异形卷烟分拣新模式的探索研究

2019-05-13 18:36

    引言

    目前烟草行业异形卷烟分拣工作一般通过电子标签线、半自动分拣线来完成分拣工作。近年来,细支烟和异型烟销量增长迅速,给此类分拣线带来较大压力。以某大型烟草物流中心为例,每日异形卷烟品规多、订单小(平均单个客户只有7条)、客户多(平均每天4000个客户),现有的分拣线不能适应新订单的变化,效率低下,往往要两个班次才能完成分拣,与自动分拣线的进度严重不匹配,造成整个物流中心运营时间长、生产经营费用高、不能按时配送到各零售客户、客户满意度低等各类问题。

    本文以某烟草物流中心异形烟分拣线为背景,通过分析零售户卷烟订单结构,发现异形卷烟存在品规多、订量少、客户多的特点,基于此探索研究一种新的异形卷烟分拣模式:侧推+机械手叠垛的并行工作模式,来实现异形卷烟快速、高效、准确分拣包装,解决异形烟分拣线叠垛包装的效率瓶颈,从而解决与全自动细标一体分拣线分拣时长匹配问题,最终实现提高物流中心整体运行效率的目标。

640.webp (14).jpg    设计思路

    该烟草物流中心原来的异形烟分拣线采用的是两层子线分拣+一台机械手叠垛包装的模式,基本能满足两班制的生产要求。但该模式容易受订单结构限制,如订单变小、机械手码垛一次抓双的机率会大大降低,分拣和包装的效率都很低等,平常也就2500条/小时的效率,严重影响了物流中心的业务运行。

    为解决效率低下的问题,物流中心与设备供应商一起分析当前订单变化的情况:目前每天的原始平均订单为6~9条,拆分后的平均订单为4~6条,2条以下的订单占40%,单层的订单占30%,6~10条的订单占17%,11~20条的订单占12%,20条以上的订单占6%。从数据分析来看,平均订单小,而且包烟为双层以下的订单占比达到一半左右。由于都是类标烟和异形烟,机械手一次抓两条烟的机率只有20%左右,目前机械手抓一次的循环时间为1秒,链板移动一格的时间为1.7秒,按平均订单5条,双抓率为20%来计算,一台机械手满工作包装的效率也只有3600/((5-5*0.2)*1+1.7)*5=3158条/小时,如果按有效作业率80%来计算,实际效率也就2526条/小时,也就是当前的分拣效率,与实际需要的3500条/小时刚性需求相差1000条。

    目前行业内在用的自动包装形式主要是机械手方式、机械手+细支烟的机械式叠烟方式。从以上分析来看单机械手方式肯定是满足不了要求,机械手+细支烟的机械式叠烟方式只适应细支烟比例较高(60%以上),目前细支烟都放到了全自动线上分拣,这种模式也不适用。由于该物流中心是就地技改,没有更大的空间来安装两台机械手包装机,只能采用一台包装机的方式,因此根据订单烟包两层以下占50%的订单特点,提出采用“机械手+侧推”的分拣包装方式。


    叠垛策略的研究

    (1)目标分析

    为实现自动码垛的目标,借鉴各类全、半自动分拣线的成功案例,有两种方式可以选择:一是采用机械手码垛,二是采用叠烟机码垛。两种方式各有优劣势,对比情况,如表1。

    总结分析结果为:机械手码垛灵活,可适用于所有情况的条烟码放,但故障率高,工作效率低。叠烟机稳定,工作效率高,但适应性无法达到要求。为充分利用两者优势,弥补不足,提出两者并用的方案。对于尺寸相对规则的标准烟和细支烟,尽量使用叠烟机码垛,提高效率。对于尺寸不规则的异型烟,采用机械手码垛,适应所有品规。各类叠垛方式适应的卷烟分类,如图1。

640.webp (15).jpg    (2)并行叠垛

    “侧推+机械手叠垛”的包装方式难点在于异形卷烟长短宽窄都不统一,技术高,实施难度大。物流中心与设备供应厂家一起讨论如何让分拣适应侧推烟包装,大家提出分拣线多子式分类分拣的模式,即适合侧推包装的烟走一层子线分拣、其它类标烟走一层子线分拣、纯异型烟单独走一层子线,最后合单打码后分到包装机;包装机采用“侧推叠烟+机械手叠烟”的方式,适合侧推包装的烟走包装机的侧推叠烟口,其余的走机械手。这样侧推叠烟的优点就得到了发挥,一次就可推叠一层烟(1~5条烟),用时只要1.5秒,如果把机械手和侧推叠烟有机接合,合理分配订单,机械手负责30~40%的叠烟工作,其余的由侧推来叠烟,侧效率将会大幅提升。仍按平均订单5条,机械手抓率为40%,侧推叠烟为60%来计算,两者同时工作,叠烟的时间仅为机械手抓5*0.4=2次的时间(2秒),合包时间与推烟套膜时间重合(2秒),不计入包装时间,满工作包装的效率为3600/(2+1.7)*5=4865条/小时,如果按有效作业率75%来计算,实际效率也可达到3649条/小时,完全可以满足3500条/小时钢性需求。

    (3)码放规则

    为了形成更好的垛型,我们制定了以下卷烟码放的规则:

    ①根据作业流程,码垛后还需对烟包进行平移和裹膜。因此,在选择码放位置时,条烟先放两侧,后放中间,以避免因惯性造成的散垛。

    ②为保证顶面不平整度要求最大突出高度为最小。故在选择码放位置时,条烟必须放置在同一个高度最低的面上。

    ③根据异形卷烟的特点,卷烟的码放顺序为:先码放异形卷烟中的细支烟和标准烟,然后通过机械手码放异型烟。

    (4)算法原则

    ①依照条烟尺寸,推研机构一层最多四条,最高码5层。

    ②机械手码烟依照条烟尺寸,先码放两边,再码放中间。

    ③推研机构和机械手工作时先行判断每层条烟的平面高度是否在2mm范围内,如不在则判断为不平整,不再继续码放或推烟。

    结论

    该设计方案经论证,于2018年9月开始实施,10月开始安装,10月底完成调试,11月初就达到了3500条/小时以上的效率,高峰时段达到了4200条/小时的效率,完全达到了改造的预期目标。随着细标一体分拣逐渐在全行业的推广,异形卷烟中的细支烟比例会很低,该物流中心的这种模式未来有很大推广价值。

 

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