成都卷烟厂自动化物流系统

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当前，国内烟草行业的竞争愈来愈激烈，尤其是入世后国外烟草巨头来势汹汹，国内烟草企业更是感到压力重重，提高自身管理水平、提高产品质量、降低企业成本，成为企业生存发展的第一要务。对于国内卷烟企业来说，物流是一个尚未开垦的处女地，企业的原料、辅料和成品的搬运、储存过程还存在着极大的提升潜力，有待进一步改善。而建立自动化物流系统是挖掘这个潜力，提升企业管理水平，降低企业成本的有效手段和方法。

成都卷烟厂于2002年开始实施“十五”易地技术改造，在工厂厂房规划之初，成都卷烟厂就提出了要在工艺、物流、信息、环保四方面大幅提升技术水平的改造目标。为了实现物流管理与运作水平提升这一目标，2002年11月，成都卷烟厂通过招标确定与昆明船舶设备集团有限公司合作建设成都卷烟厂自动化物流系统项目。

成都卷烟厂自动化物流系统的设计总思路是：技术先进、经济合理、实用可靠、留有余地，实现高度信息化与适度自动化，其目标是达到世界先进水平。整个系统采用了许多当前国际、国内领先的技术，涉及现场总线、机器人、激光定位、无线通讯、条形码、数据库系统、网络通讯、红外通讯等众多技术领域，是一个集光、机、电、信息技术于一体的高度复杂的系统工程。

一、自动化物流系统组成

成都卷烟厂自动化物流系统分为原料物流系统、辅料物流系统、成品物流系统三个子系统。

1．原料物流系统为原料的及时、精确配方提供保证，同时便于实时、准确地掌握原料信息，为原料科学管理提供依据。原料物流系统包括货位数3120个，巷道堆垛机3台，高速穿梭车1台，输送设备90余台套，能满足存储片烟5天的量和制丝8000kg／h的生产能力要求。

原料物流系统设备布置简图等

原料物流系统设备布置简图等

原料物流系统设备布置简图等

2．辅料物流系统能根据生产计划，及时、适时、准确地为生产车间提供所需的辅料，合理控制辅料库存量，减少短缺、积压的现象，最大限度追求库存占用资金的最小化。该系统包括：货位数4320个，巷道堆垛机3台，AGV激光导引小车6台，高速往复式穿梭车1台，输送设备60余台套，能满足年产100万箱卷烟所需辅料的配送和储存要求。

3．成品物流系统将及时、准确掌握成品库存信息，减少成品短缺、超储、呆滞、积压的现象，快速确地响应市场的变化。该系统包括：货位数7200个，巷道堆垛机6台，机器人3台，高速往复式穿梭车1台，高速连续提升机2台，箱烟分拣输送机3台，其他输送设备160余台套，可存储34560大箱卷烟。

二、自动化物流系统特点

成都卷烟厂自动化物流系统在规划设计上采用了先进的现代物流理念。

1．在规划设计之初，该项目对成都卷烟厂物流系统进行了多方案的技术经济对比，否定了多层楼房、成品物流系统业务图示――销售出库人工叉车为主的物流模式，提出了信息化程度高、占地面积少、效率高、投资省的自动化物流模式。该模式与多层楼库模式相比，在投资上可以节约1 200万元，年运行费用可节约93万元／年。

在项目总体规划布局上，整个系统的仓储区与生产区既相互独立，又紧密联系，原料仓储区与生产区采用直线连接，既节约了物流时间，又降低了物流费用；成品库采用出入库分别在一、二楼的形式，既节约了场地空间，又便于产品的管理。

2．在原料物流系统的入库设计上，根据成都卷烟厂来料中有少量超大变形烟包，而超大烟包不能入库的情况，设计了与其他烟厂不同的超大型烟包暂存区，通过RF无线通讯技术和计算机系统将超大型烟包也纳入原料物流系统的管理中，并在出库时优先使用超大型烟包暂存区的烟包。这种设计避免了由于超大无法入库而导致的成本的增加。

3．在原料物流系统的出库流程设计和设备布置中，采取了与其他烟厂不同的模式，即在通常的出料线旁增设了一条紧急出料和补料线，避免了由于正常出料线故障而导致片烟不能出库、影响整条制丝生产线生产的情况；同时由于紧急出料和补料线的存在，当发现有霉变原料等异常情况时，可从库区内调出相同的片烟，从紧急出料和补料线更换。这种设计既避免了正常出料线出故障而影响生产的情况，又解决了原料出现质量问题时及时更换的问题。

4．在辅料物流系统的规划设计中，采取了与其他烟厂不同的辅料储存策略，即将单品种辅料的一级库和混合辅料的二级库合一管理。现在一些烟厂辅料物流系统设计仍然沿用一级库分开二级库的流程，甚至还有设在车间的三级库，每一个库房都要产生搬运作业，产生损坏盈亏，要上账下账、交接盘点，人力资源浪费较大。而成都卷烟厂辅料物流系统根据卷烟辅料在产地、质量上的差异，通过计算机系统将单品种辅料和混合品种辅料进行分类存储、统一管理，并实现了一、二级辅料库的合一管理，实现了库存资源配置的合理利用，为TU降低了生产成本和物流成本。

5．在成品物流系统的规划设计和设备布置中，根据成都卷烟厂物流规划设计中“充分利用空间、场地”的原则，将成品入库区设计在联合工房二楼。烟箱从一楼生产区提升进入二楼成品入库区的过程中，采用了独特的两台高速连续提升机进行输送的方式(一台正常运转，一台备用，备用机可双向运行)，既解决了入库瓶颈问题，也解决了破损烟或有质量问题烟从库区返回生产区进行再处理的问题。这种与生产紧密结合的设计，既保证了生产的连续性，又充分利用了空间场地。

6．系统的主要设备采用了具有当今国际先进水平的巷道堆垛机、机器人、AGV自动导引车。巷道堆垛机可以根据计算机管理系统的调度指令，将物料由入库站台送入货架存储，或将物料由存储货位送至出库站台；机器人采用的是ABB公司的六关节码垛机器人，码垛机器人具有物料码垛顺序、排列设定器等功能，能将不同外形尺寸的包装货物，整齐地、自动地码在托盘上。激光导引AGV小车是一种以电池为动力，由激光引导的无人驾驶自动搬运车辆，可在计算机监控下按调度指令自动安全行驶，并准确定位在指定地点，完成一系列作业任务，是自动搬运物料的重要设备。以上设备的采用，大大提高了成都卷烟厂自动化物流系统的技术水平，保证了整个系统运行的安全、稳定和可靠。

7．系统自主开发应用了高速往复式穿梭车、高速连续提升机、箱烟分拣输送机等国产化物流关键设备。高速往复穿梭车是集光、机、电、信息技术为一体的现代化设备，能实现货物的无缝连接，其往复速度可达150米／分钟；所开发的高速连续提升机的输送速度达到20箱／分钟，其输送速度在国内烟草达到领先水平；箱烟分拣输送机是专为成都卷烟厂自动化物流系统设计的具有自主知识产权的分拣输送机，在烟草行业首次应用，从实际效果来看完全达到了设计要求。以上国产关键设备的使用，解决了成都卷烟厂自动化物流系统物流流速的瓶颈问题和流向问题。

三、物流管理软件

建设自动化物流系统并不只是简单地建立起自动化流水线，购置自动化搬运设备，架设高架立体库，而是要充分利用这些现代化设备使管理水平得到最大程度地发挥，使产品质量得到实时监控，使企业资源得到最佳整合。而所有这些对现代企业所提出的要求，都是通过信息的有效传递实现的。

成都卷烟厂自动化物流系统的计算机管理软件系统是TIMMS系统。该软件实现了原料、辅料、成品系统的调度管理、仓储管理、收发货管理、搬运管理、监控管理、数据存储，以及与MIS系统的接口管理。整套软件对整个物流系统从国产设备到进口设备，从电控系统到管理系统，进行了有效地集成，避免了信息孤岛和信息瓶颈问题，是一套成功的物流管理软件。该套管理软件系统由物流数据库模块、物流调度模块、物料管理模块、应用服务模块、无线扫描模块等核心应用模块组成。

物流数据库模块是物流系统数据存储与应用逻辑的支持平台，在保证数据的安全性、一致性和完整性的基础上实现参数化的仓库管理、物流管理策略。物流数据库模块以物流调度和仓库管理为基础，建立通用的数据库对象，并提取标准立体仓库调度策略，实现参数化的物流调度和仓库管理。

物流调度模块是软件的核心，负责将物流任务分解到各个运输段，并根据运输段控制器的定义下达相应的控制指令，同时实时采集控制器的信息，根据控制设备的功能定义和指令完成情况转化成物料出入库请求。该模块不仅集成了物流系统中物流控制的调度接口，还采用面向对象的方法设计集成了物流系统中的所有控制器的底层通信接口(输送线控制系统、AGV控制系统、堆垛机控制系统等)，并提供开放的控制器接口库供新控制对象添加，在一个应用中可以监控、调度和管理所有物流控制和所属的物流设备，真正实现了物流调度系统与设备执行系统的全面集成。

物料管理模块使用ERP思想实现物料管理，由基础管理(物料、容器、条形码、用户、权限、角色管理)、仓库管理、库存管理、配盘管理、配方管理、接口服务等模块组成。

应用服务模块采用Micorsoft的Internet Infor―mation Server(IIS)构建Web平台，提供基于Internet和Intranet下的物流系统的静态数据浏览、动态数据查询，以及异地远程监视和远程诊断等功能。此外，大量简单业务(如辅料呼叫)和响应速度要求不高的事务也可以作为一种应用，实现前端客户机的零代码化和免维护。

无线扫描模块用于辅料物流系统和烟叶配方物流系统，提供辅料入库组盘、配盘、嘴棒和箱皮管理、辅料托盘交换扫描、烟包暂存管理等功能。无线服务适用于进行区域较大的移动无纸化事务管理，所处理的业务信息均实时传递到无线扫描服务计算机，便于对相关数据和业务做出及时响应和处理。

整套软件系统采用模块化设计，其中独立的业务模块使整个应用可以处理各种不同实际的业务，并可以针对业务的变化迅速更改处理方式。在服务端使用了Visual C++开发。多线程技术有效地避免了信息处理的堵塞。在客户端采用了基于PALM系统的编程工具开发，采用了消息机制，使应用程序更加稳定；并在扫描器上实现了触摸式操作，使整个操作更加简单快捷，整个子系统在实现条形码扫描、无线通信的基础上，可以完成绝大部分的收发货的管理业务，使移动工作人员缩短了处理具体业务的时间，从而大大提高了系统处理的效率和柔性。

TIMMS软件的特点：整套软件系统采用了最新的OPC Sever通讯技术实现了与控制系统的连接；系统提供的网络系统和硬件产品均为业界知名厂家的主流成熟产品，保证了系统稳定可靠运行的要求；系统设置了多种操作模式(在线、手动、自动)，提供详实形象的物流监控及声、光、色报警和运行日志，以及本地化的人机操作界面；软件采用模块化的产品设计，提供详细的系统文档和用户文档，系统配备拨号设备供项目维护人员进行远程维护；系统选用了独立于计算机平台的Orecle数据库管理软件和开发工具，在提供通用的软件模块的基础上配备了符合用户技术、管理要求的接口层；并设置了用户授权使用的功能和业务保证了系统的安全性。目前，从使用的情况来看，该系统在可用性、安全性、开放性等方面满足了生产过程自动化、智能化和信息化的需求，实现了各种物流资源的集成优化，充分发挥了协调运作的作用。

四、电控系统

自动化物流系统的电控系统采用了新型的分布式工业总线控制方式，整个电控系统将传感器、PLC、实时监控计算机、网络、无线通讯、条码、工业机器人等诸多迅速发展的技术结合在一起，用方便灵活的硬件和软件模块进行组合设计，以适应各个系统中不同特点的工艺控制要求和管理要求，使之成为既满足工艺要求的精确控制又满足管理现代化要求的系统。

原料、辅料和成品各个子系统既相互联系又相对独立，可以分别独立完成各高架立体库生产设备的运行、停机、故障报警等各种过程控制。通过各子系统的现场操作员终端可以实现单机、自动、在线控制模式的切换，还可对每台设备进行手动操作及状态指示、参数和物流信息的维护等功能。通过各上位监控系统可以分别监控子系统中所有设备的运行状况、输送任务的执行情况等。

整个电控系统采用的是美国AB公司的DEVICENET现场总线技术，该现场总线技术具有：(1)可开放性，可实现不同厂家的设备之间的信息交换，可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。(2)彻底的分散性，现场总线技术真正做到了“分散控制”，并不依赖上位彻底的分散性使系统很容易进行重组和扩建，且易于维护。(3)低成本，采用现场总线技术节省了模拟信号传输过程中大量的A／D、D／A转换装置、布线安装成本和维护费用。因此从总体上来看，将使控制系统的成本下降67％。(4)系统维护方便，由于现场智能设备具有自诊断和简单处理能力，维护人员可以查询设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除，缩短维护停工周期。

可以说，开放性、分散化和低成本是现场总线最显著的三大特征，由于成都卷烟厂物流系统采用了先进的现场总线技术，保证了整个系统的先进性、成熟性和可靠性。

五、实施效果

成都卷烟厂自动化物流系统投入运行后，极大地提升了企业的管理水平和生产自动化水平，取得了良好的社会效益与经济效益。该系统实现了企业内部对生产所需的原料、辅料、成品的科学、合理、有效地管理，并实现了对各种原料、辅料和成品使用情况的科学统计、分析。这些数据既可作为企业管理人员制订各项生产计划的重要依据，还可以优化管理，降低原料、辅料和成品的库存，尤其是卷烟生产辅料的库存，从而大幅降低企业的生产成本。2005年，该项目顺利通过四川省科技厅组织的科技成果鉴定，专家一致认为该系统整体水平达到国际先进水平。2005年该项目还被评为成都市科技进步二等奖。成都卷烟厂自动化物流系统的建成，对推动烟草行业和四川省各行业物流的发展具有很强的示范效应和指导作用，有利于促进现代物流思想和现代物流技术在四川全省和烟草行业的推广和应用。

(作者联系：zhaojun@mail．pride56．com)