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烟草行业始终是现代物流技术应用与创新的领跑者.不仅因为卷烟企业能够拿出大笔资金建设物流系统,更是由于卷烟企业技术与设备更新快,其高度自动化与高效率的生产线必须有同样先进高效的物流系统的大力支撑.
上海卷烟厂是上海烟草(集团)公司的核心企业,是国内较早重视物流的企业之一,早在1994年就开始考虑物流改进.1997年,上海卷烟厂第一座自动化立体库――原料高架库建成并投入使用.此后,随着生产能力的不断提高,上海卷烟厂从满足生产需要入手,以高效、适用、经济为原则,更加精细周密地进行物流系统建设,将所采用的每一技术、每一设备的功能都发挥到极致.不久前,荣获2006年中国物流与采购联合会科学技术一等奖的“成品烟丝箱式存储自动化物流系统”,就是由上海烟草(集团)公司与昆明船舶设备集团有限公司(简称“昆船公司”)共同开发建设的,在上海卷烟厂实际应用中取得了显著的经济效益与社会效益.这个一等奖从一个侧面印证了上海卷烟厂生产物流系统的确有其先进独到之处.
目前,由原料高架库、膨胀烟丝箱式储丝库、成品烟丝箱式储丝库、辅料高架库和成品烟箱自动码垛系统构成的自动化物流系统,将上海卷烟厂的整个生产过程无缝连接起来,不仅为实现年产量150万箱的超大规模生产奠定了坚实的基础,更为其卷烟产品始终如一的卓越品质提供了可靠的技术保障.
充分满足生产的需要
制造企业的物流系统是与其生产系统紧密相连的,生产水平越高,越离不开物流的支撑.这一点在上海卷烟厂表现得更加充分.
作为上海卷烟厂物流系统建设的技术负责人、“成品烟丝箱式存储自动化物流系统”项目的主要成员之一,上海烟草(集团)公司副总工程师顾善根在卷烟生产物流领域有着丰富的经验.他认为：“要正确认识物流,必须摆正物流与生产的关系,既不能单纯地将物流作为一种自动化的手段,也不能将物流万能化.上海卷烟厂非常重视物流的合理性,在物流建设方面重点考虑满足一定时期内的企业发展需要,根据不同的生产环境、物品特点、与生产衔接的方式,确定物流建设的目标和方向,做出经济合理的物流方案.”这段话也是对上海卷烟厂物流系统建设成功经验的高度概括.正是在这样的指导思想下,上海卷烟厂不盲目追求先进性,而是随着生产规模、厂内环境与市场需求的变化,选择最切合企业实际的物流技术与设备.
卷烟企业内部物流涵盖了从原料进厂到成品交付的整个过程.针对原料、辅料、中间产品(烟丝)和成品等不同类型的处理对象,需要配备相应的物流系统.据此,上海卷烟厂生产物流系统可以细分为原料高架库、膨胀烟丝箱式储丝库、成品烟丝箱式储丝库、辅料高架库、成品烟箱自动码垛系统与成品库,各个子系统建设的重点也有所区别.
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例如：原料高架库主要是在物流信息化平台之上,完成原料从仓库装车发运和入(厂内)周转库,以及原料从周转库出库供生产使用,旨在提高供货计划执行的准确率与效率.借助原料高架库,实现了从生产计划中产生原料需求到原料交付生产线的全信息连接,同时通过物流信息和生产系统中品牌管理系统的连接,实现了全配方自动排序出库――完全按照生产批次与电脑配方的要求,将不同产地、不同等级的烟叶按工艺配方要求排列投料(与人工配方相比,准确度大幅提高,速度加快),最终实现了高架库与生产线的全自动直接连接,使生产线的能力得以充分发挥.另一方面,通过提高物流系统的自动化程度,既减少了搬运叉车和操作工人的数量,对降低原料供应环节的运行成本起到一定作用,又将原料库的库容量由原来的1.5―2天提高到3―4天,为生产规模的扩大作好了准备.
而上海卷烟厂率先在国内建成并投入使用的成品烟丝箱式储丝库,主要是为了提高卷烟生产的中间产品――成品烟丝的柔性供货能力.当前,卷烟企业的生产既受国家专卖计划的调控,又受市场销售的影响.传统的储丝柜结构简单,使用也较为方便,但由于其容量太大(一般容量为5―8吨／柜),烟丝出柜与使用设备之间用输送带连接,不利于烟丝柔性供货的实现.采用箱式储丝系统彻底解决了上述问题.成品烟丝以箱为单位存储(一般每箱100千克),能够做到随要随出,要多少出多少,哪个用丝设备需要就送到哪里,不仅可以对按订单小批量柔性化生产应对自如,而且对烟丝的降低损耗、保温保湿、保证品质起到了很好的作用.
箱式储丝系统在满足生产需要的同时,也为上海卷烟厂带来了较高的经济效益.据测算,箱式储丝的填充值、整丝率、碎丝率平均值和标准偏差均好于传统的柜式储丝方式,而且烟丝含水率标准偏差也好于柜式储丝,产生的年经济效益约为280万元(按成品烟丝均价计).同时,该系统还具有良好的社会效益,主要包括：有效节省了生产场地资源；采用无动力防尘装置,优化了环境,使职工健康得到保证；生产组织调度更加灵活,提高了市场满足程度.此外,这一创新的箱式存储及其物流方式对于和烟草加工相近的企业也有借鉴与推广价值.
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不断优化物流系统
同国内许多烟草企业相比,上海卷烟厂尽管占地面积不大.却以年产卷烟150万箱高居全国烟草企业经济效益前列.这样的骄人业绩,固然与上海卷烟厂不断提高技术水平、扩大生产能力密不可分,同时也归功于企业物流系统的逐步改造完善.可以说,十几年来,上海卷烟厂本着严谨务实、精益求精的原则,在优化物流系统方面始终没有停止创新的脚步.
昆船公司作为集成商,参与了上海卷烟厂多个物流系统项目的规划与实施,伴随着上海卷烟厂一路走来,对此感触尤为深刻.昆船公司上海办事处主任严苹女士对上海卷烟厂的物流系统建设团队给予了高度评价：具有真才实学,关注国内外先进技术与工艺,清楚企业的真正需求,努力找寻最佳解决方案,并注重系统建设中的每一个细节.她说：“做上海卷烟厂的项目通常是先难后易,能够一步成功,基本不再需要反复.在建设过程中,我们双方相互学习,能力都有很大提升.”
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由于厂内空间有限,上海卷烟厂生产物流系统的布局非常紧凑,也因此更讲求合理性.到现场参观过的人最大的感受就是,看似平常普通的设备经过巧妙安排与创新应用,往往一种设备兼具多种功能,发挥着巨大的作用.
上海烟草(集团)公司基建设备处高级工程师吴兴强,曾多次参与集团内的物流改进项目,对物流装备的完善和产品质量的提高作出了很大贡献.据他介绍,在物流系统建设过程中,上海卷烟厂已从最初的追求库存量、自动化,转变为讲求适用、经济与系统优化.例如,得到业界一致 好评的箱式储丝系统就是利用穿梭车、机械手、电子标签、图像识别、排列装箱等诸多成熟的设备与技术,在工艺流程上大胆创新的成果.
为了最大程度地满足生产工艺的要求,同时做到施工期间不停产,上海烟草(集团)公司与昆船公司历时两年对该技术方案进行了反复论证、多次试验,最终确保了该系统一次上线成功.在此过程中不乏技术创新亮点,仅单元器具――储丝箱的开发就经历了选材、结构设计、成本计算、工艺流程调整等多个环节,直到最终满足工艺要求.特别值得一提的是,该系统中的机械手具备拆单箱(从两个叠放的储丝箱中取其一)、取箱盖、翻箱倒烟丝、清扫、加箱盖、采集信息等9种功能,可以替代多种设备,具有快速灵活、占地少、故障率低等优点,也是技术创新的一大成果.
再如,上海卷烟厂原料高架库与生产线之间的物料输送最初是由AGV完成的.但是经过一段时间的运行发现,AGV的运行成本太高,而且其既定的行走路线不能再作其他安排,造成一定的空间浪费.其实,此处的物料输送不是多点对多点而是点对点的模式,完全可以用输送机代替AGV.经过改造后,既节省了空间与后期维护成本,输送线又可以有效地解决原料库与生产线之间的物料缓存问题,保证了后续生产的顺利进行.
而辅料存储由平面仓库改为高架库也产生了明显的效果：占地面积从原来约4300平方米减少到目前的1400平方米,有效地节省了生产场地资源；辅料库存量由原来的2天提高到了3天,为进一步扩大生产提供了保证：同时,辅料高架库进出库采用信息化管理,大大降低了原先人工配料的出错率；而且辅料高架库所特有的信息跟踪功能,使产品可追溯率达到100％,有效地保障了生产质量的稳定性.
类似的事例还可以举出不少.
物流系统与企业管理系统无缝连接
上海卷烟厂的物流信息化已从单个系统的信息化发展到与企业管理系统的高度集成,物流系统是与总系统协调的,并与总系统构成了一个有机整体.
上海烟草(集团)公司非常重视信息在企业生产经营管理中的作用,信息化建设起步较早.目前信息系统已经覆盖了从原、辅料采购到成品配送(海烟物流公司)的全过程.作为集团公司的核心企业,上海卷烟厂从生产计划到成品出厂已全部实现了信息化管理.信息系统主要由原料采购系统、物资管理系统、储运系统(原、辅料运输与储存)、MES系统(生产执行系统)、分销订单管理系统等组成.
其实,早在物流的重要性尚未被普遍认识之前,在上海卷烟厂企业信息化建设过程中,物流信息管理环节非常薄弱.即使已经有了物流系统或设施,也是“信息孤岛”,物流信息系统没有与企业管理系统连通,对全厂信息化管理起到的作用并不大.
现在情况则完全不同.随着物流系统的不断完善及其对生产的有效支撑,企业信息化和物流管理的互补作用非常明显.在规划、实施物流系统时,上海卷烟厂对物流信息系统作了全面规划,最终实现了物流系统与企业管理系统的无缝连接,甚至可以进行实时数据同步传送.这样既加强了企业管理系统对物流的控制,反过来物流信息流又弥补了企业管理系统对物流管理的不足.目前,各物流子系统的管理系统作为生产工艺加工模块全部连接在MES系统之下,在生产计划和生产执行系统的协调下高效运行,即,物流系统接受生产任务和工艺参数(包括进入任务和输出输送任务)以及内部功能运作,并与MES系统紧密结合,上下工艺段(设备)实时连接,高效、实时、柔性地服务于生产.
未来发展规划
对于上海卷烟厂来说,现有厂房设施的能力已最大限度地发挥出来,生产达到饱和,物流系统几近完善,因此最近几年不会有太多变化.
据悉,上海烟草集团正在制定“十一五”技改规划,将旗下的上海卷烟厂、北京卷烟厂、天津卷烟厂的物流系统建设纳入统一管理、统筹规划.
目前,上海卷烟厂本着“打造中式卷烟一流企业”的发展宗旨,正在考虑在现有厂区的附近投资建设年产60万箱的“中华”牌卷烟专用生产车间,将配套建设原料高架库、箱式储丝系统、辅料平衡库、成品高架库等设施,组成更为先进高效的柔性化生产物流系统.待新车间投入使用后,再对老厂的生产与物流设施进行大规模改造,以更加有力地促进企业的发展.
物流系统组成及其功能
下面对上海卷烟厂自动化物流系统的组成部分及其功能进行较为详细的介绍.
1．原料高架库
原料高架库依托企业管理系统,从生产计划分解出的原料需求计划,由储运管理系统完成原料按计划装车运输到卷烟厂原料高架库入库,入库单从网上传送,经核对无误后,原料入库.原料出库时,由生产管理系统生产计划从网上发送的投料批次单按配方排序出库,其配方和排序由品牌管理系统的BOM完成,出库后自动输送到生产线上投料生产(具体流程参见图1).
(1)设备与功能
包括：两条入库缓存码放线(实现提升、输送、入库缓冲、机械手码放和空托盘提升拆单等功能),入库输送线(包括输送、外形检测、不合格剔除整理、双货位直线穿梭车运输以及巷道入库站台),五个巷道段(包括堆垛机、出入库站台),出库段(包括直线穿梭车、机械手拆垛和空托盘叠放回库),空托盘缓存线,出库缓存线,条码识读系统,出入库文字显示器,监控和管理系统等.
(2)管理系统作用
仓库管理系统(WMS)及其所需计算机硬件,采用专用集成软件和标准数据库(ORACLE).WMS系统提供与烟厂MES系统和储运公司烟叶管理系统的信息共享接口,并从储运公司烟叶管理系统和烟厂MES系统接受入库和出库计划,实时反馈出库和库存信息(包括品种、数量和空货位)；同时
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2．膨胀烟丝库
膨胀烟丝箱式储丝库是半成品烟丝的暂存库.膨胀烟丝车间生产的膨胀烟丝经装箱后送入库内存放,待需用时从库内调出至烟丝掺配线作为成品烟丝的掺配丝掺入.由于物料品种不多,掺配点少,因此该系统比较简单.
3．成品烟丝箱式储丝库
成品烟丝箱式储丝库用来存放成品烟丝,其中包括排式装箱设备.成品烟丝经掺配、加香混合后还存在一定程度的不均匀性,特别是其批首和批尾,如果不处理直接装箱将会使各箱烟丝之间存在一定的差异,对卷烟品质的稳定产生一定影响.排式装箱设备主要就是发挥烟丝再一次混合、提高 均匀性的功能；另一个作用是,由于烟丝流量大(10000kg/h),还解决了单箱装箱存在的频繁换箱的弊端.而双高度储存(两箱堆叠)不仅将储存密度提高了一倍,库容量翻番,还可以使箱盖用量减少一半,节省了投资.加盖后储丝箱对成品烟丝具有保温、保香的作用,对提高储丝质量和降低空调能源消耗效果明显.此外,箱式储丝可以很好地实现供丝柔性化(具体流程参见图2).
(1)设备与功能
成品烟丝箱式储丝库按照功能可以划分为：装箱区(包括空箱储存区靠近装箱区的一个储存道、拆单机、空箱称重、废丝排出和烟丝输送机、分配输送车、装箱铺丝车、4个装箱道、满箱称重、叠放机直至穿梭车装载平台),储存区(包括14个储存道),翻箱喂丝区(包括翻箱机械手、满箱缓存道、空箱缓存道、箱盖处理、喂丝机和清扫箱底装置)和空箱储存区(6条缓存道和相应的移栽机),出入储存区的储存道由两台穿梭车分别完成驳运.管控部分采用了电子标签系统、图像识别系统、出入库文字显示器、监控和管理系统等.
(2)管理系统作用
仓库管理系统(WMS)采用专用集成软件和标准数据库(ORACLE),管理系统采用双机冗余模式；系统平台采用WINNT操作系统；提供与烟厂MES系统信息共享数据接口,并从烟厂MES系统读取装箱入库和出库喂丝计划,实时反馈出入库和库存信息(包括品种、数量和空货位)；同时实时提供烟厂MES系统的实时库存的查询功能,以形成烟厂在制品物流集成系统；信息共享数据接口以数据库数据表形式提供.
4．辅料高架库
辅料高架库的作用是辅料周转、配盘和(温度、湿度)平衡储存以及辅料呼叫供应.按照从生产管理系统生产计划分解出的辅料需求计划,由储运管理系统完成辅料计划装车、运输到卷烟厂辅料高架库入库,并根据实时生产计划下达配盘计划,在辅料库配盘区的拣选线进行配盘,配盘完成后先入库平衡储存.卷接机组根据机台辅料消耗情况发出辅料供货请求,系统根据机种当前生产牌号调出平衡储存的配好托盘,中速卷包机群区由发货员完成发货和空托盘的回收,高速卷包机区由AGV小车自动
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