卷烟制丝柔性加工生产中的在线存储
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摘要 在线存储系统在生产线上储备有一定量的生产待加工物料和物料装载容器，满足了柔性生产加工别是断续物料向连续物料转换中的物料供应，从根本上解决了中央存储仓库到生产线的快速供料问题。
关键词 烟草制丝柔性加工、在线存储
近年来，自动化物流技术在我国得到较大的发展，在烟草行业中的运用尤为广泛。当前，随着烟草制丝柔性加工生产技术的出现，自动化物流技术的合理运用并嵌入在柔性加工生产之中，具有特殊的意义和功效。
在线存储的产生
在烟草制丝加工生产过程中，要求提供给各加工生产设备的物料是连续均匀的，在加工过程中不允许出现中断无料的现象，如果出现物料流量不满足加工标准需要或物料短时中断无料的情况，将会导致产品出现质量问题。因此，在运用烟草制丝柔性加工生产技术时，首要解决的问题是物料连续不间断。
过去通常采用以下方法：
1．在关键的工艺段内增加储料柜，作为物料的“蓄水”缓冲，来调节平衡物料流量；
2．在总体规划布局中。尽可能缩短仓库至生产加工线间的距离，设计简洁方便的物料运输路径，减少输送线上的交汇道口，提高输送线的运输能力；
3．在主要生产加工工序段，增设物料供应存储线和回流空箱容器存储线。
虽然以上方法解决了不断料的问题，但同时又带来一些新的问题：
1．在烟草刚性生产模式中，针对每批来料量所设定的一个储柜只能装载一个批次一种品牌的物料。但依据柔性制丝生产的特点，加工过程中每批物料的数量、种类不一致，使得物料储柜的适应能力大大降低。采用大容积的储柜装载小批量来料，势必造成储柜容积的浪费；而采用多种规格的储柜来适应不同批量的来料，将在生产线上增加过多的储柜，不仅会提高设备成本、造成一定数量设备的闲置，同时还会增加车间的占地面积，影响车间的整体生产布局。
2．虽然在总体规划布局中尽可能缩短存储仓库至生产线问的路径，但一个物料仓库向多个工序段同时供料时，会因为各种因素的影响而出现供料不足的现象；并且由于采用柔性加工生产，在工序段出口处需提供大批的容器箱装载加工好的物料，而在工序段入口处又必须提供足够的物料供应生产，因此成倍加重了输送线的工作负荷。此时如果只有一条主输送线，这条“主动脉”一旦出现问题，势必造成整个生产线停产的危机。
3．在主要工序段处，增设物料供应存储线和回流空箱容器存储线是解决上述两个问题的最好方法，但通常它是以平面布置的形式出现，将增加车间的占地面积，同样影响车间的整体生产布局。
为解决以上问题，我们推出了在线式存储系统。
在线存储的功能
在线存储是将存储系统融入生产线中，成为自动加工生产线系统中的一个子系统，它与生产线在线就近挂接，起着平衡物料流量和大批量快速配方供料及进料存储的作用。
在线存储的核心是将系统直接配制于生产线主要加工工序段处，以每个烟草物料容器箱作为一个模块，然后将这些模块进入本系统后实现模块化的密集式储存。
在线存储的主要功能：通过在线存储系统与生产调度指挥系统相联结，根据生产制造过程中烟草加工工艺配方的要求，并与加工设备能力相匹配，适时地进行自动化、准确的、定量的顺序出料供料过程。因此，在线存储系统不仅具有生产组织灵活、提高产品质量、物料的温度和湿度容易控制等特点，还能利用系统立体存储的特性，因地制宜充分利用厂房的空间，减少占地面积，最大限度地实现加工物料在线的大批量储存。
在线存储系统的组成
在线存储系统主要由堆垛机、多层自动输送储存单元、出／入库站台、自动控制系统组成(图1)，与自动化立体仓库相似。
在线存储系统的主要特征：
1．不需专门为其建设较高的建筑，系统的存储物料高度尽可能与车间厂房的高度相适应。卷烟厂制丝车间厂房内的净高度通常在7～12米，因此在线存储系统采用了立体存储形式来利用空间。根据生产线的多样性，我们对在线存储系统进行了创新设计，发明了一种侧轨式堆垛机来满足存储的要求。侧轨式堆垛机是将原普通堆垛机顶部沿天轨行走的走行轮机构移动到堆垛机的中部位置，采用侧扶式导向来保证堆垛机走行的稳定性。由于去掉了堆垛机天轨和导向机构所占的空间高度，相应增加了储存物料的高度和数量。在此基础上，又可以降低多层自动输送储存单元的设计、制造、安装难度，大大降低设备投资成本。
2．多层自动输送储存单元由货架单元和输送储存设备组成。货架单元同样按多个结构片分片与联杆组成，在它的上面架设有为满足新型侧轨式堆垛机的侧向导轨，输送储存设备机群安装于架构单元内，分层分列按通道式排列。用于烟箱单元的积放式储存。
3．出／入库站台与原自动化立体仓库的形式相同，与自动输送线和堆垛机衔接。
4．自动控制系统涉及整个系统的全过程，烟草物料的品牌、重量、存储时间等信息均通过计算机系统进行有效的管理。其特点为：
①计算机系统可以在有效的存储信息管理的情况下，在生产指挥系统的调度下，按照所设置的加工生产工艺段需求调配物料进出货；
②能够对货架单元内的各输送积放式储存单机设备进行控制，并设有超位安全控制连锁保护装置；
③货架内的烟箱模块单元按通道式方式分种类、品牌、时段分类进行存储管理，也可以按投料配方的方式分批次进行集中模块化存储管理，以保证快速出料。
在线存储系统的应用
在线存储系统的出现为物流系统总体规划设计增加了灵活性，在多种场合和条件下都能灵活布置出多种形式的布局来满足设计要求。下面提供几种布局形式供参考。
1 一端堆垛机单侧存储单端出入式布局
这种布局方式是由货架构成的多层自动输送储存单元设置在堆垛机的单侧一边，出／入库站台设置在堆垛机单侧的另一边，也可以设置为与多层自动输送储存单元同侧一边。
该布局的工作流程如下：
(1)入库：以箱式装载的烟草物料通过穿梭车或其他输送系统运送到入口输送线，这时单一的箱体经过叠／拆设备叠垛成双箱后输送到系统入库站台，然后堆垛机在系统计算机的指令下，将料箱自动分类送到规定的多层自动输送储存单元通道内，进入通道内的料箱经积放输送机进行逐步向前积放压栈货物，直至通道内完全装满，如图2所示。
(2)出库：系统计算机在上位生产调度系统的指挥下，调度堆垛机进行出库作业。堆垛机在系统计算机的指令下，行驶到指定的储料通道口取货，并将货物送到出库站台上。当堆垛机把通道道口处的货物一经取出，这时在多层自动输送储存单元通道内的积放输送机将进行反向作业，逐步向外道口释放所压栈的货物，直至通道内完全出空货物。到达出库站台的货
物通过输送机送到叠／拆设备后，将叠垛成双箱的箱体拆分成单一箱体，最后由输送系统送往生产线，如图3所示。
单侧存储单端出入式布局将存储单元集中设置在一侧，另一侧对应需要供应的生产线，便于布局、安装和区域功能划分，以及面对面供货，因此在生产线中应用较多。
为提高存储单元的存储量，一般采用双箱叠放的方式，若从物料中心仓库提供来的物料已经是双箱叠放的方式，在入库前就可以直接进入在线存储系统，不必进行双箱叠放的工艺；通常生产线加工时都是单一箱体进行供货，所以在出库后必须进行双箱拆垛的工艺。
2 两端堆垛机出入式布局
这种布局方式是在货架构成的多层自动输送储存单元的两端各自设置了堆垛机，一端的堆垛机负责入库，另一端的堆垛机负责出库。出／入库站台可以设置成多种布局方式，图4是其中两种布置方式：①出／入库站台分别在多层自动输送储存单元两端，如图4a所示；②出／入库站台在多层自动输送储存单元的同侧，如图4b所示。
两端堆垛机出入式布局的主要特点为：
(1)与生产线加工工艺路线顺向进行布置，用料后的空箱体一般不再返回；
(2)可以实施物料出／入库先进先出；
(3)解决了一台堆垛机既出库供料同时又入库存储的能力不足的问题；
(4)入库与出库输送线分为两线，解决输送线运力不足的问题；
(5)在箱体既堆叠又拆卸的大流量情况下，解决了采用单一一台箱体堆叠／拆卸设备的能力不足的问题。
3 堆垛机双侧存储(巷道式)出入式布局
这种布局方式在堆垛机的两侧都设置了多层自动输送储存单元，与普通立体仓库在堆垛机的两侧都设置了货架单元基本相同，但这时的堆垛机仍然是采用侧轨式。
图5是两种常用的布局形式：①在多层自动输送储存单元同侧一端设置有堆垛机出／入库站台，如图5a所示；②在多层自动输送储存单元两端均根据需求设置多种不同位置功能的出／入库站台，如图5b所示。
在实际应用中，由于存储单元布置在生产车间内，将受制于生产过程中的设备和输送路线，因此要灵活应用系统的特性来满足需求。在此列举两个方案。
(1)方案1
在前面的图2中，如采用一端堆垛机单侧存储单端出入式布局存储物料能力不足时，可以采用如图6所示的堆垛机双侧存储(巷道式)出入式布局方案。但由于图中右侧设有入库输送线和箱体叠／拆设备，所以右侧的多层自动输送储存单元运用了如下设计方法：
①多层自动输送储存单元只进行上层货的存储。下底层设计为输送线通道；
②为解决箱体叠／拆设备高度较高的问题，在此处设计为多层自动输送储存单元与普通货架单元的组合方式，这样既避让了多层自动输送储存单元与叠／拆设备相互之间的干涉，同时又充分利用普通货架单元进行存储，增加了系统的存储量，保证了前后段多层自动输送储存单元整体性的稳定和可靠。
(2)方案2
如图7所示，同样采用堆垛机双侧存储(巷道式)出入式布局，区别是利用了多层自动输送储存单元底层的两个通道作为该系统的物料出／入库输送线和AGV自动车与堆垛机对接的工作站台，从而将物料出／入输送线融入系统中，使整个布局更加简洁。
方案2的工艺流程如图8所示。
堆垛机双侧存储(巷道式)出入式布局的主要特点为：
(1)增加在线存储量，适用于每批次同类品种数量较多的物料、待装箱空箱体的存储；
(2)生产过程中的物料和空箱体有返回的流程；
(3)由于多层自动输送储存单元是在货架内设置了输送设备，所以在实际应用过程中，布局比较灵活多样。
4 多堆垛机单、双侧存储出入式布局
将堆垛机单侧存储出入式布局和堆垛机双侧存储出入式布局组合起来，可以充分发挥两种布局的特点，同时运用多台堆垛机也解决了只用一台堆垛机工作时的能力不足问题，满足生产线的流量供运。图9显示了两种组合形式的布局。
总结
在线存储技术的开发应用从根本上解决了中央存储仓库到生产线的快速供料问题，它在生产线上储备有一定量的生产待加工物料和物料装载容器，满足了柔性生产加工别是断续物料向连续物料转换中的物料供应。在线存储技术通过多种变化的布局形式将自己融入生产线中，运用空间立体存储的优势，充分利用车间厂房的有效高度，运用多层自动输送储存单元，实现自动输送储存单元储存通道长短不一的阶梯布局，以及置于生产线上的空中存储和避让。是一种不可多得的存储新技术。
在线存储系统中的多层自动输送储存单元比普通立体仓库中的货架成本略高，多适用于货物的批量存储运用，但其运用功能和性质不同于大型立体中心仓库，主要是因为：①它的存储量不大。作为生产线上的加工材料和半成品的在线存储，其储存能力只满足一定时段的生产用料，同时采取了单一货位双箱堆叠存储技术，减少了系统中储存单元的数量；②它是基于车间的有效高度来构建系统的总体高度，对原建筑不再提出特别的要求。因此，系统的总体成本比普通立体仓库要低得多。针对生产过程中出现特殊要求而不是批量存储运用的少量物料或单一品种配制物料，还可以在在线存储系统中适当配置组合一定的普通货架来满足实用要求。