引言

    目前煙草行業異形卷煙分揀工作一般通過電子標簽線、半自動分揀線來完成分揀工作。近年來，細支煙和異型煙銷量增長迅速，給此類分揀線帶來較大壓力。以某大型煙草物流中心為例，每日異形卷煙品規多、訂單小(平均單個客戶只有7條)、客戶多（平均每天4000個客戶），現有的分揀線不能適應新訂單的變化，效率低下，往往要兩個班次才能完成分揀，與自動分揀線的進度嚴重不匹配，造成整個物流中心運營時間長、生產經營費用高、不能按時配送到各零售客戶、客戶滿意度低等各類問題。

    本文以某煙草物流中心異形煙分揀線為背景，通過分析零售戶卷煙訂單結構，發現異形卷煙存在品規多、訂量少、客戶多的特點，基于此探索研究一種新的異形卷煙分揀模式：側推+機械手疊垛的并行工作模式，來實現異形卷煙快速、高效、準確分揀包裝，解決異形煙分揀線疊垛包裝的效率瓶頸，從而解決與全自動細標一體分揀線分揀時長匹配問題，最終實現提高物流中心整體運行效率的目標。

    設計思路

    該煙草物流中心原來的異形煙分揀線采用的是兩層子線分揀+一臺機械手疊垛包裝的模式，基本能滿足兩班制的生產要求。但該模式容易受訂單結構限制，如訂單變小、機械手碼垛一次抓雙的機率會大大降低，分揀和包裝的效率都很低等，平常也就2500條/小時的效率，嚴重影響了物流中心的業務運行。

    為解決效率低下的問題，物流中心與設備供應商一起分析當前訂單變化的情況：目前每天的原始平均訂單為6～9條，拆分后的平均訂單為4～6條，2條以下的訂單占40%，單層的訂單占30%，6～10條的訂單占17%，11～20條的訂單占12%，20條以上的訂單占6%。從數據分析來看，平均訂單小，而且包煙為雙層以下的訂單占比達到一半左右。由于都是類標煙和異形煙，機械手一次抓兩條煙的機率只有20%左右，目前機械手抓一次的循環時間為1秒，鏈板移動一格的時間為1.7秒，按平均訂單5條，雙抓率為20%來計算，一臺機械手滿工作包裝的效率也只有3600/（（5-5*0.2）*1+1.7）*5=3158條/小時，如果按有效作業率80%來計算，實際效率也就2526條/小時，也就是當前的分揀效率，與實際需要的3500條/小時剛性需求相差1000條。

    目前行業內在用的自動包裝形式主要是機械手方式、機械手+細支煙的機械式疊煙方式。從以上分析來看單機械手方式肯定是滿足不了要求，機械手+細支煙的機械式疊煙方式只適應細支煙比例較高（60%以上），目前細支煙都放到了全自動線上分揀，這種模式也不適用。由于該物流中心是就地技改，沒有更大的空間來安裝兩臺機械手包裝機，只能采用一臺包裝機的方式，因此根據訂單煙包兩層以下占50%的訂單特點，提出采用“機械手+側推”的分揀包裝方式。

    疊垛策略的研究

    （1）目標分析

    為實現自動碼垛的目標，借鑒各類全、半自動分揀線的成功案例，有兩種方式可以選擇：一是采用機械手碼垛，二是采用疊煙機碼垛。兩種方式各有優劣勢，對比情況，如表1。

    總結分析結果為：機械手碼垛靈活，可適用于所有情況的條煙碼放，但故障率高，工作效率低。疊煙機穩定，工作效率高，但適應性無法達到要求。為充分利用兩者優勢，彌補不足，提出兩者并用的方案。對于尺寸相對規則的標準煙和細支煙，盡量使用疊煙機碼垛，提高效率。對于尺寸不規則的異型煙，采用機械手碼垛，適應所有品規。各類疊垛方式適應的卷煙分類，如圖1。

    （2）并行疊垛

    “側推+機械手疊垛”的包裝方式難點在于異形卷煙長短寬窄都不統一，技術高，實施難度大。物流中心與設備供應廠家一起討論如何讓分揀適應側推煙包裝，大家提出分揀線多子式分類分揀的模式，即適合側推包裝的煙走一層子線分揀、其它類標煙走一層子線分揀、純異型煙單獨走一層子線，最后合單打碼后分到包裝機；包裝機采用“側推疊煙+機械手疊煙”的方式，適合側推包裝的煙走包裝機的側推疊煙口，其余的走機械手。這樣側推疊煙的優點就得到了發揮，一次就可推疊一層煙（1～5條煙），用時只要1.5秒，如果把機械手和側推疊煙有機接合，合理分配訂單，機械手負責30～40%的疊煙工作，其余的由側推來疊煙，側效率將會大幅提升。仍按平均訂單5條，機械手抓率為40%，側推疊煙為60%來計算，兩者同時工作，疊煙的時間僅為機械手抓5*0.4=2次的時間（2秒），合包時間與推煙套膜時間重合（2秒)，不計入包裝時間，滿工作包裝的效率為3600/（2+1.7）*5=4865條/小時，如果按有效作業率75%來計算，實際效率也可達到3649條/小時，完全可以滿足3500條/小時鋼性需求。

    （3）碼放規則

    為了形成更好的垛型，我們制定了以下卷煙碼放的規則：

    ①根據作業流程，碼垛后還需對煙包進行平移和裹膜。因此，在選擇碼放位置時，條煙先放兩側，后放中間，以避免因慣性造成的散垛。

    ②為保證頂面不平整度要求最大突出高度為最小。故在選擇碼放位置時，條煙必須放置在同一個高度最低的面上。

    ③根據異形卷煙的特點，卷煙的碼放順序為：先碼放異形卷煙中的細支煙和標準煙，然后通過機械手碼放異型煙。

    （4）算法原則

    ①依照條煙尺寸，推研機構一層最多四條，最高碼5層。

    ②機械手碼煙依照條煙尺寸，先碼放兩邊，再碼放中間。

    ③推研機構和機械手工作時先行判斷每層條煙的平面高度是否在2mm范圍內，如不在則判斷為不平整，不再繼續碼放或推煙。

    結論

    該設計方案經論證，于2018年9月開始實施，10月開始安裝，10月底完成調試，11月初就達到了3500條/小時以上的效率，高峰時段達到了4200條/小時的效率，完全達到了改造的預期目標。隨著細標一體分揀逐漸在全行業的推廣，異形卷煙中的細支煙比例會很低，該物流中心的這種模式未來有很大推廣價值。