烟丝箱式存储系统对提高卷烟生产柔性化水平的探讨
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卷烟烟丝的存储经历了由箱式到柜式现在又逐步回到箱式的过程。早期由于卷烟规模生产的要求，很多卷烟企业纷纷采用适宜批量连续生产的柜式装丝。但随着消费者对卷烟产品需求的多元化和个性化的不断增长，市场对卷烟生产柔性化水平的要求也不断提高。由于现代物流技术和现代生产技术的不断提高，烟丝箱式储存已成为提高卷烟生产柔性化水平的必然选择，本文就烟丝箱式存储系统对提高卷烟生产柔性化水平进行了探讨，希望能对构建烟丝箱式存储系统有所帮助。
在经济全球化的同时，消费者对卷烟的需求在地理、文化、收入、年龄等因素的影响下趋向于多元化。此时，偏好不断变化，市场不断细分，新产品层出不穷，选择日益丰富。因而，卷烟产品的生产有从单品种大批量生产转向多品种(系列)小批量生产的趋势。卷烟销售实行按客户需求组织订单销售，已成为卷烟市场今后发展的必然趋势。卷烟生产如何适应这一变化趋势已成为卷烟生产企业所面临的新课题。
按客户订单组织货源，意味着真正让市场拉动工业生产，是卷烟生产坚持以市场化为导向，满足不同消费者需要的必然。卷烟企业要及时、快速、准确地响应市场需求，就必须引入精益生产的思想，提高卷烟生产的柔性化水平。卷烟生产的柔性化就是要使卷烟的品种与产量能根据销售的需要做到快速而灵活的调整。那么如何才能提高生产的柔性化水平呢?
从国外一些卷烟企业实际应用的情况来看，目前实现卷烟柔性化生产主要有三种方式：柔性送丝方式、烟支立体库存储方式、烟丝箱式存储方式等。柔性送丝方式主要是采用烟丝管道转换系统来达到喂丝机与卷烟机的任意互换。可以灵活地实现生产的调度。烟支立体库存储是把卷烟机生产出来的不同品牌、规格的烟支存储在立体库内，当市场需要某种规格或品牌的卷烟时，及时从立体库内调出烟支进行包装以快速满足市场的要求。烟丝箱式存储方式是采用现代物流技术和信息技术把成品或半成品烟丝放在烟丝箱内，并采用立体存储来替代传统柜式存储以实现卷烟柔性化生产的方式。三种方式各有千秋，下面就烟丝箱式存储对提高卷烟生产柔性化水平的作用进行探讨。
一、烟丝箱式储存系统在国内卷烟企业应用的可行性
对于卷烟工业来说，储丝的方式主要有烟丝柜式储存和烟丝箱式储存两种，烟丝箱式储存在国际烟草行业的应用已有悠久的历史。人工作业的烟丝箱式储存是卷烟厂传统的烟丝储存方式，它主要适用于批量少需要长期储存的高级烟丝，但由于其操作繁琐，需增加较多的劳动力。因此，操作更简单、自动化程度更高、更适于连续化生产的储丝柜产生之后，很快将其替代。本文所讨论的烟丝箱式储存是与现代物流自动化技术结合的现代烟丝箱式储存系统。
现代的烟丝箱式储存系统主要包括烟丝装箱系统设备、入库输送设备、立体库储存设备、出库分配输送系统设备、翻箱喂料设备等以及与之配套的检测、电控、计算机管理等子系统。整个系统涉及的技术领域有现场总线技术、机器人技术、激光定位、无线通讯、RFID技术、数据库系统、网络通讯、红外通讯等，是一个涉及光、机、电、信息技术的高技术、复杂的系统工程。自动化箱式储存系统以前在国内几乎不被采用，因为当时的物流自动化水平不高，大部分环节需人工作业，劳动强度很大，不适合大规模生产。近10年来，随着我国物流整体水平的大幅度提高，特别是烟草行业的物流自动化在短短几年中得到了快速发展，市场的繁荣吸引了众多的国内外物流厂商进入这一领域。物流厂商的积极参与和竞争反过来又降低了物流设备的价格，促进了物流自动化在我国烟草行业的推广应用，烟叶原料立体库、卷包辅料立体库、成品立体库等自动化物流系统在卷烟厂技术改造中被广泛采用。我国烟草行业物流自动化水平的提高使烟丝自动化箱式储存在国内应用的条件已经成熟。同时，一些卷烟厂通过实验证明，采用箱式储存与采用柜式储存，烟丝的物理指标和化学指标都不会发生变化，这就为箱式储存应用于卷烟的烟丝储存提供了有利的前提条件。
二、烟丝箱式储存系统对提高卷烟柔性化生产的作用
1．提高卷包生产调度的灵活性。在卷烟生产企业传统的储丝柜系统与风力喂丝机之间一般采用“一对一”的刚性连接，这种连接不能实现将任意一柜烟丝送到任意一台喂丝机的模式。这种连接方式在组织大批量品牌的生产时效率很高，但在组织小批量品牌的生产时，生产的灵活性和效率将受到较大的影响。而采用箱式储存系统就可避免储丝柜组与风力喂丝机之间形成的“一对一”的刚性连接，实现“一对多”或“多对多”的灵活多变的柔性化烟丝供丝方案，从而满足卷包生产的灵活性。
2．提高了烟丝储存能力的有效利用率。打破储丝柜以组为单位的工作模式，该模式导致经常发生需入柜烟丝牌号与储丝柜分组矛盾。造成储丝柜储存能力有效利用率下降。而储丝箱的随机存放原则和通用性提高了烟丝储存空间的利用率，打破了储丝柜以柜为最小单位的使用模式。通常，柜的容量在5000～8000千克，柜，一个柜无论大小，必须整个空出来，下一批次烟丝才能入柜；而箱式储存以约150～200千克，箱为单位，空出的箱即可用于下一个批次烟丝的装箱，因此提高了整体储存容量的利用率。
3．缓解了大批量制丝生产与小批量订单、多规格牌号卷烟之间的矛盾。为了稳定制丝质量。控制每批烟丝中头、尾部分质量不稳定烟丝占该批烟丝总量的比例，每批烟丝量不宜太小；而为了控制和减少成品库存量，降低库存成本，小规格牌号又不宜一次生产太多。该矛盾将导致一批小规格牌号烟丝占用储柜时间很长。降低了储柜的有效利用率。大部分卷烟厂大规格牌号仅有几个。小规格牌号的数量远大于大规格牌号。因此。虽然储柜数量比较多，但有效利用率不高。在“十五”技术改造过程中，随着制丝生产线流量越来越大。每份的量越来越大，柜的容量也越来越大，有些储丝柜容量达到10000千克，柜。大批量制丝生产与小批量订单、多规格牌号卷烟之间的矛盾越来越突出，而箱式储存以约150～200千克，箱为单位。空出的箱即可用于下一个批次烟丝的装箱，剩余烟丝只占用部分烟丝箱，因此较好地缓解了这一矛盾。
4．提高烟丝香气和水分的稳定性。烟丝箱式储存一般都采用加箱盖的方式进行储存，因此它对于保持烟丝的香气和水分的稳定，防止不同烟丝因摆放在同一储丝房中而造成“串味”等问题较柜式储存具有明显的优势，同时加盖后还可以大大延长烟丝的储存时间。
5．将烟丝箱式储存技术应用于叶丝配方技术中，可以大大提高半成品叶丝掺配的灵活性和均匀性。叶丝配方技术是一种新型的制丝特
色工艺，它根据卷烟品牌对叶丝组分的不同配方要求，通过各配方原料分类组合、模块化加工，将不同的叶丝按设定的比例掺配。混合后进行加香处理，最终形成成品烟丝。该技术对烟叶和叶丝的存储提出了较高的要求，它需要增加大量的储柜来存储不同的烟叶模块和叶丝模块。而采用箱式存储系统，可以在生产不同品牌的卷烟时，将装有烟叶或叶丝的箱子从储存系统中调出，按配方比例灵活而均匀地掺配成成品烟丝，既可以满足制丝工艺分组加工的要求，也能对市场需求的变化做出快速的反应。
6．充分实现了计算机管理。实行计算机管理能减少烟丝或叶丝在储存、装卸和运输过程中、信息处理过程中的差错。准确地提供各种在产牌号烟丝库存量，提高生产过程物流管理的细度和准确度。同时借助于计算机管理还能充分有效地利用和发挥箱式储存系统的储存能力。此外自动化烟丝箱式储存系统通过与卷烟企业的生产执行系统集成，可以方便地计算调整原、辅料供应和成品库存，准确预测排产管理。由于计算机管理及时准确，因此便于卷烟企业随时掌握烟丝和叶丝的库存情况，并根据市场情况及时对生产做出调整，从而大大提高了生产的应变能力和决策能力。
三、采用烟丝箱式储存系统应注意的几个问题
1．初次投资额较大。目前，烟丝箱式储存系统在国内的应用范围较小，且现在已投入使用的烟丝箱式储存系统规模小，没有形成配套能力，所以非标设备比较多，投资规模可能要比储丝柜系统大。相信随着社会大物流的发展和烟草行业箱式储存的发展(如烟丝、膨胀烟丝、烟梗等箱式储存)，箱式自动化储存系统投资将会有较大的下降空间。
2．技术复杂程度相对较高，对使用者的技术水平要求高。整个烟丝箱式储存系统涉及的技术领域有现场总线技术、机器人技术、激光定位技术、无线通讯技术、RFID技术、AGV自动导引车技术、数据库系统技术、网络通讯技术、红外通讯技术等，是一个涉及光、机、电、信息技术的高技术、复杂的系统工程。在技术复杂程度上相对于柜式储存系统有较大的提高，因此必须要有充分的技术准备。
3．储丝箱选择合适与否是关系到烟丝箱式储存系统是否成功的关键环节之一。由于烟丝的易吸附特性，储丝箱的材料必须是无味无毒性的绿色材料，并符合国际食品生产容器卫生要求和卷烟工艺要求。从目前国外卷烟企业对储丝箱的选择来看，一般有以下特点：选择无味无毒性的木质或中密度板，箱口和箱外中下部用不锈钢包裹；箱体的材质具有一定透气性且不易结露；储丝箱底部嵌有感应式电子标签(即感应式数据读写芯片)；箱体选择正方体，箱内净容量一般为1m3左右；储丝箱的结构紧固件具有防脱落装置或采用防脱落技术，防止紧固件脱落混入烟丝中。另外储丝箱都采用了箱盖，箱盖的材质与外形遵循密封、轻便、不易变形、取放堆叠容易等原则；箱盖尽量避免使用结构紧固件，如必须使用，其结构紧固件要求与储丝箱体相同。储丝箱的示意图如图1所示。
4．烟丝装箱方式的选择。从目前国际上烟丝箱式储存系统的应用情况看，大流量的烟丝装箱是该系统的关键技术。基于规模化生产的考虑，在卷烟生产中首先应保证来料烟丝在批次内是连续的、均匀的，以保证制丝质量的稳定。目前，国际上烟丝装箱的形式主要分为多箱铺料装箱和单箱多工位循环装箱两大类。多箱铺料装箱形式是将多个烟丝箱排成一排，铺料车在一排烟丝箱的行程范围内往复铺料装箱(如图2所示)。
该装箱形式可以在一排箱的范围内均匀铺料，解决了烟丝种类、水分、香料等的均匀混合问题，因此采用此装箱形式可以取消加香后的预混柜。此装箱形式在单位时间内流量大，因此解决了装箱的速度问题；并且该装箱形式的持续时间相对较长，烟丝有一定自然沉降时间，对提高装箱烟丝密度和烟丝箱的空间利用率非常有利，另外采用自然沉降法还将提高箱内烟丝密度，避免振动或压实法导致的烟丝造碎。
单箱多工位循环装箱形式是将来料烟丝装满一个箱后，通过往复铺料皮带输送机切换到另外装箱工位继续装箱。为了提高料位均匀性、加速烟丝沉降密实，通常采用振动法、压实法和自然沉降法三种形式(如图3所示)。
与多箱铺料装箱形式相比，单箱多工位循环装箱具有设备数量少、占地面积相对较小、批次内尾料处理易于实现的优点；但也有较明显的缺点：①不具备烟丝混合功能，需在加香后、装箱前设置混丝柜，否则干头干尾会集中在几个烟丝箱中，烟丝均匀性难以保证；②烟丝造碎率较多箱铺料装箱形式大。在加香后、装箱前设置的预混柜虽然可实现烟丝在批次的范围内混合，混合的效果好于多箱铺料装箱形式，但增加预混柜后其振动或压实工序以及出柜松散都将导致烟丝造碎率的增大。
对于装箱形式的选择，各卷烟生产企业可根据多箱铺料装箱和单箱多工位循环装箱的优劣进行选择。
5．烟丝储存方式的选择。烟丝箱的储存有立体储存和平面储存两种(如图4、5所示)。
立体库形式具有单位面积储存量大的特点，但由于烟丝储存区域对温湿度的要求较高，如采用立体储存，库区不同高度的温湿度不易控制，会对烟丝的质量产生影响。而平库则不存在这一问题，因此，对温湿度不易控制的工厂最好采用平库储存的形式。
6．翻箱形式的选择。烟丝箱式储存系统翻箱形式选择正确与否，对于减少烟丝的造粹率和提高喂丝速度有非常重要的作用。现在一般采用机器人或专门的翻箱机两种形式进行翻箱作业，考虑到翻箱后对箱内残余烟丝的处理，采用机器人形式更能适应翻箱的要求。
以上几点是烟丝箱式储存系统构建中应注意的问题，希望能对正在或即将采用烟丝箱式储存系统的卷烟企业有所帮助。目前烟丝箱式储存系统在国内卷烟企业中的应用还尚未形成气候，但随着卷烟企业对柔性化生产要求的提高，以及现代物流技术和现代生产技术的不断提高，烟丝箱式储存在国内烟草行业将具有较为广阔的应用前景，烟丝箱式存储系统将是未来卷烟行业发展的一种必然趋势。