文 / 李 磊 胥國(guó)芳 姜漢棟

一、引言

2018年，隨著湖北中煙武漢卷煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目啟動(dòng)，制絲車間煙絲高架庫(kù)自動(dòng)化物流系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)試運(yùn)行開始。在軟件層面，煙絲庫(kù)使用倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS）和倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)（WCS），WMS可以實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品入庫(kù)到出庫(kù)四面墻內(nèi)的精細(xì)化管控，與上位ERP系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)跟蹤出庫(kù)業(yè)務(wù)的物流和成本管理全過程，同時(shí)與WCS系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)化設(shè)備的無縫對(duì)接，追溯物流各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)了解各環(huán)節(jié)作業(yè)狀況。WCS自動(dòng)分配WMS的生產(chǎn)任務(wù)，并且可以柔性化地協(xié)調(diào)各種物流設(shè)備如輸送機(jī)、堆垛機(jī)、穿梭車以及機(jī)器人、自動(dòng)引導(dǎo)小車等物流設(shè)備之間的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)柔性作業(yè)。

制絲車間物流煙絲高架庫(kù)管理平臺(tái)，使用裝箱站裝載煙絲、高架庫(kù)儲(chǔ)存煙絲、機(jī)器人運(yùn)輸煙絲的方式進(jìn)行生產(chǎn)。但在生產(chǎn)過程中，不同牌號(hào)的煙絲所使用的煙箱都為同一類型煙箱，并且煙箱的使用過程沒有得到統(tǒng)一規(guī)劃，容易出現(xiàn)單個(gè)煙箱重復(fù)使用、其他煙箱使用率較低的情況，將大大影響煙絲質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

因此在煙箱裝載、儲(chǔ)存、運(yùn)輸煙絲的過程中缺乏有力調(diào)控與追溯功能。筆者針對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了煙箱特征碼的研究與應(yīng)用，來對(duì)不同牌號(hào)、批次的煙絲生產(chǎn)過程中所需求的煙箱出入流程制定規(guī)則，使不同牌號(hào)的煙絲裝載進(jìn)不同的煙箱，從而達(dá)到精確調(diào)控的目的。并通過物流WMS系統(tǒng)與特征碼技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)每個(gè)煙箱進(jìn)行信息追溯，及時(shí)做到防錯(cuò)糾錯(cuò)。

二、煙絲高架庫(kù)

武漢卷煙廠制絲車間煙絲儲(chǔ)存分為柜式儲(chǔ)存和箱式儲(chǔ)存兩種。煙絲高架庫(kù)主要用于對(duì)箱式儲(chǔ)絲的煙箱進(jìn)行管理。從煙絲的裝箱入庫(kù)、煙箱的儲(chǔ)存到煙箱的出庫(kù)，都是由煙絲高架庫(kù)系統(tǒng)完成。制絲車間煙絲庫(kù)位于生產(chǎn)線末端，其主要工作任務(wù)是將儲(chǔ)絲柜里的煙絲通過裝箱站分裝至有蓋的煙箱中，再經(jīng)由物流系統(tǒng)和堆垛機(jī)放至高架庫(kù)貨格中存儲(chǔ)，根據(jù)卷包車間需求，通過機(jī)械手翻箱的方式持續(xù)穩(wěn)定的供給煙絲。煙絲庫(kù)庫(kù)區(qū)有四條巷道，8排貨架、每排32列，高4層，共1024個(gè)貨位，最多可存放2048個(gè)煙絲箱，裝載煙絲量可達(dá)30余萬(wàn)公斤。

三、特征碼

1.特征碼的內(nèi)涵

特征碼是根據(jù)煙箱的材質(zhì)、使用輪次，煙絲的牌號(hào)等信息對(duì)同一特征類型的煙箱賦予的名稱。武漢卷煙廠制絲車間煙絲高架庫(kù)目前使用的特征碼是一串包含信息的六位數(shù)字000000，每一個(gè)數(shù)字表示某一類特征，其數(shù)字串的組成和代表的含義可通過煙絲庫(kù)WMS系統(tǒng)的特征碼維護(hù)功能自行定義（如在使用中，將001000定義為木制，使用輪次在30輪以下的箱子；102000定義為不銹鋼材質(zhì)，使用輪次在30輪以上的箱子）。

2.特征碼的意義

湖北中煙與20多所高等院校、科研院所建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，在香精香料、煙草薄片等方面實(shí)現(xiàn)重大科技突破，形成以小鍋小炒、木桶增香為代表的個(gè)性化工序371道。黃鶴樓堅(jiān)持把創(chuàng)新作為引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，在創(chuàng)新文化優(yōu)先引領(lǐng)的推動(dòng)下，黃鶴樓的產(chǎn)品逐漸多樣化、新穎化，成了香煙界的領(lǐng)跑者。

為了跟上黃鶴樓產(chǎn)品不斷創(chuàng)新的步伐，武漢卷煙廠制絲車間煙絲儲(chǔ)存方式不斷改進(jìn)，在木桶儲(chǔ)絲的基礎(chǔ)上增加了箱式儲(chǔ)絲，箱式儲(chǔ)絲不但吸取了木桶儲(chǔ)絲的優(yōu)點(diǎn)，還方便運(yùn)輸，在增加高架庫(kù)和物流系統(tǒng)后，可使箱式儲(chǔ)絲量化生產(chǎn)，滿足生產(chǎn)的需求。由于使用輪次不同的煙箱對(duì)煙絲吸味有一定的影響，不同牌號(hào)的煙絲需要不同使用輪次的煙箱來儲(chǔ)存。大小、形狀完全一樣的箱子，怎樣區(qū)分每一個(gè)木箱的材質(zhì)、使用輪次，怎樣規(guī)劃每一個(gè)木箱的運(yùn)行路徑，怎樣綁定每一個(gè)木箱該裝什么牌號(hào)的煙絲？特征碼的研究和應(yīng)用可使每一個(gè)煙箱的具體信息用六位數(shù)字表示，來對(duì)不同牌號(hào)、批次的煙絲生產(chǎn)過程中所需求的煙箱出入流程制定規(guī)則，使不同牌號(hào)的煙絲裝載進(jìn)不同的煙箱，從而達(dá)到精確調(diào)控的目的。并通過物流WMS與特征碼技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)每個(gè)煙箱使用信息進(jìn)行追溯，及時(shí)做到防錯(cuò)糾錯(cuò)。

3.特征碼的工作方式

定義特征碼需要采用RFID芯片與RFID檢測(cè)采集裝置共同作用，首先將RFID芯片安裝至每一個(gè)煙箱底部正中間，之后在RFID檢測(cè)采集裝置上讀取該芯片，如圖1。按照煙箱編號(hào)手動(dòng)添加芯片信息，此時(shí)煙箱獲得初始化并以空箱身份運(yùn)輸進(jìn)入高架庫(kù)。最后在WMS管理系統(tǒng)中對(duì)煙箱、物料特征碼編入。

對(duì)煙箱進(jìn)行特征碼編排后使得煙箱具有了使用輪次、裝載煙絲牌號(hào)批次、質(zhì)量狀態(tài)等類型，根據(jù)這些類型添加了庫(kù)存類型查詢、倒庫(kù)間搬運(yùn)的功能，使煙箱既能單個(gè)追溯運(yùn)行信息，單獨(dú)檢查運(yùn)輸，又能按照不同類型整體查詢運(yùn)行信息，整體檢查與運(yùn)輸，既能化整為零，又能整合統(tǒng)一。

四、特征碼在煙絲庫(kù)的應(yīng)用

特征碼類型主要分為煙絲特征碼、煙箱特征碼、物料特征碼和貨位特征碼，如圖2。每一種形式的特征碼有特定的作用，可使設(shè)備、物料形成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)參數(shù)和方法，提升設(shè)備和卷煙材料的保障性水平和一致性水平，最終提升卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。

1.煙絲特征碼

在研究煙箱特征碼應(yīng)用過程中首先對(duì)煙絲的特征碼、煙箱可使用范圍、碼垛控制模式進(jìn)行定義，如圖3，特征碼為000000的煙絲應(yīng)使用從未裝載過煙絲的木箱，同時(shí)碼垛控制模式為2（雙箱碼垛模式）；又例如特征碼為001000的煙絲應(yīng)使用木質(zhì)，并已裝載過11-20輪煙絲的煙箱，同時(shí)碼垛模式為1（單箱碼垛模式）；同時(shí)增加擴(kuò)展字段，為以后新的生產(chǎn)模式所需功能預(yù)留空間。

2.煙箱特征碼

（1）通過WMS定義煙箱信息，采用RFID芯片與檢測(cè)裝置聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的識(shí)別、讀取與傳輸。在煙箱底部組裝RFID芯片，在每次煙絲裝箱后與煙絲出箱前對(duì)RFID芯片進(jìn)行檢測(cè)，并在WMS中進(jìn)行對(duì)比、記錄，確保煙箱使用時(shí)的牌號(hào)、批次對(duì)應(yīng)無誤。

圖1 RFID芯片及RFID檢測(cè)采集裝置

圖2 特征碼類型

圖3 煙絲特征碼

圖4 煙箱特征碼

（2）在煙箱信息維護(hù)部分中對(duì)箱號(hào)、煙絲特征碼進(jìn)行定義，同時(shí)隨著煙箱裝載煙絲次數(shù)的增加，其使用次數(shù)也會(huì)相應(yīng)得到提高。其所有煙箱特征碼在進(jìn)入高架庫(kù)前都為000000，為了保證煙絲質(zhì)量，使用測(cè)試煙絲對(duì)煙箱進(jìn)行人工老化處理，使其模擬生產(chǎn)過程增加裝載次數(shù)，待其達(dá)到一定次數(shù)后方可投入到相應(yīng)的煙絲裝載使用過程。煙箱特征碼，如圖4。

3.物料特征碼

黃鶴樓卷煙產(chǎn)品中的每種煙絲進(jìn)入WMS系統(tǒng)后獲得自動(dòng)編號(hào)、模塊編號(hào)和模塊名稱。此時(shí)物料特征碼都為空，需要人工對(duì)其定義特征碼內(nèi)容。

圖5 物料特征碼

圖6 貨位特征碼

圖7 煙箱特征碼內(nèi)容

根據(jù)物料所需煙箱對(duì)每種物料定義特征碼，其特征碼定義內(nèi)容包含了特征碼內(nèi)容和優(yōu)先級(jí)。例如下圖所示，煙絲編號(hào)為5YS190008的煙絲，需使用木質(zhì)11-20輪與木質(zhì)30輪以上的煙箱，其對(duì)應(yīng)特征碼為001000和002000，同時(shí)按照優(yōu)先級(jí)原則優(yōu)先使用輪次較低的煙箱，因此編入001000與002000的煙箱，并將001000煙箱優(yōu)先級(jí)設(shè)置為1,002000煙箱優(yōu)先級(jí)設(shè)置為2。物料特征碼，如圖5。

4.貨位特征碼

（1）庫(kù)存查詢功能：煙絲庫(kù)包含4個(gè)巷道分別編號(hào)1-4號(hào)，根據(jù)巷道編號(hào)內(nèi)的空間按照生產(chǎn)的先后順序依次自動(dòng)運(yùn)輸煙箱進(jìn)入高架庫(kù)中。進(jìn)入巷道的同一批次煙箱包含了物料編號(hào)、物料名稱、生產(chǎn)批次、庫(kù)存類型、質(zhì)量狀態(tài)、數(shù)量等信息，在需要查詢進(jìn)出入高架庫(kù)某一類型的煙箱時(shí)，可以通過該庫(kù)存查詢功能進(jìn)行查詢。貨位特征碼，如圖6。

（2）巷道間倒庫(kù)搬運(yùn)功能：當(dāng)需要從某一巷道將某一類型的煙箱（批次、物料編號(hào)）搬運(yùn)至另一巷道時(shí)，可以使用該倒庫(kù)搬運(yùn)功能。通過選中某一類型的煙箱進(jìn)行倒庫(kù)搬運(yùn)操作即可將該類型煙箱搬運(yùn)至另一巷道，此時(shí)系統(tǒng)首先分析移入巷道空間率，確定能執(zhí)行后再按照依次順序?qū)⑵溥\(yùn)輸。

應(yīng)用煙箱特征碼對(duì)煙箱進(jìn)行定義后，可以根據(jù)牌號(hào)、批次需要使用相應(yīng)的煙箱組織生產(chǎn)?！疤卣鞔a”是一串包含有煙箱使用輪次、制作材質(zhì)等信息的數(shù)字，與每個(gè)箱子的箱號(hào)關(guān)聯(lián)，一起寫入箱底的RFID識(shí)別芯片中，可以準(zhǔn)確跟蹤每個(gè)箱子的狀態(tài)。同時(shí)可以在WMS管理系統(tǒng)中及時(shí)追溯每個(gè)煙箱的使用信息，確保煙箱使用過程的準(zhǔn)確性與安全性。煙箱特征碼內(nèi)容，如圖7。

在使用煙箱特征碼功能后，不同牌號(hào)的煙絲按特征碼規(guī)則使用其定義特征碼的煙箱，達(dá)到“專箱專用”的效果，提高了煙絲質(zhì)量；同時(shí)使每一個(gè)煙箱得到屬于自己的定義，做到定點(diǎn)供應(yīng)的效果，提高了煙箱的使用效率，避免了單個(gè)煙箱重復(fù)使用的情況；附加內(nèi)容的使用提高了煙箱特征碼的使用范圍，為以后新的生產(chǎn)模式所需功能提供了可拓展的空間。