煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目啟動(dòng)，制絲車間煙絲高架庫自動(dòng)化物流系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)試運(yùn)行開始。在軟件層面，煙絲庫使用倉庫管理系統(tǒng)（WMS）和倉庫控制系統(tǒng)（WCS），WMS可以實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品入庫到出庫四面墻內(nèi)的精細(xì)化管控，與上位ERP系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)跟蹤出庫業(yè)務(wù)的物流和成本管理全過程，同時(shí)與WCS系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)化設(shè)備的無縫對(duì)接，追溯物流各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)了解各環(huán)節(jié)作業(yè)狀況。WCS自動(dòng)分配WMS的生產(chǎn)任務(wù)，并且可以柔性化地協(xié)調(diào)各種物流設(shè)備如輸送機(jī)、堆垛機(jī)、穿梭車以及機(jī)器人、自動(dòng)引導(dǎo)小車等物流設(shè)備之間的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)柔性作業(yè)。

制絲車間物流煙絲高架庫管理平臺(tái)，使用裝箱站裝載煙絲、高架庫儲(chǔ)存煙絲、機(jī)器人運(yùn)輸煙絲的方式進(jìn)行生產(chǎn)。但在生產(chǎn)過程中，不同牌號(hào)的煙絲所使用的煙箱都為同一類型煙箱，并且煙箱的使用過程沒有得到統(tǒng)一規(guī)劃，容易出現(xiàn)單個(gè)煙箱重復(fù)使用、其他煙箱使用率較低的情況，將大大影響煙絲質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

因此在煙箱裝載、儲(chǔ)存、運(yùn)輸煙絲的過程中缺乏有力調(diào)控與追溯功能。筆者針對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了煙箱特征碼的研究與應(yīng)用，來對(duì)不同牌號(hào)、批次的煙絲生產(chǎn)過程中所需求的煙箱出入流程制定規(guī)則，使不同牌號(hào)的煙絲裝載進(jìn)不同的煙箱，從而達(dá)到精確調(diào)控的目的。并通過物流WMS系統(tǒng)與特征碼技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)每個(gè)煙箱進(jìn)行信息追溯，及時(shí)做到防錯(cuò)糾錯(cuò)。

二、煙絲高架庫

武漢卷煙廠制絲車間煙絲儲(chǔ)存分為柜式儲(chǔ)存和箱式儲(chǔ)存兩種。煙絲高架庫主要用于對(duì)箱式儲(chǔ)絲的煙箱進(jìn)行管理。從煙絲的裝箱入庫、煙箱的儲(chǔ)存到煙箱的出庫，都是由煙絲高架庫系統(tǒng)完成。制絲車間煙絲庫位于生產(chǎn)線末端，其主要工作任務(wù)是將儲(chǔ)絲柜里的煙絲通過裝箱站分裝至有蓋的煙箱中，再經(jīng)由物流系統(tǒng)和堆垛機(jī)放至高架庫貨格中存儲(chǔ)，根據(jù)卷包車間需求，通過機(jī)械手翻箱的方式持續(xù)穩(wěn)定的供給煙絲。煙絲庫庫區(qū)有四條巷道，8排貨架、每排32列，高4層，共1024個(gè)貨位，最多可存放2048個(gè)煙絲箱，裝載煙絲量可達(dá)30余萬公斤。

三、特征碼

1.特征碼的內(nèi)涵

特征碼是根據(jù)煙箱的材質(zhì)、使用輪次，煙絲的牌號(hào)等信息對(duì)同一特征類型的煙箱賦予的名稱。武漢卷煙廠制絲車間煙絲高架庫目前使用的特征碼是一串包含信息的六位數(shù)字000000，每一個(gè)數(shù)字表示某一類特征，其數(shù)字串的組成和代表的含義可通過煙絲庫WMS系統(tǒng)的特征碼維護(hù)功能自行定義（如在使用中，將001000定義為木制，使用輪次在30輪以下的箱子；102000定義為不銹鋼材質(zhì)，使用輪次在30輪以上的箱子）。

2.特征碼的意義

湖北中煙與20多所高等院校、科研院所建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，在香精香料、煙草薄片等方面實(shí)現(xiàn)重大科技突破，形成以小鍋小炒、木桶增香為代表的個(gè)性化工序371道。黃鶴樓堅(jiān)持把創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，在創(chuàng)新文化優(yōu)先引領(lǐng)的推動(dòng)下，黃鶴樓的產(chǎn)品逐漸多樣化、新穎化，成了香煙界的領(lǐng)跑者。

為了跟上黃鶴樓產(chǎn)品不斷創(chuàng)新的步伐，武漢卷煙廠制絲車間煙絲儲(chǔ)存方式不斷改進(jìn)，在木桶儲(chǔ)絲的基礎(chǔ)上增加了箱式儲(chǔ)絲，箱式儲(chǔ)絲不但吸取了木桶儲(chǔ)絲的優(yōu)點(diǎn)，還方便運(yùn)輸，在增加高架庫和物流系統(tǒng)后，可使箱式儲(chǔ)絲量化生產(chǎn)，滿足生產(chǎn)的需求。由于使用輪次不同的煙箱對(duì)煙絲吸味有一定的影響，不同牌號(hào)的煙絲需要不同使用輪次的煙箱來儲(chǔ)存。大小、形狀完全一樣的箱子，怎樣區(qū)分每一個(gè)木箱的材質(zhì)、使用輪次，怎樣規(guī)劃每一個(gè)木箱的運(yùn)行路徑，怎樣綁定每一個(gè)木箱該裝什么牌號(hào)的煙絲？特征碼的研究和應(yīng)用可使每一個(gè)煙箱的具體信息用六位數(shù)字表示，來對(duì)不同牌號(hào)、批次的煙絲生產(chǎn)過程中所需求的煙箱出入流程制定規(guī)則，使不同牌號(hào)的煙絲裝載進(jìn)不同的煙箱，從而達(dá)到精確調(diào)控的目的。并通過物流WMS與特征碼技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)每個(gè)煙箱使用信息進(jìn)行追溯，及時(shí)做到防錯(cuò)糾錯(cuò)。

3.特征碼的工作方式

定義特征碼需要采用RFID芯片與RFID檢測(cè)采集裝置共同作用，首先將RFID芯片安裝至每一個(gè)煙箱底部正中間，之后在RFID檢測(cè)采集裝置上讀取該芯片，如圖1。按照煙箱編號(hào)手動(dòng)添加芯片信息，此時(shí)煙箱獲得初始化并以空箱身份運(yùn)輸進(jìn)入高架庫。最后在WMS管理系統(tǒng)中對(duì)煙箱、物料特征碼編入。

對(duì)煙箱進(jìn)行特征碼編排后使得煙箱具有了使用輪次、裝載煙絲牌號(hào)批次、質(zhì)量狀態(tài)等類型，根據(jù)這些類型添加了庫存類型查詢、倒庫間搬運(yùn)的功能，使煙箱既能單個(gè)追溯運(yùn)行信息，單獨(dú)檢查運(yùn)輸，又能按照不同類型整體查詢運(yùn)行信息，整體檢查與運(yùn)輸，既能化整為零，又能整合統(tǒng)一。

四、特征碼在煙絲庫的應(yīng)用

特征碼類型主要分為煙絲特征碼、煙箱特征碼、物料特征碼和貨位特征碼，如圖2。每一種形式的特征碼有特定的作用，可使設(shè)備、物料形成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)參數(shù)和方法，提升設(shè)備和卷煙材料的保障性水平和一致性水平，最終提升卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。

1.煙絲特征碼

在研究煙箱特征碼應(yīng)用過程中首先對(duì)煙絲的特征碼、煙箱可使用范圍、碼垛控制模式進(jìn)行定義，如圖3，特征碼為000000的煙絲應(yīng)使用從未裝載過煙絲的木箱，同時(shí)碼垛控制模式為2（雙箱碼垛模式）；又例如特征碼為001000的煙絲應(yīng)使用木質(zhì)，并已裝載過11-20輪煙絲的煙箱，同時(shí)碼垛模式為1（單箱碼垛模式）；同時(shí)增加擴(kuò)展字段，為以后新的生產(chǎn)模式所需功能預(yù)留空間。

2.煙箱特征碼

（1）通過WMS定義煙箱信息，采用RFID芯片與檢測(cè)裝置聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的識(shí)別、讀取與傳輸。在煙箱底部組裝RFID芯片，在每次煙絲裝箱后與煙絲出箱前對(duì)RFID芯片進(jìn)行檢測(cè)，并在WMS中進(jìn)行對(duì)比、記錄，確保煙箱使用時(shí)的牌號(hào)、批次對(duì)應(yīng)無誤。

圖1 RFID芯片及RFID檢測(cè)采集裝置

圖2 特征碼類型

圖3 煙絲特征碼

圖4 煙箱特征碼

（2）在煙箱信息維護(hù)部分中對(duì)箱號(hào)、煙絲特征碼進(jìn)行定義，同時(shí)隨著煙箱裝載煙絲次數(shù)的增加，其使用次數(shù)也會(huì)相應(yīng)得到提高。其所有煙箱特征碼在進(jìn)入高架庫前都為000000，為了保證煙絲質(zhì)量，使用測(cè)試煙絲對(duì)煙箱進(jìn)行人工老化處理，使其模擬生產(chǎn)過程增加裝載次數(shù)，待其達(dá)到一定次數(shù)后方可投入到相應(yīng)的煙絲裝載使用過程。煙箱特征碼，如圖4。

3.物料特征碼

黃鶴樓卷煙產(chǎn)品中的每種煙絲進(jìn)入WMS系統(tǒng)后獲得自動(dòng)編號(hào)、模塊編號(hào)和模塊名稱。此時(shí)物料特征碼都為空，需要人工對(duì)其定義特征碼內(nèi)容。

圖5 物料特征碼

圖6 貨位特征碼

圖7 煙箱特征碼內(nèi)容

根據(jù)物料所需煙箱對(duì)每種物料定義特征碼，其特征碼定義內(nèi)容包含了特征碼內(nèi)容和優(yōu)先級(jí)。例如下圖所示，煙絲編號(hào)為5YS190008的煙絲，需使用木質(zhì)11-20輪與木質(zhì)30輪以上的煙箱，其對(duì)應(yīng)特征碼為001000和002000，同時(shí)按照優(yōu)先級(jí)原則優(yōu)先使用輪次較低的煙箱，因此編入001000與002000的煙箱，并將001000煙箱優(yōu)先級(jí)設(shè)置為1,002000煙箱優(yōu)先級(jí)設(shè)置為2。物料特征碼，如圖5。

4.貨位特征碼

（1）庫存查詢功能：煙絲庫包含4個(gè)巷道分別編號(hào)1-4號(hào)，根據(jù)巷道編號(hào)內(nèi)的空間按照生產(chǎn)的先后順序依次自動(dòng)運(yùn)輸煙箱進(jìn)入高架庫中。進(jìn)入巷道的同一批次煙箱包含了物料編號(hào)、物料名稱、生產(chǎn)批次、庫存類型、質(zhì)量狀態(tài)、數(shù)量等信息，在需要查詢進(jìn)出入高架庫某一類型的煙箱時(shí)，可以通過該庫存查詢功能進(jìn)行查詢。貨位特征碼，如圖6。

（2）巷道間倒庫搬運(yùn)功能：當(dāng)需要從某一巷道將某一類型的煙箱（批次、物料編號(hào)）搬運(yùn)至另一巷道時(shí)，可以使用該倒庫搬運(yùn)功能。通過選中某一類型的煙箱進(jìn)行倒庫搬運(yùn)操作即可將該類型煙箱搬運(yùn)至另一巷道，此時(shí)系統(tǒng)首先分析移入巷道空間率，確定能執(zhí)行后再按照依次順序?qū)⑵溥\(yùn)輸。

應(yīng)用煙箱特征碼對(duì)煙箱進(jìn)行定義后，可以根據(jù)牌號(hào)、批次需要使用相應(yīng)的煙箱組織生產(chǎn)?！疤卣鞔a”是一串包含有煙箱使用輪次、制作材質(zhì)等信息的數(shù)字，與每個(gè)箱子的箱號(hào)關(guān)聯(lián)，一起寫入箱底的RFID識(shí)別芯片中，可以準(zhǔn)確跟蹤每個(gè)箱子的狀態(tài)。同時(shí)可以在WMS管理系統(tǒng)中及時(shí)追溯每個(gè)煙箱的使用信息，確保煙箱使用過程的準(zhǔn)確性與安全性。煙箱特征碼內(nèi)容，如圖7。

在使用煙箱特征碼功能后，不同牌號(hào)的煙絲按特征碼規(guī)則使用其定義特征碼的煙箱，達(dá)到“專箱專用”的效果，提高了煙絲質(zhì)量；同時(shí)使每一個(gè)煙箱得到屬于自己的定義，做到定點(diǎn)供應(yīng)的效果，提高了煙箱的使用效率，避免了單個(gè)煙箱重復(fù)使用的情況；附加內(nèi)容的使用提高了煙箱特征碼的使用范圍，為以后新的生產(chǎn)模式所需功能提供了可拓展的空間。