卷包生产废料回收物流自动化的研究与实现

文｜湖北中烟工业有限责任公司

张凯王少禹宋振林盈王灏岳举

烟草加工过程中，如对烟草进行切丝时，会产生大量的碎烟梗、碎烟末和烟尘，对烟草进行卷接时会有一些烟草撒落和未卷进的烟草，而这些烟草散料和废料一般会被无视掉，因此会浪费一些烟草，增加成本。此外，这些烟草的随意的处理又会污染环境，从而需要对这些散料及废料进行回收利用。目前一般采用长方体容器或桶装容器对这些散料及废料进行回收利用，但其缺少移出装置，不方便将回收箱收集到的散料及废料移出。而目前一般是通过人工方式将收集满的回收箱整体翻转倾倒，但回收箱的体积一般较大，人工方式倾倒不仅费时费力，而且在倾倒过程中会产生大量烟尘，对工作人员的身体健康造成安全隐患，但是随着卷包生产废料回收物流自动化系统的实现，此类问题得到了改善。卷包生产废料回收物流自动化作业的设计到实施，为企业的高质量发展保驾护航。

1.废烟回收流程

废烟回收流程见图1，MES向废烟回收系统发送废烟回收任务，包括废烟的单据编号、单据日期、牌号编码、牌号名称、生产工单编号、机台编码、机台名称、班次、班组、操作人编码、操作人名称等相关信息。废烟回收系统判断当前废烟回收任务是否=N（N可在系统进行配置），若是则下发废烟回收任务给AGV系统；若否则结束。AGV接收废烟回收任务后，到回收点叉取空托盘，行进至目标地址停止40秒（具体时间测试确定），期间AGV继续扫描新的废烟回收任务，并进行累加，当累加数达到托盘可承载的最大烟箱数后停止。AGV在等待区等待时间截止后AGV声光提醒，【机组人员】将废烟箱搬运至回收托盘上。

图1：废烟回收流程图

【机组人员】通过AGV操作界面确认机组编号，AGV系统将信息写入并将采集的重量信息与RFID芯片信息回传至废烟回收系统。废烟回收系统获取AGV回传的信息后，更新当前任务状态。并通过接口功能将数据同步给MES，包括单据编号、重量等信息。废烟回收系统判断是否存在下一个机台的废烟回收任务，若有则重复上述步骤；若无则告知AGV返回废烟回收位。

2.易耗品供应流程

图2：易耗品供应流程

3.空箱定时＋易耗品定时供应流程

图3：空箱定时供应流程

图4：易耗品定时供应流程

4.空箱供应流程

图5：空箱供应流程

1.WMS系统

WMS负责对库存的管理、通道及路径的选择、烟包排序规则的下达、与MES系统的通讯等。为了保证烟包等级、顺序与BOM的一致性，实现“严格排序”的要求，计算机系统使用了五级排序的设计，在每一级都保证烟包等级、顺序与BOM配方工艺的一致性。投料前MES需预先向WMS下达物料信息、BOM信息、替代料信息、投料工单信息等。启动工单备料前WMS判断实时库存是否能够满足投料需求，满足则直接启动，不满足则提示并引导操作人员选择使用替代料投料。

2.AGV系统

AGV小车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助功能于一体的综合系统。它集中运用了计算机、传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。随着自动化物流系统，柔性制造系统(FMS)，自动化立体化仓库等的发展，AGVs（作为物流系统和柔性制造系统中的关键子系统，得到越来越多的应用。AGVs主要用于输送环节，方便自动化管理，提高系统柔性和灵活性，提高生产效率。

3.WCS系统

WCS是仓库控制系统，是介于WMS系统和PLC系统之间的一层管理控制系统，可以有效协调各种物流设备如输送机、堆垛机、穿梭车以及机器人、分拣机、电子标签、AGV等物流设备之间的运行，主要通过任务引擎和消息引擎，优化分解任务、分析执行路径，为上层系统的调度指令提供执行保障和优化，实现对各种设备系统接口的集成、统一调度和监控。WCS系统是由3部分组成，通信模块包括与上层系统通信的接口、与下层设备和子系统的通信方式。数据库模块存储任务状态、任务规则、运行日志等。任务引擎决定WCS的运行方式。

4.MES系统

数据收集是MES制造执行系统业务进行的根本，也是MES制造执行系统进行统计分析的基础。MES作为企业制造信息化的主要管理系统，特别是对于大中型制造企业，更是提升企业效率的必要手段。由于工厂有大量的生产设备，设备种类五花八门，通信方法多样，数据采集量大，造成每一个MES系统项目的数据采集变得十分繁琐。但数据采集又是进行物料跟踪、生产计划、产品历史记录维护及其他生产管理的基础，因而数据的准确性、实时性成为企业实现信息化成败的关键。

5.RFID读写技术

RFID是无线射频识别技术的简称，是一种通过电磁感应或电磁传播方式，使用读写设备非接触地对电子标签进行写入或读取ID信息的技术。RFID技术不仅具有非接触性、穿透能力强、识读距离远、环境适应性好、可多标签同时识读的特点，而且信息存储量大、数据可改写，对于烟框信息的跟踪、处理具有较强的适用性。

1.具有手动/自动控制功能、安全保护功能，控制准确，运行安全可靠，易于检修维护。

2.控制系统采用先进可靠的可编程序控制器。

3.产品采用静音轴承、运行噪声低。

4.自动物流系统应用计算机网络、RFID自动识别等技术减少了传统的单据生成、传递、人工审核等环节，避免了信息在传递过程中的失真、丢失等问题，实现了信息全过程跟踪追溯管理，提高信息化管理水平。

5.代替了传统的人工搬运等工作，能够减少抬烟用工，降低回收劳动强度，提高回收效率，缩短回收周期，降低回收环节的人工成本和管理成本。

6.在系统设计时，充分考虑到配电独立，使系统具有抗干扰性强、抗震能力好、软硬件相对独立的特点。

7.自动物流系统应用计算机网络、RFID自动识别等技术减少了传统废料回收工作环节，避免了失真、丢失等问题，实现了烟包信息全过程跟踪追溯管理，提高信息化管理水平。

卷包机废烟回收是将卷接机和包装机产生的废烟收集并运送到废烟集中回收点进行生产再利用。废烟回收由自动化作业代替人工作业时，需根据回收流程、车间环境现状、管理要求、自动化设备平台支撑等情况，综合进行废烟回收过程中自动化和智能化的研究分析，根据当前生产需要，选择性实施可以形成自动化的废烟回收工序。卷接机和包装机单位时间内生产的废烟数量是该设备的重要生产指标，根据实际数据可以分析该台设备的生产效率，生产成本和员工当班情况等信息。因此如何实时准确地获取卷接机和包装机产生的废烟数据，直观、有效地反映给管理人员，对进行生产优化和管理提升，改善现场秩序、降低人工成本、提高工作效率等具有较大的促进作用。另外，本系统具有较强的可操作性，对于推动烟草行业在废料收购环节的优化改进具有较好的实用和推广价值。