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。

    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。

    （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。