摘要：本文介紹了在新質(zhì)生產(chǎn)力要素賦能下的某中煙公司成品中心庫的規(guī)劃設(shè)計思路及關(guān)鍵技術(shù)，通過新質(zhì)產(chǎn)能技術(shù)的應(yīng)用，顛覆了傳統(tǒng)卷煙成品中心庫的運行模式，提高了卷煙的倉儲、分揀運行效率，縮短了省級中煙調(diào)撥響應(yīng)時間，提升了省級中煙的物流管理水平，降低了運營成本鋼板樁生產(chǎn)廠 。

關(guān)鍵詞：新質(zhì)生產(chǎn)力要素、成品中心庫、智慧物流、多模態(tài)拆碼垛機器人、多樣化件煙存儲模式、AGV集群化應(yīng)用、成品綜合分揀系統(tǒng)

一、引言

為了解決卷煙生產(chǎn)點多、發(fā)貨面廣，品規(guī)發(fā)貨交叉引起的發(fā)貨效率低、運輸成本高等現(xiàn)實問題，掌握卷煙市場投放主導權(quán)，科學高效地進行產(chǎn)品投放調(diào)控，實現(xiàn)卷煙高質(zhì)量集中精準配送的目的，國內(nèi)各大中煙公司紛紛興建成品中心庫鋼板樁生產(chǎn)廠 。將下屬各廠的卷煙統(tǒng)一調(diào)撥至成品中心庫，再由成品中心庫調(diào)撥至各商業(yè)公司。成品中心庫的興建可集中批量化作業(yè)優(yōu)勢，優(yōu)化地區(qū)卷煙物流倉儲布局，提高運行效率和管理水平、降低運營成本。

目前大部分卷煙廠已建成的成品中心庫多采用平庫，主要依靠人工進行收發(fā)貨作業(yè)，作業(yè)效率低，管理落后鋼板樁生產(chǎn)廠 。昆船智能承建的某成品中心庫，新建于某中煙公司下屬廠已有成品高架庫旁，兩個庫區(qū)通過空中連廊連接在一起，通過一體化智能倉儲管控系統(tǒng)，實現(xiàn)兩個物理倉庫間庫容和作業(yè)負荷的自動、均衡調(diào)配，達到一體化運作。

科技創(chuàng)新是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素，成品中心庫引入多樣化件煙存儲模式、件煙綜合分揀系統(tǒng)、多模態(tài)拆碼垛機器人、AGV集群化應(yīng)用、信息識別技術(shù)及智慧園區(qū)管理系統(tǒng)等創(chuàng)新技術(shù)，創(chuàng)建了一種全新的卷煙成品中心庫作業(yè)模式，顯著提高了物流系統(tǒng)的效率，為卷煙的倉儲和分揀集配提供了新的選擇鋼板樁生產(chǎn)廠 。本文將對具體解決方案進行闡述，為后續(xù)成品中心庫建設(shè)提供參考。二

二、成品中心庫建設(shè)需求

1.庫容需求

根據(jù)中煙公司品牌發(fā)展規(guī)劃，考慮到未來發(fā)展、產(chǎn)銷不均衡、生產(chǎn)技改等因素，成品中心庫預留25%的庫容發(fā)展空間，要求貨位≥6250個，按30件/貨位計算，可存儲3.75萬箱件煙鋼板樁生產(chǎn)廠 。

2.作業(yè)能力需求

成品中心庫出入庫作業(yè)時間為15小時/天，連廊倒庫時間為16小時/天鋼板樁生產(chǎn)廠 。散件煙收貨與發(fā)貨流量均按40000件/天，整托盤發(fā)貨流量按10000件/天，連廊倒庫流量按10000件/天進行設(shè)計計算。

根據(jù)以上要求，對物流系統(tǒng)流量進行測算，結(jié)果如表1所示鋼板樁生產(chǎn)廠 。

表1 物流系統(tǒng)流量計算表

3.功能需求

為滿足成品中心庫的實際使用需求鋼板樁生產(chǎn)廠 ，該物流系統(tǒng)需實現(xiàn)以下功能：

（1）配套連廊及自動化搬運設(shè)備鋼板樁生產(chǎn)廠 ，具備成品卷煙多倉一體化管控功能，實現(xiàn)新建成品中心庫與成品高架庫的一體化運作；

（2）建設(shè)智能倉儲管控系統(tǒng)鋼板樁生產(chǎn)廠 ，具備生產(chǎn)入庫、銷售發(fā)貨、托盤管理、質(zhì)量追溯、庫存管理、統(tǒng)計分析等功能，實現(xiàn)倉庫作業(yè)無人化、流程數(shù)字化和管理智能化；

（3）建設(shè)數(shù)字孿生系統(tǒng)鋼板樁生產(chǎn)廠 ，將運行狀況與真實物料信息緊密結(jié)合，實時線性直觀進行物流過程、設(shè)備狀態(tài)、運行效率等全局性監(jiān)控；

（4）建設(shè)智慧園區(qū)系統(tǒng)，綜合集成視頻監(jiān)控、停車場管理、AI模型監(jiān)管、物流調(diào)度及數(shù)字月臺系統(tǒng)等，打破各系統(tǒng)間的信息孤島，通過一套綜合管理平臺的統(tǒng)一協(xié)調(diào)實現(xiàn)各應(yīng)用子系統(tǒng)間的資源共享與信息互通，實現(xiàn)各應(yīng)用子系統(tǒng)之間的智能化聯(lián)動鋼板樁生產(chǎn)廠 。三

三、成品中心庫規(guī)劃設(shè)計

1.工藝布局規(guī)劃

成品中心庫建成后，通過二層連廊輸送區(qū)與原有成品高架庫聯(lián)通（如圖1所示）鋼板樁生產(chǎn)廠 。為實現(xiàn)成品中心庫與成品高架庫的一體化作業(yè)，系統(tǒng)在二層連廊輸送區(qū)配置了柔性搬運小車，在智能調(diào)度系統(tǒng)的統(tǒng)一管控下，實現(xiàn)兩個庫區(qū)間物料的自動轉(zhuǎn)儲調(diào)配。

圖1總體布局圖

成品中心庫共有四個樓層鋼板樁生產(chǎn)廠 。成品中心庫一層（如圖2所示）主要完成成品實托盤、空托盤組自動存儲、件煙分合流輸送、機器人拆垛/碼垛、空托盤組供給/回收、成品整托盤自動打帶、出庫發(fā)貨等功能；二層（如圖3所示）完成成品實托盤、空托盤組自動存儲、樓層間轉(zhuǎn)運以及成品中心庫與原有成品高架庫之間的移庫功能；三層（如圖4所示）、四層（如圖5所示）完成成品實托盤、空托盤組自動存儲、樓層間轉(zhuǎn)運功能。

圖2成品中心庫一層

圖3 成品中心庫二層

圖4 成品中心庫三層

圖5 成品中心庫四層

2.業(yè)務(wù)流程規(guī)劃

根據(jù)成品中心庫的業(yè)務(wù)需求鋼板樁生產(chǎn)廠 ，本物流系統(tǒng)需完成以下作業(yè)流程：

（1）空托盤組供給流程

當碼垛入庫需要空托盤組時，四向車系統(tǒng)將空托盤組從密集庫中調(diào)出，送至AGV接駁站臺，潛伏式AGV將空托盤組送至位于出入庫區(qū)的空托盤組拆垛站臺，空托盤組由機器人自動拆分為單個空托盤，并放置在碼垛工位上（如圖6所示）鋼板樁生產(chǎn)廠 。

圖6空托盤組供給流程

（2）成品件煙入庫流程

貨車按車輛管理系統(tǒng)指定的車位停泊到位后，操作人員從車廂里取出件煙放置到伸縮鏈板輸送機上，經(jīng)條碼識別合格后，系統(tǒng)按識別到件煙信息，分揀至指定的緩存通道，由多模態(tài)碼垛機器人實現(xiàn)各種類型品規(guī)卷煙的抓取，按照不同的多樣化垛形和數(shù)量碼放于托盤上，系統(tǒng)自動把相關(guān)信息寫入托盤RFID鋼板樁生產(chǎn)廠 。碼垛完成的件煙實托盤，由一層潛伏式AGV小車、四向穿梭車系統(tǒng)搬運至一層密集庫中存放，或由潛伏式AGV送至垂直輸送機接駁站臺，轉(zhuǎn)運到二/三/四層存儲（如圖7所示）。

圖7 成品件煙入庫流程

（3）整托盤出庫發(fā)貨流程

當發(fā)貨所需的物料存儲在二/三/四層，系統(tǒng)根據(jù)發(fā)貨計劃，由潛伏式AGV從貨架存儲區(qū)取出整托盤送至垂直輸送機，轉(zhuǎn)運至一層，由一層的AGV接駁送至打帶機，打帶后的實托盤由AGV搬運至發(fā)貨工位，經(jīng)RFID信息校驗合格后，由人工叉車裝車發(fā)貨（如圖8~11所示）鋼板樁生產(chǎn)廠 。

圖8 四層存儲的發(fā)貨實托盤送至一層

圖9三層存儲的發(fā)貨實托盤送至一層

圖10二層存儲的發(fā)貨實托盤送至一層

圖11二/三/四層存儲的發(fā)貨實托盤送至一層后打帶發(fā)貨

當發(fā)貨所需的物料存儲在一層時，由四向穿梭車系統(tǒng)、潛伏式AGV從貨架存儲區(qū)取出整托盤送至打帶機前緩存工位，打帶后的實托盤由AGV搬運至發(fā)貨工位，經(jīng)RFID信息校驗合格后，由人工叉車裝車發(fā)貨（如圖12所示）鋼板樁生產(chǎn)廠 。

圖12 一層存儲的發(fā)貨實托盤打帶發(fā)貨

整托盤發(fā)貨產(chǎn)生的空托盤組，隨貨車運輸回來，由操作人員駕駛電動叉車從車廂里取出，按10個托盤/組放置到接駁站臺上，系統(tǒng)識別到物料信息后，通過一層潛伏式AGV、四向穿梭車系統(tǒng)送至密集庫指定貨位存儲鋼板樁生產(chǎn)廠 。

（4）成品件煙發(fā)貨流程

當發(fā)貨所需的實托盤存儲在二/三/四層時，由潛伏式AGV從貨架存儲區(qū)取出實托盤送至垂直輸送機接口站臺，垂直輸送機將實托盤轉(zhuǎn)運至一層，由一層的AGV接駁送至機器人拆垛工位鋼板樁生產(chǎn)廠 。當發(fā)貨所需的物料存儲在一層時，由四向車系統(tǒng)從貨架存儲區(qū)取出整托盤送至AGV接駁站臺，由潛伏式AGV轉(zhuǎn)運至機器人拆垛工位。拆垛機器人按照規(guī)定的訂單、品規(guī)、數(shù)量順序拆垛為件煙，并放置在緩存輸送線上，由輸送線上的條碼識別器自動完成件煙信息識別，并按識別到的件煙信息，分揀至指定的伸縮鏈板機，經(jīng)過件煙一號工程系統(tǒng)掃碼校驗，最后由操作人員進行裝車（如圖13~16所示）。

圖13 四層存儲的發(fā)貨實托盤送至一層

圖14三層存儲的發(fā)貨實托盤送至一層

圖15二層存儲的發(fā)貨實托盤送至一層

圖16發(fā)貨實托盤在一層拆垛發(fā)貨

散件煙發(fā)貨拆垛產(chǎn)生的空托盤由機器人自動回收、碼垛成組后，由潛伏式AGV、四向車系統(tǒng)送至一層密集庫存儲鋼板樁生產(chǎn)廠 。如散件煙發(fā)貨同時在進行入庫作業(yè)，優(yōu)先將發(fā)貨產(chǎn)生的空托組供給入庫使用。

（5）原成品高架庫與成品中心庫間移庫流程

成品中心庫存儲的成品整托盤需移庫至原有成品高架庫時，一、三、四層調(diào)出相應(yīng)實托盤，通過垂直提升機送至二層潛伏式AGV接駁站臺，潛伏式AGV接駁后，經(jīng)二層連廊送至原有成品高架庫存儲；二層移庫實托盤直接通過潛伏式AGV送至原有成品高架庫（如圖17~20所示）鋼板樁生產(chǎn)廠 。原有成品高架庫的整托盤需移庫至中心庫時則為反流程。

圖17 四層存儲的實托盤送至二層

圖18三層存儲的實托盤送至二層

圖19 一層存儲的實托盤送至二層

圖20 移庫實托盤通過二層連廊轉(zhuǎn)運至高架庫四

四、新質(zhì)生產(chǎn)力要素的實際應(yīng)用

該成品中心庫采用了諸多新質(zhì)生產(chǎn)力要素，結(jié)合多樣化智慧物流裝備的全新應(yīng)用及信息技術(shù)，如多模態(tài)智能拆碼垛機器人、集群式潛伏式AGV、綜合件煙分揀系統(tǒng)、多樣化密集存儲系統(tǒng)、精準識別系統(tǒng)、多維度智慧調(diào)度系統(tǒng)和綠色園區(qū)管控系統(tǒng)等鋼板樁生產(chǎn)廠 。物流系統(tǒng)通過電控系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)進行管理和控制，實現(xiàn)成品件煙從碼垛入庫、整托盤入庫、儲存、拆垛散件出庫、整托盤自動打帶出庫的全過程自動化，并完成設(shè)備管理、貨位管理、倒庫管理、故障及異常管理等功能。同時通過數(shù)字孿生技術(shù)，對設(shè)備數(shù)據(jù)進行采集，監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，提升物流系統(tǒng)自動化、數(shù)字化、智能化水平。建設(shè)智慧園區(qū)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)車、人、物的綜合調(diào)度管理。

1.多模態(tài)拆碼垛機器人

成品中心庫一層出入庫區(qū)摒棄專用設(shè)備拆碼垛空托盤的模式，對拆碼垛機器人夾具（如圖21所示）進行優(yōu)化設(shè)計，使機器人（如圖22所示）功能二合一，除實現(xiàn)所有類型件煙（不同類型品規(guī)）的拆碼垛，還可完成空托盤組的拆碼垛，精簡了設(shè)備配置，減少了控制節(jié)點，大幅降低了投資成本及系統(tǒng)使用、維護成本鋼板樁生產(chǎn)廠 。

圖21 機器人夾具示意圖

圖22 多功能機器人

2.集群式潛伏式AGV

在一層出入庫區(qū)域（如圖23所示）充分發(fā)揮潛伏式AGV的柔性化特點，取消剛性聯(lián)接的托盤輸送線方案，以潛伏式AGV為運輸工具，根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，靈活調(diào)整最優(yōu)的運行路徑，自動完成庫區(qū)至收發(fā)貨區(qū)之間空托盤組、成品實托盤的搬運鋼板樁生產(chǎn)廠 。

圖23 一層出入庫區(qū)

在二、三、四層（如圖24所示），受限于土建高度空間，實托盤僅能單層存儲，為實現(xiàn)最大存量，方案采用潛伏式AGV完成成品實托盤與空托盤組的密集儲存，提高了倉儲效率，實現(xiàn)了物料的自動存儲鋼板樁生產(chǎn)廠 。

圖24 二、三、四層密集存儲區(qū)

成品中心庫與原成品高架庫之間通過略帶坡度的土建連廊（如圖25所示）聯(lián)接在一起，為實現(xiàn)物料在兩個庫區(qū)間的轉(zhuǎn)儲，經(jīng)多次實驗論證，由潛伏式AGV背負實托盤完成物料的倒運，大大地提高了系統(tǒng)的自動化程度，減少了人工勞動強度鋼板樁生產(chǎn)廠 。

圖25 連廊輸送區(qū)

本項目跨越四個樓層、兩棟倉庫，均采用潛伏式AGV完成倉儲、搬運環(huán)節(jié)，運行路徑較為復雜，潛伏式AGV充分發(fā)揮了其柔性、靈活性強的特點，取代了剛性的輸送線，使物流現(xiàn)場整潔有序，有效節(jié)省了投資成本，實現(xiàn)無人化生產(chǎn)、運輸和倉儲鋼板樁生產(chǎn)廠 。項目中潛伏式AGV數(shù)量眾多，集群式應(yīng)用，憑借其優(yōu)秀的協(xié)同作業(yè)能力，在智能調(diào)度系統(tǒng)的控制下，通過高效的任務(wù)分配、路徑規(guī)劃、交通管理和實時監(jiān)控等功能，AGV小車秩序井然地完成各項出入庫作業(yè)，系統(tǒng)運行可靠、效率高。

3.綜合件煙分揀系統(tǒng)

傳統(tǒng)的卷煙廠成品庫出庫區(qū)域一般僅要求進行成品件煙發(fā)貨作業(yè)，但成品中心庫除正常發(fā)貨作業(yè)，還有大量的外來煙入庫要求鋼板樁生產(chǎn)廠 。在本項目一樓收發(fā)貨區(qū)需同時實現(xiàn)件煙的收貨入庫及出庫發(fā)貨功能，能力要求在2800件/小時。為實現(xiàn)該效率及功能要求，經(jīng)反復驗證，方案采用簡單的件煙輥道輸送機、頂升移載機等，設(shè)計了雙線件煙分合流系統(tǒng)（如圖26所示），在智能物流控制系統(tǒng)下實現(xiàn)了高流量的收發(fā)貨作業(yè)。經(jīng)現(xiàn)場測試，能力可達到3000件/小時。該件煙分合流系統(tǒng)還具備多規(guī)格件煙分合流功能，滿足常規(guī)煙、中支煙、細支煙的分揀作業(yè)，方案布局簡潔、設(shè)備投資少。

圖26 件煙分合流系統(tǒng)

4.多樣化密集存儲系統(tǒng)

根據(jù)本項目的土建情況，為實現(xiàn)最大存量，對成品托盤的存儲方式進行了相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計，采用了空間利用率較高的密集存儲方式鋼板樁生產(chǎn)廠 。一層土建凈空高較高，采用兩層密集式貨架（如圖27所示），由智能四向穿梭車進行搬運；二、三、四層土建凈空高較矮，采用單層密集存儲（如圖28所示），由柔性的潛伏式AGV進行搬運。成品中心庫最終規(guī)劃了6369個貨位，按30件/貨位計算，可存儲3.8萬箱件煙，優(yōu)于設(shè)計要求。

圖27 一層四向穿梭車密集存儲系統(tǒng)

圖28 二、三、四層潛伏式AGV密集存儲系統(tǒng)

5.精確識別系統(tǒng)

本系統(tǒng)中通過在件煙輸送線關(guān)鍵位置安裝條碼識別器，對件煙的一號工程碼信息進行識別、跟蹤，在拆碼垛工位安裝托盤RFID讀寫器，將入庫碼垛的件煙信息寫入托盤RFID，實現(xiàn)對入庫成品信息的不間斷跟蹤；在出庫發(fā)貨時，對出庫托盤RFID信息進行讀取，保證出庫發(fā)貨件煙的正確性鋼板樁生產(chǎn)廠 。

6.多維度智慧調(diào)度系統(tǒng)

本項目采用昆船整體集成物流管理系統(tǒng)對整個中心成品庫智能物流建設(shè)項目進行智能化管理和調(diào)度，WCS系統(tǒng)創(chuàng)新性實現(xiàn)“四向車、輸送系統(tǒng)、潛伏式AGV”等設(shè)備多維度的綜合智能調(diào)度與路徑規(guī)劃鋼板樁生產(chǎn)廠 。系統(tǒng)實時采集每一臺設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、跟蹤任務(wù)的執(zhí)行情況，統(tǒng)計實時流量，通過智能算法實現(xiàn)路徑實時動態(tài)規(guī)劃、任務(wù)動態(tài)分配。對關(guān)鍵設(shè)備進行預調(diào)度和復合調(diào)度，任務(wù)執(zhí)行過程中根據(jù)設(shè)備狀態(tài)進行修正或重新規(guī)劃，避開故障設(shè)備或擁堵路徑，提升系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的任務(wù)負載均衡率及利用率，全面提升系統(tǒng)的綜合效率，實現(xiàn)柔性、智能化控制。

7.綠色園區(qū)管控系統(tǒng)

構(gòu)建統(tǒng)一的綠色園區(qū)智慧運營平臺，通過數(shù)據(jù)集成、功能集成、網(wǎng)絡(luò)集成和應(yīng)用集成，打造實時感知、實時監(jiān)測、智能預警的綜合指揮等能力，實現(xiàn)智慧安防、停車場管理、AI模型監(jiān)管、物流調(diào)度及數(shù)字月臺的一體化協(xié)同管理鋼板樁生產(chǎn)廠 。廠區(qū)智慧安防通過多場景AI算法配置，實現(xiàn)多重防線智能防護；簡化日常管理操作，加速故障分析診斷。廠區(qū)智慧管理通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，把設(shè)施的數(shù)據(jù)接入到平臺上，構(gòu)建狀態(tài)感知、實時監(jiān)測、提前預警、聯(lián)動處置和綜合管控等能力，實現(xiàn)能耗實時預測、設(shè)施高效管理和環(huán)境智能監(jiān)測等，創(chuàng)建綠色、安全、高效、智慧的制造園區(qū)。五

五、應(yīng)用成效

本成品中心庫項目顛覆了傳統(tǒng)的以人工為主的作業(yè)模式，針對不同類型卷煙，創(chuàng)新規(guī)劃多種自動存儲模式，一層利用空間采用四向車密集存儲，二/三/四層采用潛伏式AGV密集存儲，最大化提升了倉庫空間利用率；針對多樓層運行模式，采用集群化潛伏式AGV（44臺）統(tǒng)一調(diào)度運行，通過多臺垂直提升機的綜合搬運，使成品件煙托盤快速、準確地在不同樓層間轉(zhuǎn)儲，作業(yè)效率高；出入庫區(qū)設(shè)置的綜合卷煙分揀系統(tǒng)，既能快速完成收貨作業(yè)，也能滿足發(fā)貨作業(yè)，一次投資實現(xiàn)了多種功能，高效響應(yīng)客戶訂單鋼板樁生產(chǎn)廠 。據(jù)統(tǒng)計，項目建成運行后，倉儲、分揀運行效率較之前提升了82%，縮短了省級中煙調(diào)撥響應(yīng)時間。同時先進的管理系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了物流信息的實時采集、精確處理和智能決策，大大提升了物流管理水平，降低了運營成本。六

六、結(jié)束語

多種新質(zhì)生產(chǎn)力要素的創(chuàng)新應(yīng)用，同時結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)，在智能倉儲系統(tǒng)的統(tǒng)一管控下，該項目實現(xiàn)對成品件煙的實時監(jiān)控、智能調(diào)度，自動化、智能化、無人化、柔性化程度高，是卷煙廠成品件煙存儲分揀中心庫模式（尤其是多層倉儲模式）的又一創(chuàng)新，具有很強的示范效應(yīng)，為后續(xù)項目建設(shè)起到了指導作用鋼板樁生產(chǎn)廠 。

本成品中心庫是新質(zhì)生產(chǎn)力要素的典型應(yīng)用，未來，卷煙廠成品中心庫物流系統(tǒng)建設(shè)是卷煙行業(yè)物流系統(tǒng)整合的必然趨勢，新質(zhì)生產(chǎn)力要素的應(yīng)用將繼續(xù)發(fā)揮其在現(xiàn)代供應(yīng)鏈體系中的核心作用，為企業(yè)和社會帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益鋼板樁生產(chǎn)廠 。