【案例】北京烟草物流中心的升级改造

北京烟草物流中心在保证全市卷烟分拣配送任务不间断的前提下,在原址实施整体技术升级改造,突破了细标一体、工商共库、精准打码、一笼到底、配送网络和路线优化等技术难题,并通过智能感知、移动互联等技术走上智慧物流发展之路。

为应对卷烟市场异型烟销量大幅上升等新变化,烟草商业企业不断探索更好的物流解决方案,通过引入自动化、智能化等技术,全面提升物流管理与服务水平。北京烟草公司作为行业先行者,其物流中心就地整体技术升级改造项目树立了行业新标杆。

【案例】北京烟草物流中心的升级改造

项目背景

北京烟草物流中心于2006年建成投入使用,率先在烟草行业引入全自动分拣线,凭借创新的系统设计和工艺模式开创了烟草物流建设的“北京模式”,从运行效果和社会效应等方面来看都堪称业界典范之一,因此赢得了多项荣誉。当年,北京烟草物流中心的设计能力是:自动仓库存储量4万箱(一箱有5件,每件50条卷烟),年分拣卷烟70万箱。当时,北京市常住人口不足1493万。

到了2015年,北京市常住人口已过2170万,年卷烟需求量达到约90万箱,其中异型烟销量大幅增加,特别是细支烟销量占比不断提升,给分拣作业带来极大压力。同时,随着时间的推移,物流设备老化,部分关键设备“带病”工作,加之分拣能力不足,物流中心长期以来采用双班作业,设备长期处于超负荷运行状态,生产效率低、成本费用高、安全隐患多等问题日益凸显。因此,为了更好地服务北京市场,实施全面的物流系统升级改造势在必行。

经过反复论证及广泛调研,2016年5月,北京市烟草专卖局(公司)最终明确,在保证全市卷烟分拣配送任务不间断的前提下,在物流中心原址实施整体技术升级改造,围绕“技术领先、国内一流、工商一体、行业标杆”的目标,打造更高水平、更快速度、更强实力的烟草物流中心,形成与卷烟结构变化相匹配的物流作业模式,并通过工商协同、智能感知、移动互联等技术走上智慧物流发展之路。

改造重点与难点

物流中心就地不停产技改,既要保证日常生产,又要同步改造施工,兼顾生产、技术、安全等各项工作,难度极高。北京烟草公司进行了周密规划、统筹安排,与多家企业合作,通过流程创新、装备技术创新以及科学合理的组织,在原有的联合工房内完成了升级改造,实现了技术上的“行业首家”、工期上的“首都速度”。

此次改造项目瞄准了关键环节,成立了5个专项攻关课题组,集中力量突破细标一体、工商共库、精准打码、一笼到底、配送网络和路线优化等技术难题。

改造项目中最具挑战性和创新性的当属细支烟与标准烟的共线分拣、共线包装。近年来,为适应消费者的多样化需求,多种规格及包装形式的卷烟陆续问世。北京市场卷烟销量保持稳定,但异型烟销量增长迅速。尤其是在元旦春节期间销售高峰期,异型烟销量占比接近20%,其中细支烟销量占比近70%。细支烟分拣已成为影响物流效率和服务水平提升的瓶颈。烟草行业通常采用异型烟分拣线进行非标准包装的条烟分拣,但其作业效率无法与增量匹配。因此,北京烟草物流中心决定建设细标一体全自动分拣线,在行业内首次彻底实现了标准烟和细支烟共线全自动高速分拣。一条分拣线涉及备货、补货、分拣、包装等多个环节,包括机械设备、电控系统、信息系统和现场集成,虽改造难度大,但带来的产能提升效果十分显著,单线实际分拣效率可达30000条/小时以上。

此外,项目取得的成果还包括:与上海烟草集团有限责任公司北京卷烟厂合作,充分利用工业仓储条件,精简打扫码流程,实现工商共库新模式;通过创新应用图像识别技术,实现“烟码匹配”在线纠错和精准打码;优化配送笼车及配套装置,解决了原有的多次分拣、重复搬运、来回装卸、反复码垛的装载配送难题……

以下时间节点记录了该项目的主要过程:2017年6月,过渡区设备建成投产,分拣业务顺利转移;7月,全自动分拣设备改造工程拉开序幕,同步进行出入库系统、件烟库和入库环穿设备安装调试;11月,第一条全自动分拣线启用真烟实单联调联试;2018年4月初,4条全自动分拣线全部建成投产试运行;4月16日,业务顺利从过渡区转至全自动作业区;5月15日,试行单班生产,开启单班作业新时代。

系统构成与技术创新

技改后,北京烟草物流中心联合工房功能布局为:北侧高架立体库区;一楼细标条烟自动分拣区;西一楼入库区和同城烟存放区;东一楼笼车周转区;西二楼件烟库区;东二楼小规格分拣区。

物流中心主要包括以下核心子系统:

1.高架立体库

仓储是北京烟草物流中心的第一个实体作业环节,日均需完成约18000件卷烟的入库和存储工作。一楼入库,二楼出库,都配置了链式输送机、穿梭车、坐标机械手。仓库管理系统WMS由仓储管理、设备调度管理、设备监控几大模块组成,实现了对仓储作业的统一管理调度。

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件烟到货分为两种形式:件烟和整托盘。入库作业流程如下:

3个件烟入库口同时卸货,系统自动扫描件烟上的一维条码,智能识别件烟的品规,经称重检测,由滑靴式分合流系统将件烟输送至相应的码垛工位,由坐标机械手进行自动码垛,托盘货物进入环形穿梭车系统,由堆垛机接驳后放入货位存储。

1个整托盘入库口进行工商托盘联运卷烟入库,整托盘通过RFID扫码自动完成到货信息录入。环形穿梭车系统通过条码寻址技术准确定位,根据系统优化后的结果,将整托盘卷烟准确地运送至巷道口,由堆垛机接驳后放入货位存储。

出库时,根据当日生产作业计划,细标卷烟出库后进入拆盘区,经坐标机械手自动拆垛后,输送至件烟库。异型烟出库后,输送到东侧二楼出库端,由叉车送至暂存区。

2.件烟库

物流中心通过空间改造,将件烟库移至二楼西侧,将出、入库作业完全分离,解决了交叉作业导致相互干扰的问题,为分拣提速奠定基础。

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件烟库由4层、224条动力式自动备货道组成,每条件烟缓存道可存储卷烟50件,共可存储卷烟11200件。件烟库采用立式储存方式,充分利用高度空间,与传统方式相比,单位面积增加储量15%~40%。

件烟库设置了与分拣线对应的预排序缓存系统,增加了分拣线前端的件烟缓存量,为后端的高速分拣线提供件烟保障。连续提升机采用“2+1”主备用组合模式,避免因单机设备故障影响分拣作业。

3.分拣系统

北京烟草物流中心的分拣系统包括两部分——4条全自动分拣线+2条小规格分拣线,能够同步完成所有品规卷烟的分拣任务。

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全自动细标一体分拣线单线配置184个烟仓,1套柔性自动开箱系统,1套智能条烟补货小车系统,2台细标烟复合包装机,2台自动贴标机,1套精准识别系统,可对销量前172个品规卷烟进行自动分拣。

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细标一体分拣线的技术特点主要体现在以下方面:

(1)采用激光划箱装置,最大程度避免损坏箱皮和条烟,有利于烟箱的重复利用。

(2)一个补货小车对应多个烟仓补货,“双车双补”,提高烟仓并行补烟能力和故障容错能力,边分边补提高补烟效率。

(3)采用多级快速核数,确保卷烟分拣下线的准确性。

(4)采用多子线并行复合作业,提升作业效率。

(5)烟仓连续出烟,确保同品规卷烟物理顺序相连。

(6)采用图像识别技术,通过获取条烟一维条码和包装图案,在线快速识别条烟品规,自动在线纠错,辅助分拣准确率达100%。同时,在行业内首次与“一号工程”系统实时联动,按识别结果精准发码。

(7)采用柔性包装系统,根据系统事先的优化结果,灵活地对细支烟和标准烟进行自动分包或混包包装。

小规格分拣线末端采用蜘蛛手和叠烟机码垛,即使上线分拣的条烟包装尺寸差距大、无规律可循,也可经过数据分析、机器建模等过程,形成型态较好的烟包,分拣效率可达每小时4千条。

4.一笼到底,高效配送

笼车是承载烟包的重要工具。北京烟草基于RFID技术应用,进行笼车全过程状态信息跟踪,全程自动完成RFID信息绑定、空位分配、信息指引。分拣人员按照提示推送笼车入位后,配送员按照提示寻找笼车,使出库配送作业更流畅、更准确。

北京烟草还首创了“一笼到底”的配送方式。根据配送车辆空间,合理设计笼车尺寸以尽可能提高装载率,并拆除了笼车两侧栅网,在站台安装移动搭板,在配送车上安装限位装置。笼车改造后,装车时只需将笼车推上配送车并加以固定,配送过程烟包无需二次装卸,大幅缩短了直配装车时间与接力单车卸货时间。

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效果分析

北京烟草物流中心改造项目取得了巨大成功,为烟草行业就地技改不停产探索出一条新路,具有极大的推广示范意义。如,规划了独立的过渡期分拣区,过渡分拣线的安装调试不影响正常生产;项目分阶段、分区域、分步骤实施,最大限度减少对正常生产的影响。

该项目团队秉持科技物流、精益物流的理念,引入多项创新技术,合理利用有限的空间布置工艺设备,使物流中心节省了场地和资金投入。在物流系统设计上,寻求效率和能耗的最佳平衡。如,通过优化业务模式,使业务流程更顺畅简洁,避免了不必要的等待和无效搬运,提高综合作业效率。

未来,北京烟草还将在智慧物流的道路上不断前行,着力把技术创新应用于多个环节,探索商业物流水平提升的带动效应,向供应链上下游辐射,为推动行业高质量发展贡献力量。

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