烟丝箱式储存技术在卷烟生产线上应用的思考

摘要：建立烟丝箱式储存物流自动化系统是卷烟制造企业“十二五”期间技术改造的重点发展方向，它将物料流和企业的生产经营管理有机地结合起来，实现企业生产、输送、存储等环节的柔性化和自动化，满足卷烟生产“分组加工、均质化加工、信息化加工”的需要，适应国家局“按订单供货”改革的需要，从整体上提高企业生产经营制造水平和企业信息化管理水平。本文就烟丝箱式存储技术在我司“金桥”卷烟生产线上的应用进行了一些思考和探讨。

Abstract: The tobacco box storage logistics automation system is key development trend of the cigarette manufacturers during "Twelfth Five-year" for the technology transformation, it organically integrates the production material flow and management and business, achieves flexible and automated enterprise production, transmission, storage, etc., meets the need of "group processing, homogenization processing, information processing" of tobacco production and adapts to the need of State Council " supply according to order " reform, and enhances the overall level of manufacturing operation and information management. In this paper, the application of tobacco box-type storage technology in "Golden Bridge" cigarette production line is discussed.

关键词：箱式储存；柔性化；按订单供货；信息化

Key words: box-type storage；flexible；supply according to order；information

中图分类号：TS4 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）16-0040-02

作者简介：吴玉生（1973-），男，福建三明人，工程师。

0 引言

纵观整个卷烟生产过程中的烟丝储存发展历史，人工作业的烟丝箱式储存是卷烟生产过程中的传统储存方式。上世纪八十年代自动化储柜产生以后，很快替代了一直以来较为原始的人工作业的烟丝箱式储存方式，近20多年来，储柜一直是卷烟生产过程中必不可少的设备。然而，与现代物流自动化技术结合的烟丝箱式储存表现出了巨大的发展潜力。烟丝从箱式储存到储柜存储，而后又回到了箱式储存，这是人工作业方式向自动化作业方式转变，又向自动化、信息化、数字化、精细化、柔性化作业方式转变的过程。目前，烟丝箱式储存技术在国外被广泛应用，但在国内，主要还是以柜式储丝为主，烟丝箱式储存自动化技术仅在个别卷烟企业小规模使用，我司在“金桥”卷烟生产线上首次使用了全箱式烟丝储存方式，使用效果良好。

1 箱式储丝在卷烟生产过程中应用的优势

目前箱式和柜式两种储丝方式在国际烟草行业的卷烟生产过程中共同存在，各有其优缺点，然而采用自动化箱式储丝方式优势明显。

1.1 提高了卷烟生产组织的灵活性 可缓解大批量烟丝生产与小批量订单、多规格牌号卷烟生产之间的矛盾，实现烟丝生产、贮存和出库的灵活多变，满足国家烟草专卖局提出的“按订单供货”的需要。由成品烟丝装箱存储方式的特性所呈现的是：存储单元化、容积标准化，它可以较好实现柔性化、模块化和精细化生产调度的管理模式；满足规模化、集团化、小批量及个性化的卷烟市场发展需求，实现生产组织的柔性化。

1.2 提高储存空间的有效利用率 传统储丝柜以柜为最小单位，通常柜的容量在5000～12000千克/柜，一个柜无论大小，必须整个空出来，下一批次的烟丝才能入柜，而且贮存时间比较短，通常在2天以内。而箱式储丝的储丝箱通常以150～250千克/箱为单位，空出的烟箱即可用于下一个批次烟丝的装箱，提高了烟丝储存空间的利用率，存放空间灵活，存放时间长，可到达半个月或以上。

1.3 有效避免不同烟丝之间的串味 烟丝装箱存储由敞开的无密闭柜式结构改成了封闭的箱式储存形式，各单元箱体具有封闭性，密封性好，减少了多个品种烟丝在储存过程中相互串香串味的可能性，特别是烤烟烟丝与白肋烟烟丝之间的串味，封闭式的箱式储丝对于保证卷烟产品的质量具有十分重要的意义。我司“金桥”卷烟生产线既生产高档烤烟型卷烟，同时也生产高档混合型卷烟，为了避免烟丝之间的串香串味，确保不同品牌烟丝的风格特征以及质量的稳定性，采用加盖的箱式烟丝储存方式显得尤为重要。

1.4 降低了储丝储存环境对温湿度的要求 目前，我司“金桥”卷烟生产线采用的是平库式箱式储丝库，无需货架，并且实现了小空间大容量。烟丝箱式储存采用了翻盖式烟箱，空气自然对流对烟丝储存的温湿度一致性要求低，储存空间各部分的温湿度差异对烟丝的品质影响小，温湿度易于控制，同时在长时间储存过程中烟丝香气损失小，能最大限度地减少烟丝中香精香料水分的丧失。

1.5 增加烟丝有效储存时间，提高卷烟产品质量 在卷烟生产工艺要求里，通常成品烟丝在卷烟前的储存时间一般在4个小时左右。而目前，为提高卷烟产品的品质和质量，所使用的新工艺中将烟丝储存时间适当加长。增加烟丝储存时间，使烟丝在经过较长时间的储存醇化后，增加烟丝糖香料的渗透，平衡整体烟丝的温湿度，有效地减少烟丝自身的内应力，从而使香烟在后续的卷制加工过程中所产生的爆口、空头、造碎等现象减少，提高产品的质量。另外，根据实践经验和资料，增加烟丝储存时间可以降低单箱成品卷烟烟丝的耗量。

1.6 为烟丝模块化加工提供硬件支撑 要实现烟丝模块化生产,就需要有大的烟丝储存能力及灵活的出入库能力，达到烟丝随时出库掺兑加香和随时出库卷接的要求。为了控制和减少成品库存量，降低库存成本，小规格牌号又不宜一次性生产太多,为了稳定制丝质量，控制每批烟丝中头、尾部分质量不稳定烟丝占该批烟丝总量的比例，每批烟丝量不宜太小，该矛盾将导致一批小规格牌号烟丝占用储柜时间很长，导致储柜的有效利用率降低。因此，虽然储柜数量比较多，但有效利用率不高，箱式储丝正好解决了这个问题，成品烟丝可以在烟丝库内储存,根据市场需要烟丝可以随时出库掺兑或卷包。通过精心研究和设计，我司的平库烟丝箱式储存物流自动化系统可有效达到这些功能要求。

1.7 可有效降低烟丝的造碎 采用烟丝装箱的形式可以减少烟丝储柜在出料时拨料辊拨料时产生的造碎，减少环境烟尘，并可以灵活方便地扩大烟丝箱的运输范围，缩短风力送丝的距离，减少烟丝造碎及提高卷烟产品质量。

1.8 实现数字化管理 通过烟丝箱式储存自动化物流系统，实时、准确地提供各在线牌号烟丝库存量，提高生产过程物流管理的精细度和准确度，提高烟丝管理的实时性和准确性，以利于生产调度系统和其他自动化物流系统方便地计算调整原、辅料供应和成品库存管理。每个烟丝箱安装电子标签电子标签含有烟丝牌号、重量、批号、时间等多种信息，烟丝箱在整个储存转运的工艺过程中均有信息读取器适时采集信息，使信息得到完全地跟踪，实现在整个工艺过程的数字化管理。

当然，箱式储丝技术也有其缺点，主要体现在以下两个方面：①技术复杂程度较高，对使用者的技术水平要求高，技术投入较大；②“瓶颈”部位较多。采用箱式储丝，系统“瓶颈”部位比柜式储丝方式多，一旦“瓶颈”部位出现故障，影响范围比柜式储丝大。

2 箱式储丝的主要技术及其应用的思考

箱式储丝的主要技术涉及烟丝装箱、翻箱、储存、输送等环节以及与之配套的检测、电控、计算机管理等子系统。从目前国际上烟丝箱式储存自动化物流系统的应用情况看，该系统涉及到了以下几个方面的关键技术，分别为：①装箱技术；②空间布局及物流路径设计技术；③储丝箱的选择与设计。我们在设计前，对这些关键技术难点技术进行了深入地研究，进行了科学合理的设计。

2.1 装箱技术 当前，烟丝装箱的形式在国际上主要有以下两种：①单箱多工位循环装箱；②多箱铺料装箱。前者（①）又有以下三种形式：自然沉降法、振动法以及压实法。

2.1.1 多箱铺料装箱：多个烟丝箱并列排成“一排”，铺料车在“一排”烟丝箱的行程范围内往复铺料装箱。多箱铺料装箱形式的优点：①具有一定的烟丝混合功能，可以在一定范围内均匀烟丝种类、水分、质量等；②装箱的时间持续较长，烟丝有一定自然沉降时间，有利于提高装箱烟丝密度和烟丝箱的空间利用率；③此种方式多采用自然沉降法，在一定程度上可以避免烟丝造碎。多箱铺料装箱形式的缺点：①设备较庞大，占地面积也较大；②几乎无法保证每个烟箱的烟丝重量一致，设备的控制较复杂；③装箱连续性较差。

2.1.2 单箱多工位循环装箱：来料烟丝装满一个箱后，通过往复铺料皮带输送机切换到另外装箱工位继续装箱。为了提高料位均匀性、加速烟丝沉降密实，通常采用振动法、压实法和自然沉降法三种形式。与多箱铺料装箱形式相比，单箱多工位循环装箱的优缺点如下：单箱多工位循环装箱的优点：①设备数量少、占地面积相对较小；②可实现控制每箱装箱烟丝的重量，装箱精度高；③采取振动和压实法的装箱形式，装箱速度快；④可实现连续装箱。单箱多工位循环装箱的缺点：不具备烟丝混合功能，需在加香后、装箱前设置混丝柜，否则干头干尾会集中在几个烟丝箱中，烟丝均匀性难以保证。综上所述，在“金桥”技改项目里我们采用了单箱双工位循环装箱方式，同时应用了烟丝装箱物料分配控制技术、烟丝装箱进料防漏与除尘技术、烟丝装箱压实技术、烟箱加盖与组箱堆叠技术等几项技术。

2.2库房分区及输送路径设计技术 库房分区及输送路径设计是否科学合理，直接关系到系统的工作效率，我们在设计时以“输送路径最短、工艺流程最优”为原则。如图1所示，整个区域分为半成品烟丝喂丝区、装箱区、烟丝储存区、成品烟丝喂丝区、其它烟丝入库通道等几个区域，功能分区明显，物流、人流顺畅。储存区占地约2100 平方米，设计有470个货位，每个货位堆叠4箱，总共可储存1880个烟箱。烟丝储存区设计为平库形式，无需货架，大大增加了库容。立体库形式虽然具有单位面积储存量大的特点，但它存在以下缺点：①由于烟丝储存区域对温湿度的要求较高，如采用立体储存那么库区的不同高度的温湿度不易控制，这样会对烟丝的质量产生影响；②工程施工时间长，而且在建筑方面需要有较高的层高，与周边建筑不匹配；③工程造价高，需要增加货架、巷道车等；④运行费用相对较高。而平库则不存在以上问题，因此，我们在项目中设计了平库形式，解决了立体高架库存在的缺点。通过库房分区及输送路径的科学设计，库内可储存成品烟丝、半成品烟丝、梗丝、白肋烟烟丝、外来烟丝、外运烟丝、膨胀烟丝等。当市场需要某品牌的卷烟产品时，从烟丝库内查找成品烟丝，如果有成品烟丝就可直接输送到卷包车间，在没有成品烟丝的时候可迅速在烟丝库内形成配方，再进行加香输送到卷包车间。这样，实现了生产组织的柔性化和对市场的快速反应能力，满足了“按订单供货”的需求。在输送和翻箱系统设计时，我们使用了翻箱后箱内残烟清理技术、输送设备对箱体的定位技术、多工位翻箱技术、翻箱取盖及加盖技术、翻箱防烟丝外漏技术以及称重和在线工业图像识别技术等。

2.3 储丝箱的选择与设计 ①卷烟工艺对储丝箱的要求。由于烟丝的易吸附特性，储丝箱的材料必须是无味无毒性的绿色材料，并符合国际食品生产容器卫生要求和卷烟工艺要求。从目前国外卷烟企业对储丝箱的要求来看一般有以下特点：1）选择无味无毒性的木质或中密度板，箱口和箱外中下部用不锈钢包裹；2）箱体的材质具一定透气性且不易结露；3）储丝箱需嵌有感应式电子标签；4）箱体选择正方体箱内净容量一般为1～2平方米左右；5）储丝箱的结构紧固件具有防脱落装置或采用防脱落技术，防止紧固件脱落混入烟丝中；6）采用了箱盖，箱盖的材质与外形遵循密封、轻便、不易变形、易于取放堆叠等原则。②储丝箱选材与结构的选择。储丝箱从材质上可分为塑料、全金属和金属木结构；从形式上可分为向上开口式和活动底部式。容积1～2m3，单箱重量约为150～250kg。塑料烟丝箱重量最轻且最经济。但塑料烟丝箱由于强度较小，烟箱容积也相对较小，否则烟丝箱会产生变形。特别在堆叠后会有较大的变形，不利于堆叠及翻箱设备的抓取，严重时会影响系统运行的可靠性。全金属烟丝箱强度较高，使用寿命长，变形小，有利于各种设备的搬运处理。但其底部摩擦系数较小，容易在输送设备上滑动，且金属导热性好不利于保温，受温差影响容易在内壁结露。金属木结构在关键部位设置加强筋和金属板护边组成的组合金属底框和金属护口，配以木质箱板组成。金属木结构烟丝箱强度高，堆叠后不会变形，保温性能好不易结露，适合于成品烟丝的储存和运输。③信息存储记忆。通过储丝箱上安装的感应式信息记忆芯片，在装箱前空箱检测、装箱称重后、翻箱前品牌检查以及翻箱后设置感应式信息读写设备，分别写入箱体状态、装箱时间、批次、烟丝重量的等信息。通过手持读写器也可以正确无误地读出箱内的储丝品牌、批次、装箱时间和烟丝箱其它基本信息，保证系统安全有效地运行。根据以上分析，我们在设计时采用了金属木结构的箱体，设计容积为1.2立方米，箱口尺寸略大于箱底，使其易于装箱和翻箱，并储丝箱上设计安装了感应式信息记忆芯片。烟丝箱式存储技术是近年来国外发展起来的新技术，其优点明显，根据国际和我司应用现状及测试分析，烟丝箱式储存的关键技术在设计及制造方面已经逐渐成熟起来。它的应用在有效提高产品质量和降低投资成本的前提下，提高了卷烟生产组织的灵活性，提高了储存空间的有效利用率，有效地避免不同烟丝之间的串味，减少了烟丝造碎，有利于烟丝水分和香气的保持，实现了生产组织的柔性化。信息记忆技术的应用提供了信息记录和追踪功能，在烟草生产企业生产经营的柔性化组织和信息化质量跟踪方面，带来了质的突破。