文字| 山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂

李坤

摘要：为了提高卷烟生产等轻工领域辅料物流系统的自动化应用水平，基于卷烟辅料物流系统自动化维度的功能需求，采用数字化技术对物流系统进行实施。

利用“物”的数字化表达和“流”的数字化建模，对辅料输送、托盘大众娱乐回收、辅料存储、空托盘组装卸等功能进行数字化驱动的自动化设计。 结合滕州卷烟厂物流信息化建设项目的应用效果：系统可24小时自动执行任意一天的293项搬运任务。 数据驱动技术能够可靠保障卷烟生产及配件物流领域的自动化运行和快速维护，同时也为其他生产和物流领域的自动化设计、运行和快速维护提供参考。

大众娱乐关键词：卷烟物流，数学建模，数据驱动，自动化应用

一、简介

随着信息化在各行业的广泛应用，卷烟物流等轻工生产企业正在经历信息化与自动化的深度融合。 [1-4]信息化与信息化融合的思想是对行业业务信息进行（数字化）描述，并转换成自动化可以识别的数字语言。 当数字符合内部逻辑时，就会触发自动生产。 通过自动化的功能需求、行业的数学建模、自动化功能的模型驱动、自动化的应用效果，数字驱动技术已成功引入卷烟物流等轻工生产领域。

大众娱乐2、烟辅料物流系统自动化维度的功能要求

卷烟配件物流自动化系统可根据实际生产需要，实现卷烟配件自动输送、机配件托盘自动回收、配件自动存储、空托盘组自动进出等功能。 [5-8]

1、烟配件自动输送

大众娱乐根据卷烟生产配件的需求，通过物流设备将整托盘配件（或托盘配件）自动从货架运输到卷烟机上指定的配件放置区域。

2、机辅料托盘自动回收

裹包机生产过程中，机器辅料放置区剩余的空托盘通过物流设备自动输送至打码机。

3、辅料自动储存

大众娱乐某一类型的卷烟辅料（包括卷烟纸、接装纸、小盒、纸盒、衬纸、大透明纸、小透明纸、封条、拉绳、胶水等）可在基础上实现为单一辅料。生产计划和库存信息整个托盘或不同的辅助材料自动准确地存储在仓库中。

4、空盘组自动进出库

编码完成后，形成指定数量空托盘的托盘组，并自动输送至立式仓库货架。 辅料配送前，货架上的空托盘组自动输送至码垛机，并根据生产需要提取立式仓库货架中的空托盘组。

3、卷烟配件物流系统数学建模

烟辅料物流系统运行过程中，前端业务以易于用户识别的描述语言展示，但物流系统后端逻辑将描述语言转换为数字，最终自动运行由数字驱动。 物流系统自动化作业维度的数字化架构模型（为了方便理解采用十进制数建模，自动化作业过程中转换为二进制数）主要包括：物流中“物”的数字化改造、流程数学建模物流中的“流”。

1.物流“物”的数字化转型

大众娱乐为了便于运用自动化作业维度，物流中的“物”根据不同属性进行数字化改造。

(1)交通“对象”的相关属性在数学模型中用集合X来表示

卷烟产品数字编号X1； X2型卷烟配件的数字编号； 某型卷烟配件分配盘编号 识别数字编号

大众娱乐图1：机器辅料放置区域位置和状态的数字表示

(2)交通“位置”的相关属性由数学模型中的集合Y表示

机辅料固定放置区的位置编号为Y1（如图1所示：1#公共平台位置编号为5001）； 每个物流设备的位置编号为Y2（如图2所示）； 物流仓库货位的库位编号为数字Y3（包括行号、列号、层号）。

图2：物流设备位置及数量

(3)设备“状态”的相关属性由数学模型中的集合Z表示

网络通讯状态数字位Z1（正常通讯为数字码1，通讯中断为数字码0）； 机辅料定点放置区状态数字编号Z2（如图1：空闲状态数字编号0，装载状态数字编号1，移出分配状态数字编号2，移入分配状态数字编号3） ; 设备允许状态数字码Z4（是状态数字码1允许，无状态数字码不允许0）； 每个物流设备传感器触发数字代码Z5（触发为数字代码1，未触发数字代码为0）； 货位数字代码为Z6（货位数字代码为0，货位数字代码为1，货位数字代码移出分配状态，数字为2 ，货位数字移至分配状态No.3)。

2.物流“流”的过程数学建模

(1) 域集V

物流中“流”的形成需要“物”满足特定的条件（模型中的集合V）。 在数学模型中（如图3所示）：当集合V是集合X、集合Y和集合Z的交集时，就可以生成“流”的“运输任务号”。

图3：“流”域模型图

(2) 取值范围设定W

大众娱乐配件的转运过程形成一个“运输任务号”，在数学模型中用集合W来表示。 任务执行时封装的相关属性包括：烟辅料分配托盘标识号X4、托盘类型号X5、运输源地址（Y1或Y3）和目标地址（Y3或Y1）、运输过程地址Y2。

(3)方法组F

大众娱乐包含任务号生成方法集f1（从定义域V到取值范围W生成的方法集）和任务执行方法集f2（取值范围W执行处理方法集）。

4. 数字驱动的自动化设计

根据烟辅料物流系统自动化维度的功能需求，将“流”集合W细分为：W1烟辅料自动运输任务号、W2机辅料托盘自动回收任务号、W3辅料自动仓储任务号，W4空托盘组自动入库和出库任务号。

1.数字化驱动的辅料输送自动化设计

大众娱乐辅料自动输送过程中（如图4所示），任务生成方法集f1描述如下：操作员申请Y1中的物料，满足五个条件：Z1=1、正确配置X1、正确配置X2、Z2 =0，材料库中X3>1。 可以生成W1。

大众娱乐图4：数字驱动辅料自动输送流程图

在辅助材料自动输送过程中，任务生成方法集合f2描述如下：首先Z4=1，同时在路径Y2设备中依次触发Z5=1，放置在Y3的辅助材料通过通过Y2（堆垛机、输送机、穿梭车、输送机、AGV小车），输送到Y1。

2、数字化驱动的辅料托盘回收自动化设计

在辅料托盘自动回收和运输过程中（如图5所示）组件托盘回收，任务生成方法集f1描述如下：操作员在Y1提交空托盘回收申请，同时满足四个条件时间：Z=1，正确配置X1，正确配置X2，Z2=1。 可以生产W2。

图5：数字化驱动的辅料托盘自动回收及输送流程图

大众娱乐在辅料托盘自动回收和运输过程中，任务生成方法组f2描述如下：在Z4=1的情况下，Y2中触发Z5=1，放置在Y1的辅料托盘将被自动运输（ AGV小车、输送机）。 ，到达编码器。

3. 数字化驱动的辅料仓储自动化设计

大众娱乐在辅料托盘自动仓储和运输过程中（如图6所示），任务生成方法集f1描述为：在Y2自动申请入库，同时满足四个条件：Z=1，正确配置X2、Z5=1、Z6=0。 可以生产ie W3。

大众娱乐图6：辅料托盘自动储运流程图

在辅料托盘自动仓储和运输过程中，任务生成方法组f2描述如下：在Z4=1的情况下，放置在Y2上的辅料托盘作为输送机将经过Y2（输送机、穿梭车） 、输送机、堆垛机）依次触发Z5=1，自动输送到货架上。

大众娱乐4、数字化驱动的空盘组进出库自动化设计

大众娱乐(1) 空磁盘组自动入库

大众娱乐在空托盘组自动仓储和运输过程中，任务生成方法集f1描述如下：编码器Y2同时满足三个条件：Z=1、空托盘数量为8、Z6=0 。 可以生成空磁盘组并自动存储在W4中。

大众娱乐在空托盘组自动仓储和运输过程中，任务生成方法集合f2描述如下：在Z4=1的情况下，放置在Y2的空托盘组是代码扩展，通过Y2（输送机、穿梭车）小车、输送机、堆垛机（堆垛机中Z5=1依次触发），自动输送至货架。

（2）空盘组自动出库

在空托盘组自动出库运输过程中，任务生成方法集合f1描述如下：托盘分拣机Y2同时满足三个条件：Z=1，空托盘数量为0，且货架空托盘组X3>0。 可以生成空磁盘组并自动从仓库W4运出。

在空托盘组自动出库运输过程中，任务生成方法集f2描述如下：在Z4=1的条件下，放置在货架Y3上的空托盘组经过Y2（堆垛机、输送机、穿梭车） 、输送机），输送至分割机。

(3)出库空盘组抽检

空托盘组随机检验并出库。 任务生成方法集合f1描述如下：抽检工位输送机Y2同时满足三个条件：Z=1、抽检工位Z5=0、立式仓库货架空托盘组X3>0。 可生成空托盘组，用于自动取样和发货 W4。

大众娱乐在空托盘组抽检和发货过程中，任务生成方法集f2描述如下：在Z4=1的条件下，放置在物流立式仓库货架（即Y3）上的空托盘组经过Y2（堆垛机） 、输送机、穿梭车）并运送至抽样检验站。

5、数字驱动技术在卷烟辅料物流系统中的应用

结合滕州卷烟厂物流信息化建设项目，将数据驱动的自动化设计应用于卷烟配件物流系统，实现自动化运行和快速维护。

大众娱乐1、数字驱动技术在自动化运行中的应用

通过滕州卷烟厂的物流自动化应用，物流自动化系统能够可靠地实现托盘配件自动上下料、托盘自动上下料等功能（如图2所示）。 [9]

大众娱乐（一）卷烟配件自动输送应用

大众娱乐当机器辅助材料的固定放置区域满足数字驱动辅助材料自动运输的触发条件时，生成搬运任务。 任务执行过程为：堆垛机（301或302号）将辅料托盘放置在输送机（101或107号）上，最后输送到输送机（204或202号），输送至机器通过AGV小车。 任务执行结束。

(2)机辅料盘自动回收应用

大众娱乐当机器辅料定点放置区域满足数字驱动辅料托盘自动回收触发条件时，产生搬运任务。 任务执行过程为：AGV小车将辅料托盘输送至输送机（编号211），然后输送至编码器（编号207）。 任务执行结束。

（3）辅料整托盘自动化储运应用

将入库辅料手动放置在输送机（编号128）上，自动输送到输送机（编号123）上。 当输送机（编号123）满足数字驱动辅料入库触发条件时，生成入库任务。 同时将托盘条码和任务编号绑定在传送带上（编号123）。 任务执行过程如下：输送机（编号123）将辅料托盘输送至输送机（编号103或110），堆垛机（编号301或302）输送至货架。 任务执行结束。

(4)配送托盘辅料自动储运应用

码垛机（141 号）将空托盘组分成单个托盘组件托盘回收大众娱乐，并将它们运输到输送机（145 或 149 或 153 或 157 或 161 号）。 人工分配完成后，输送到输送机（143或147或151或155或159号），当输送机（143或147或151或155或159号）遇到数字驱动的辅料时入库触发条件，生成入库任务，同时输送机（143或147或151或155或159号）将托盘条码与任务号绑定。 任务执行过程为：输送机（编号143或147或151或155或159）将辅料托盘输送至输送机（编号103或110），堆垛机（编号301或302）输送至货架。

(5) 空磁盘组自动入库

当码板机（编号207）满足数字驱动空板组自动输送入库的触发条件时，生成搬运任务。 任务执行过程为：编码器（编号207）将辅料托盘输送至输送机（编号103或110），堆垛机（编号301或302）输送至货架。 任务执行结束。

(6) 空盘组自动出库

当托盘分拣机（141号）满足空托盘组自动运出仓库的数字驱动触发条件时，生成搬运任务。 任务执行过程为：堆垛机（301号或302号）将辅料托盘放置在输送机（101号或107号）上，最后输送至码垛机（141号）。 任务执行结束。

(七)应用效果

在辅料物流系统中查看某日24小时的任务执行状态（如图7）。 系统可完成293项自动化运输任务，其中功能需求中提到的卷烟配件自动运输（运输类型为：机组调用）、机辅材料托盘自动回收（运输类型：空托盘回库）、自动运输可有效实现辅料入库、空托盘组进出（运输类型：空托盘组自动入库）等。

大众娱乐图7：辅料托盘自动储运流程图

2、数字驱动技术在自动化系统维护中的应用

当物流系统自动运行时，可以给生产带来便利； 当系统出现故障时，无法快速查明系统故障原因是制约物流系统运行的瓶颈，严重时会影响整个生产过程。 根据数字驱动的自动化模型，任务号生成方法组f1和任务执行方法组f2可以快速分析故障原因，保证系统快速恢复自动运行。

(1)无法生成任务号时的处理

在数字驱动自动化设计中（如图4～图6所示），描述了卷烟配件自动输送、机配件托盘自动回收、配件自动存储、空托盘组自动上下料的数字驱动条件分别。 当任务编号生成方法集合f1无法生成时，单独检查并配置物流系统中对应“对象”的数字条件，以快速生成物流系统中对应“流”的任务编号。

(2) 任务无法自动执行时的处理

在数字驱动的自动化设计中（如图4至图6所示），描述了自动任务执行的常见条件：设备处于允许状态，设备传感器处于顺序触发状态。 当设置f2的任务执行方法无法自动运行时，可以通过物流系统中的设备、控制方式、设备机电部件等之间的网络进行故障排除和维护，从而快速实现相应任务的自动执行。物流系统中的“流动”任务。

六，结论

根据辅料物流系统自动化维度的功能需求，利用数字技术对物流系统中“物”进行数字化表示和对“流”进行数字化建模，将“物流”相关术语转化为可以被自动化识别的数字语言。 通过辅料自动输送、机辅料托盘自动回收、辅料自动入库、空托盘组自动装卸等，描述了“流程”自动化作业逻辑。 通过自动化运维维度的应用分析，数据驱动技术已成功应用于卷烟配件物流自动化领域。 同时，数据驱动技术为其他生产物流领域的自动化建设和应用提供了参考。