北京化工大学

硕士学位论文

卷烟厂自动化生产物流系统设计与应用

姓名：岳贺春

申请学位级别：硕士

专业：控制工程

指导教师：董小国;时良平

20040808

目 录

文摘

英文文摘

北京化工大学学位论文原创性声明

一、自动化物流系统工艺方案设计 1

1.1 项目概述 1

1.2 设计依据 1

1.3 设计指导思想 2

1.4 自动配方库功能说明 2

1.5 辅料平衡库功能说明 6

1.6 成品库功能说明 13

二、自动化物流信息系统设计 18

2.1 总体设计 18

2.2 系统结构和选型 21

2.3 自动化物流信息系统功能 26

2.4 片烟配方库 28

2.5 成品库管理 46

2.6 辅料平衡库 53

三、自动化物流控制系统设计 71

3.1.系统控制层总体设计方案 71

3.2.设备控制层控制功能 72

3.3.设备控制系统器件选型 73

3.4.技术要求 73

3.5.电控设备配置 74

3.6.控制布局配置原则 75

3.7.布局实施方案中考虑 75

四、自动配方库、辅料平衡库、成品库业务需求计算 77

4.1.自动配方库出库流量 77

4.2.自动配方库入库流量 77

4.3.辅料平衡库出库流量 77

4.4.辅料平衡库入库流量 79

4.5.成品库入库流量 79

4.6.成品库出库流量 80

五、自动化物流系统工艺设备出、入库能力计算书 81

5.1.堆垛机出、入库能力计算 81

5.2.往复式穿梭车输送能力计算 84

5.3 AGV 系统配置计算 90

六、系统仿真结果 92

七、结论及对将来工作的思考 100

八、参考文献 101

九、致谢 103

卷烟厂自动化生产物流系统设计与应用

摘 要

为了国民经济的发展，加快烟草市场化进程，适应加入WTO后的市场经济

规则，国家烟草专卖局提出加快重点企业技术改造，关、停、并、转一批中小企

业，缩小中国烟草与国际先进水平的差距，进一步提高产品质量、生产效率和效

益。

项目按工艺划分为三部份:卷烟生产物流配方库、辅料库和成品库，配方库

主要功能是根据需要出入库，完成片烟存贮。辅料库主要功能是存贮事先准备好

的卷烟辅材、准时送到相应的位置.成品库主要功能是贮存成品卷烟，根据要求

随时供应市场。

项目采用了国际先进的物流仿真技术并应用于设计过程中。AGV路径规划

设计使系统有更大的余度。数学模型扩展了机器人对不同产品的应用。稳定可靠

的信息系统、控制系统、工艺设备的国际化集成确保了整个项目每天三班24小

时正常运行。

项目以“高起点、高标准、博采众长、总体规划、统一设计、”的指导思想，

广泛采用当今国内外先进、成熟、适用的新技术、新设备，优化了产品结构，降

低原料消耗，提高产品质量和经济效益，项目完成后可使企业达到国内一流国际

先进水平。

关键词:烟草，物流，配方库，成品库，辅料库

THE DESIGN AND APPLICATION OF AUTOMATIC PRODUCING

LOGISTICS SYSTEM IN THE TOBACCO FACTORY

Abstract

For the development of national economy, accelerating the market process ofchina tobacco，accommodating the market economy rule after the affiliating chinawith WTO. The National Tobacco Bureau has brought up technical alteration to thelarge corporations, so it is closed that there are many small and medium tobaccofactory in order to reduce the difference between national and international,

improves production quality, efficiency and benefit. The project is divided into three parts: LT warehouse. DM-warehouse and

FG-warehouse. LT-warehouse is used to store the tobacco leaf according to

require input and output .DM-warehouse is used to store cigarette materials that was prepared before and sending to the place just in time. FG-warehouse is used to store the cigarettes and it is ready for the market at any moment. The project uses international advanced logistics simulate technology for the

system design from starting to the end. It has more tolerance that the AGV pathprogramming design .the mathematics model expand the application of the robotsto variety production. Steady information system, control system andinternationalization integration of technical equipment can make sure that theproject normally runs 3 squad everyday. The project begins at high point, High standard, learn from others, collectivity

layout, unity design. It widely uses national or international advanced technologyand equipment to optimize the product structure, reduce the materials consumption,increase the production quality and economical benefit. The application of theproject come the tobacco factory into the international level and one of best inchina.

Key words: tobacco, logistics, LTwh, DM-wh, FG-wh

全737342

北 京 化 工 大 学

学 位 论 文 原 创 性 声 明

本人郑重声明: 所呈交的学位论文，是本人在导师的

指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明

引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或

撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的

法律结果由本人承担。

学位论文作者签名一"O寿

2004年08月01日

一、自动化物流系统工艺方案设计，’

，.，项目概述

卷烟厂物流自动化系统分为片烟自动配方库、辅料平衡库和成品库，三库均

建在卷烟厂联合工房内。片烟自动配方库的烟包来自一级库;辅料平衡库储存的

辅料来自二层的一级库，与辅料平衡库的入库配盘场地同层;成品库的物料来自

生产线的输出产品。配方库和铺料平衡库的厂房结构为轻型钢结构，片烟自动配

方库内设置通风除湿系统，在辅料平衡库和成品库设置空调系统。

成品库的入库在一层与装箱设备出口相衔接，并经提升机提升到二层后码垛

入库。成品库的出库设在二层，由堆垛机3出库，托盘拆垛输送机输送，垂直升运机

送至一层装车位。

辅料平衡库的入库在二层，入库系统前有较大面积的人工配盘区。出库在一

层与卷接包车间同层，该层同时负责未用尽的辅材回库。

自动配方库的入库和出库均设在一层，用于实现制丝生产线所需配方烟包的

自动排序供给，空托盘的回收入库，烟包的自动入库，以及烟包的紧急补料、抽

检等。

，.2设计依据

技术文件依据以下文件进行设计。

(1)《卷烟厂自动化物流系统需求文件》4

(2)《卷烟厂关于需求文件修改的通知》

(3) ((卷烟厂自动化物流系统需求答疑》

，张正义.领跑中国现代物流.物流技术与应用.2003年11月x朱良同.建立现代大型烟草企业集团的思考.中国烟草20033European Material Handling Standand: FEM9.311.1997a卷烟厂易地搬迁改造技术方案 2002年5月

P35-41

年18期 P44-45

，.3设计指导思想56

设计应满足业务发展的需求，自动化程度高，技术先进。设计时应采用成熟

先进技术。合理吸收国内外的先进经验和技术，并根据实际情况进行创新。

设计时应选用技术性能好、结构简洁可靠、自动化程度高、经济合理、维护

方便的定型产品，并积极采用先进技术。

设计应使设备布局合理，流程顺畅，设备配套，各工序之间应有合理的缓冲

贮存，生产效率匹配。

设计应按统一规划，分布实施的原则，根据生产发展需要，在设备的布局和对

土建预留孔洞、预埋铁件、电气管线等方面提出具体要求。

设计应为远期规划、持续发展创造必要条件。

1.4自动配方库功能说明

1.4.1设计依据，

(1)卷烟生产规模:年产量50万箱

卿年工作日:265天

(3)制丝线需投烟片:6400Kg/小时

(4)每天工作时间:入库7小时，出库16小时。

(5)片烟包净重量:20010. 5Kg/包 (净重)

(6)片烟包规格:纸箱包装(长X宽X高)1136X720X725 (mm)

木夹板包装 (长X宽X高)1115X690X725 (mm)

(7)工作方式:原料配方出库为两班连续工作。

(8)采用托盘尺寸(长X宽X高，二):1200 X 800 X 150(托盘为木质欧式结构)“

(9)每托盘存放:1个片烟包 (一个货位)

5卷烟厂易地搬迁改造技术协议6罗

2002年7月0137HBiz178-90

7卷烟厂毅.为全面实现二次创业翻番目标而奋斗.广西烟草，一易地搬迁改造可研报告 200109 (X) -1-1o

2004年1期。3-8

8 European Material Handling Standand: FEM9.831.1997

(1a)空托盘储存:6个/组

(11)片烟在库储存天数:大于7天 (一周)

co制丝线处理片烟能力:6400kg/h

0}片烟实托盘重量:220-250kg/包 (含托盘及包装物)

04)片烟库区大小 (含整理区):按建筑图纸实际确定。

4.2自动配方库设计计算

，出库计算

年卷烟生产量50万大箱，年工作日265天，出库工作时间16小时。根据制

丝线生产能力，每批投料为32包片烟，烟包重量200kg,

每天需出库烟叶数量:两批投料间的间隔为20分钟，制丝线每天最大投料批

次为15=[ (60+20) =60]+1=12.25次，取12批。片烟出库效率:6400Kg/小时

二200=32盘/小时。系统每天的最大出库烟包数量为32X 12=384盘。

按出、入库平衡计算:384盘+6=7小时=9.1擦/小时 (空托盘)

系统出库最大效率为: 32-9. 1=41. 1盘/小时

2‘库存计算9

每天烟包托盘的最大出库数量为384盘。

按7天储存量设计需用货位:

384盘X7天=2688货位

设计货位:

4排X13列X3货位X19层=2946个货位

可存放9.26天，1.42万担 (按系数0.8计)。

3入库计算

平均每日需入库烟丝 (与出库平衡):384盘

平均每小时入库: 384盘=7小时=55盘 (烟叶)

9European Material Handling Standand: FEM9.851.1997

32盘:6二5.3擦 (空托盘)

系统入库最大效率为:55-1-5. 3=60. 3盘/小时

4综合计算10

在出入库同时进行时，最大出库空托盘数为:55托盘/小时一6-32=6=4裸托

盘/小时 (出库烟包分离出的空托盘首先满足入库的空托盘需求)。最大的出库托

盘数为32+4=36盘/小时。最大的入库托盘数为55盘/小时(此时无入库的空托盘)。

入、出库总效率:36+55=91盘/小时

选用3台堆垛机可满足日处理量。

结论:选用6排货架

4排X13列X3货位X19层=2946货位

配置3台单伸单货位堆垛机，堆垛机效率为56.74%a

分配车效率为61.4%a

4.3流程说明

烟叶配方库的出入库均在一层。

见配方库工艺布置图(NNO1-GYO1)

，烟包入库

烟叶配方库入库原料为纸箱烟包和木夹板烟包。

仓库管理系统根据生产计划自动生成入库清单，根据入库清单调运片烟包。

片烟包由汽车一级库运至配方库。工人用抱车把片烟包运送到配方库烟包码放站

台的拆分待用的空托盘上。在此之前，在烟包上贴上信息条码。入库设置了两个

烟包码放站台。设置了1个出口，用于整理不合格托盘及退库和抽检。

烟叶包放在托盘上传输入库后，空托盘拆分机将向两个烟包码放站台分发单

个托盘。计算机仓库管理系统将保证空托盘拆分机和空托盘予存位输送机处有空

托盘储存。

入库区工作人员用叉车从货车上卸下烟包，根据来料情况输入烟叶信息。放

'0 European Material Handling Standard: FEM9.851.1997

到托盘上的烟包经外形检测，合格的烟包实托盘由条码识别器读取烟包条码信

息，计算机仓库管理系统根据同类烟包均匀储存的原则为其分配存储货位，并由

输送机、分配穿梭车将该托盘输送到相应的堆垛机入库站台，再由堆垛机将其存

放到指定的货格内，完成入库过程。对于外形检测不合格的烟包实托盘，则由分

配穿梭车传送至不合格整理输送机工位由人工整理，处理后的合格实托盘重新入

库。

2片烟包出库

出库时，计算机仓库管理系统根据当日生产计划下达出库指令，巷道堆垛机

根据排定的烟包出库顺序指令从立体货架上调出相应的烟包托盘送到堆垛机出

库站台上，由分配穿梭车按排定顺序将托盘送至链式输送机，经条码扫描器扫描

核实无误后。由夹抱机进行烟包与托盘的分离，分离后的烟包送至批次烟包缓存

输送系统缓存。并按顺序由输送机和移载台车把烟包送至制丝线开包机。

3空托盘回收

所有分离出的空托盘传到托盘堆叠机进行堆叠后，经穿梭车送到堆垛机入库

站台入库或经穿梭车送至空托盘予存位输送机暂存，供托盘拆分机拆分，入库使

用。

4空托盘出库

计算机仓库管理系统和输送线控制系统将保证空托盘拆分机和空托盘予存

位输送机上存有空托盘。否则，信息系统将发出指令从高架库中调出空托盘组，

经出库站台、穿梭车到空托盘予存位输送机处。空托盘予存位输送机上的空托盘

擦将随时补充到空托盘拆分机，同时，空托盘码垛机处准备入库的空托盘垛和立

体货架中储存的空托盘垛，将通过穿梭车等设备将托盘传送到空托盘予存位输送

机上备用。

5紧急补料出口

对于制丝线来说要考虑使一批投料混合均匀，不允许出现断料情况，因此在

烟包由立体仓库中调出时就要求将出库烟包根据品种、等级等以一定的顺序排

列。在生产过程中可能会出现所调出的烟包发生霉变的情况，这时就需要紧急补

料，从立体库中调出相同的烟包补充到发生霉变的烟包位置上。为处理这种情况，

在烟叶配方自动化物流系统设有紧急补料口来解决这种问题。当发现霉变烟时，

将霉变烟包取下，同时将情况向管理系统上报，通过计算机仓库管理系统下达命

令，从库中调出相同烟包，经输送设备、穿梭车、输送到紧急补料出口处，用夹

抱车直接送到相应的工位。

6退库与抽检

根据生产安排情况或某种原因，有些品种的原料可能需要退库或进行抽检，

通过计算机仓库管理系统下达命令，从库中调出相应的烟包，经输送设备、穿梭

车、输送到退库和抽检口进行处理。

1.5辅料平衡库功能说明

1.5.1设计依据

(1)生产规模;年产量50万箱 (平均每天1900箱)

(2)年工作时间:265天

(3)入库工作时间:7小时/天 (白班)

(4)出库工作时间:22小时/天 (三班作业)

(5)辅料主要耗用设备:

①卷接机组 ZJ17 (PROTOS 70) 11组 7000支/分

DL-S (LOGA改) 5组 7000支/分

②包装机组 ZB25 (GDXI) 7组 400包/分

ZB45 (GDX2) 5组 400包/分

BE 4组 400包/分

③装封箱机 YP11 (S2000) 4台 4件/分

④成型机 KDF2 6组 3300支/分

(6)辅料品种、规格及单耗情况见下表

(7)辅料在库储存时间:大于5天

(8)托盘尺寸 (长X宽X高mm): 1200 X 1000 X 150(木质欧式结构)

(9)空托盘储存:8个/组

00)辅料分类搭配模式:

①盘纸+水松纸

②小盒皮 (软、硬)+条盒 (软、硬)

③铝箔纸+透明纸+金拉线+舌头纸

④成品纸箱

⑤成品盘纸

⑥丝束

01)辅料库区大小:按建筑图纸实际确定。

表 11 卷烟厂原辅料品种、规格及单箱耗量指标

辅料种类 单件规格尺寸单 重

(kg)数 量 单箱消耗 备注(现用)

卷烟纸 币530X27 3.6 5000 m/卷 3290 m 中535X27

封签纸520 X 250 X

2004 40000张 2600张

520x250X200

(20万张)

铝箔纸 4?360X114 11 1卷2.7kg(硬盒)

3.2kg(软盒)

41350X 114(GDXZ)

4}335X114(GDXI)

4i 325 X 114(BE)

商标纸(软盒) 510X160X165 14.710000粥

件2520张 530X170X17O

商标纸(硬盒) 410X270X350 22.84000张/

件2520张 410X270X350

条盒纸(软盒) 610X390X190 23 1000张 250张 600x390X17O

条盒纸〔硬盒) 610X390X190 23 1000张 252张 600x39Oxl75

金拉线 垂130x110 1 10000 m/ 440 m 4)130x 100(GDX2,t)

卷 4P120x lOO(BE)

4-285 x 117(GDXI)

一

r，

︼

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n甘

喘一堕蜷一蜷一堕时一

咆

小透(117mm) 4)280x117

小透 (120mm) (D280x120

条透(350mm) 4)290x350

条透 (340mm) 4)290x340

4)290x 117(BE)

蚕285x120

垂280x350(单重

17kg)

(D285x340(单重

17kg)

内卡纸

纸箱

丝束

成型纸

ib570x95 (P530x95

800x700x100

5.2

5.4

22.6

22.6

22.1

8

0.52 kg

1.8地

5个 800x700x100

1280x1000x10

50000

12.9kg/2万支

〔醋纤)

15.6kg/2万支

(丙纤)

1280x1000x1000

1卷,t525x28 3.7 2420m/2万支 (h525x28

/5000m

1.5.2辅料平衡库设计计算

1每日生产所需最大辅材盘数

表1.2 辅料及配盘计算表

序号 设备名称 设备数量 辅材种类单台设备每日所需盘数

备注甘 甘盆数

1·成型机 6

成型纸 }} ” 1l} 6.。丝束 一} 6.8I6.8} 40.8I40.8}

2

卷接包机 组

16

盘纸、水松纸 } 2.9一} 46.4

3 铝箔、透明、拉线、舌头纸

4.48 49.3软盒 (11台)4.711} 23.6硬盒(5台)

4 小盒、条盒4.66 51.31}软盒7.76 38.81}硬盒

5一}装箱机 一} 4 纸箱 一} 36.961} 147.86 谷计 } 一} }} 403.9}

①成型机:(6台)

成型纸每台成型机每日各1托盘 6台成型机X1托盘二6托盘

丝束包每台成型机每日各6.8盘 6台成型机X 6.8托盘=40.8托盘

②卷接包机:〔16台)

盘纸积水松纸

每台机组每日2.9盘X16台=46.4盘

铝箔、透明、拉线、舌头纸

每台机组每日4.48盘X11台++4.71盘X5台=72.9盘

小盒、条盒

每台机组每日4.66盘Xil台十7.76盘X5台=90.1盘

③装箱机:(4台)

纸箱 (按16台卷接包机组产量计算) 每日147.8盘

合计: 403.9盘

2入库计算,I

年卷烟生产量50万大箱，年工作日265天，入库工作时间7小时。根据各机

台耗材产量计算每天最大配盘辅料404盘。设定最大入库量与最大出库量相同，

则每小时入库的辅料托盘为404=7=57. 57托盘/小时。

剩余辅料托盘散盘回库的数量按一天有一半机台需更换一次品种计。(3盘X

16台+1盘X4台)X 50%=26盘。

入库的空托盘为18.36盘X 1.3/8=2.98盘/小时 (空托盘按8个托盘为一攘计算)。

3库存计算

每天辅料托盘的最大出库数量为404盘。

按5天的储存量设计需用货位:

404盘X5天=2020货位

设计货位:6排X11层X24列X2货位=3168个货位

现设计周转时间为6.24天 (按系数0.8计)。

" European Material Handling Standand: FEM9.851.1997

4出库计算

根据各机台耗材产量计算平均每小时送辅料:404=22=18. 36盘/小时。

每日有一半的机台更换品种，需更换26个托盘。26=22=1.18盘/小时。

每小时平均出库辅料托盘为18.36盘/小时++1.18盘/小时=19.54盘/小时。考

虑到辅料托盘出库的不平衡性，设定出库高峰系数1.3，则每小时出库辅料托盘为

19.54盘/小时X 1. 3=25. 40盘/小时。如遇到机台更换品牌、假日后上班等需集中

出库的任务时，信息系统将根据出库优先，暂停堆垛机的入库作业。堆垛机的作

业量将不会大于目前计算得出入库量。

机台更换品牌:设定半小时更换四台卷接包机和一台装封箱机的的辅料托盘。

需将13个辅料托盘送到机台，并将13个剩余辅料托盘送回零料库。其中，15分

钟将13个辅料托盘送到机台;即出库13 X 4=52托盘/小时。同时其他的机台尚需

辅料托盘，18.36盘/小时X 3/4=13. 74盘/小时。入库的空托盘为 13.74/8=1.72

盘/小时。

出库进行辅料配盘的空托盘擦为404 + 7=8=7. 20托盘/小时。

提前供料:

由AGV小车用一小时集中送58盘辅料到各机台。辅料托盘需以相同速度出库。

5综合计算住

机台更换品牌时作业量最大。辅料托盘出库量为52托盘/小时++13.74盘/小时

=65. 74盘/小时:出库进行辅料配盘的空托盘裸为7.20托盘/小时。入库的辅料托

盘为57.57托盘/小时;剩余辅料托盘需AGV系统将其运回立体库;入库的空托盘

为1.72盘/小时。

最大出入库量为132.23托盘/小时。

选用3台单伸堆垛机，堆垛机的效率为83.77%

一层输送系统分配穿梭车的效率为32.08%

European Material Handling Standand: FEM9.851.1997

10

5.3流程说明

1入库工艺流程。

①.配盘

辅料配盘在二层。辅料入库输送系统前为人工辅料搭配区。

根据生产计划进行辅料配盘，信息管理系统将辅料配货任务单送至辅料普通

存放仓库，仓库管理人员通过计算机仓库信息管理系统根据任务单将相应辅料提

出，并用叉车送至辅料搭配区，按顺序码放。成叠的空托盘由堆垛机取出后，放

在出库站台上，并送至空托盘出库输送机上，由叉车将成叠空托盘送至辅料搭配

区，并拆成单一托盘。工作人员根据配货终端或配货单上提供的配盘信息，将辅

料按要求搭配成盘，并将打印出的相应条形码粘贴(也可以在进入站台后粘贴)

在托盘规定的位置上，粘贴好条形码并附有货物清单的实托盘用叉车送到辅料入

库链式输送机上。

②.入库

配盘完毕后的托盘，核实配盘信息，确认无误后，由叉车将配好的辅料托盘

送到辅料入库链式输送机上，传输并进行外形检测，托盘称重及条码识读。由信

息系统将重量信息与配盘基准重量进行比对检验。对检测合格的辅料托盘传输入

库。按仓库计算机信息管理系统指令分配到相应的入库站台，并由堆垛机将辅料

托盘存放入相应的货位。不合格的托盘传输到托盘整理位，并给出不合格信息。

人工整理合格后，给出信号，重新入库。

辅料平衡库的库存时间由计算机仓库信息管理系统进行管理，设有辅料存留

时间设定、存留超时报警时间设定、提供存留超时物料清单、辅料种类缺货告警、

实行先入先出管理等功能。辅料入库时同类的辅料托盘按均匀分配的原则，存入

不同的巷道。

2出库及配送工艺流程“

辅料出库在一层。

用户机台根据生产任务，在呼叫终端呼叫所需辅料，仓库信息管理系统根据

European Material Handling Standand: FEM9.221.1997European Material Handling Standand: FEM9.221.1997

呼叫信息发出指令要求，堆垛机将需要的辅料托盘取出，送至立体货架出库站台

上，由穿梭车将托盘送至两个出库站台中的一个上。AGV小车的控制系统根据

信息管理控制系统的辅料需求信息，根据AGV小车的多车位置，优化运行路线，

指挥相关AGV小车从辅料平衡库的出库站台将辅料托盘运送到指定的生产机

组。AGV小车在运行时通过系统控制中心可做到优化运行路线、相互避让等。

① 空托盘的回收

用户机台用完辅料后的空托盘，在呼叫终端呼叫向仓库信息管理系统发出信

息，由AGV小车调度控制系统调度AGV小车将其由用户台机送到托盘堆叠机。

托盘堆叠机将托盘堆叠形成八个一垛后，经回收站台(输送机)、穿梭车送到入

库站台。堆垛机将其送入立体货架储存，或直接运至二层供辅料配盘使用。

②.退料

当用户机台需要退料时，由机台操作人员在呼叫终端上输入详细的退料清单

和发出退料指令，仓库信息管理系统发出信息，由AGV小车调度控制系统调度

AGV小车将其运回回收站台(输送机)、经穿梭车送到入库站台。堆垛机将其送

入立体货架暂存。仓库管理系统将打印该托盘的详细退料信息，由人工进行核对

并处理。

③，废弃物 (含梗签及废烟支等)回收

机台产生的废弃物由机台操作人员先行分类收集装袋，袋子上做有本机台的

标志。仓库管理系统定时调度最接近收集箱(废烟支处理区及整理区内)的AGV

小车装运废弃物收集箱到各机台收集，AGV小车收集了责任区(可分卷烟、包

装、成型三个区)所有机台的废弃物后，自行回到废烟支处理区或废弃物整理区

内卸货，并进行登记和分类处理.

④ 次品烟支收集

次品烟包由机台人员先行收集，需要回收时将其放在本机台的空托盘上，通

过呼叫终端发出相关信息，仓库管理系统调度最接近的AGV小车将其运到次品

烟包整理区，人工取走上面的次品烟包并在AGV小车上按下确认按钮后，AGV

小车再将空托盘自动送到空托盘回收站台，处理后可利用的烟包及烟支等由人工

送回原机台。

1.6成品库功能说明

1.6.1设计依据

(1)生产规模:年产量50万箱(平均每天1900箱)

(2)年工作日:265天

(3)每天工作时间:入库22小时 (三班)

出库7小时 (白班)

(4)货架存储量:约20000箱 (库区高度必须充分利用)

(5)托盘尺寸 (长X宽X高mm): 1200X 1000X 150(木质欧式结构)’‘

(6)成品烟托盘:24件/托盘

t7)同时出、入库品牌规格:4个

(8)空托盘储存:功个/组

(9)库区大小:按建筑图纸实际确定。

q0)库区楼地面活荷载:3500kg/m̀

(10成品库设在联合工房的二层，其出、入库输送系统均在此层。

1.6.2成品库设计计算,9

1入库计算

年卷烟生产量50万大箱，年工作日265天，入库工作时间22小时。

平均日产量1887大箱，合9435件.

24烟箱码放1托盘。平均每天码放393盘，平均每小时码放18盘。

空托盘平均入库效率:空托盘入库量为实托盘出库量的10%，为5.6盘/小

时 (十个空托盘为一组)。

日高峰生产效率: 16台卷接包机的最高产量为7000支/分X60分x16台令

20支=10盒-: 50条=672件/小时。每小时码放672=24=28盘。

输送系统效率::672件/小时

'3 European Material Handling Standand: FEM9.831.1997is European Material Handling Standand: FEM9.851.1997

空托盘最高入库效率:(按16台卷接包机最大产量时入、出库平衡)即28

X 22/7=88盘/小时=10=8. 8盘/小时。在有入库作业时，出库成品烟箱分离出的

空托盘首先满足入库的空托盘需求，则空托盘最高入库效率为8.8盘/小时一2.8

盘/小时二6盘/小时。

码垛机效率:?28=2=14盘/小时·台 (含换盘等待时间)

有出库作业时总入库效率:28+6=34盘/小时

2库存计算

每天成品烟托盘的最大入库数量为616盘。

按20000箱的储存量设计需用货位:

20000 X 5/24=4167货位

设计货位:

16排X23列X2货位X6层=4416个货位

可储存1.7万大箱 (按系数0.8计)。

采用4台双伸堆垛机、16排货架

3出库计算

①平均出库量

实托盘平均出库效率:500000大箱X5件令24=265=7小时二56.2盘/小时

空托盘平均出库效率:空托盘出库量为实托盘入库量的10%a

即18=10=1. 8盘/小时

②16台卷接包机最大产量时入、出库平衡

实托盘平均出库效率:28盘/小时X22小时//7小时二88盘/小时

空托盘最大出库效率:空托盘出库量为实托盘入库量的10%，即28 : 10=2. 8

盘/小时。在有出库作业时，入库所需空托盘优先由出库的成品烟箱拆垛后的空托

盘补充。

有入库作业时总出库效率:88盘/小时.

4综合计算

在有入库作业时，出库成品烟箱分离出的空托盘首先满足入库的空托盘需

求。总入库效率:28+6=34盘/小时，总出库效率:88盘/小时。

入、出库总效率:34+88=122盘/小时

根据每台堆垛机出/入库能力计算，4台堆垛机可满足高峰日处理量。堆垛机

效率为77.296。输送系统分配穿梭车效率为31.46960

选用16排货架}7，配置4台双伸堆垛机

6.3流程说明

见成品库工艺布置图((NNO1-GY04)

入库工艺流程

成品入库在二层。

从一层卷接包车间传出的成条卷烟，由四台装封箱机装箱后传出，在输送机

上成品烟箱自动被贴上条码信息。自动合流到一条辊子输送机上，经垂直升运机

运输 (两台垂直升运机互为备用)，成品烟箱被提升到二层.连接垂直升运机的

是一条带有五个转向机构的辊子输送机，设在辊子输送机上的检测装置和条形码

扫描装置对烟箱进行包装检测及条码扫描，并通过自动分拣，将可以码放托盘的

烟箱按品种分别传至辊子输送机。烟箱封装检测不合格和条形码拒识的烟箱进入

收容辊子输送机。进入收容辊子输送机的烟箱由人工处理。码垛机器人将一条积

放式辊子输送机上的同品种卷烟码放在同一个托盘上。四台辊子输送机均具有积

放功能，可以满足同时码放四个品种的卷烟。按质检部门要求需进行质量抽查的

烟箱，系统会将待检烟箱自动传送至收容辊子输送机上由检查员进行检查。

成品库配置了四台双伸单货位巷道堆垛机，四巷道16排立体货架，共设有

四个出库站台和四个入库站台。在立体货架中储存的成叠的空托盘由堆垛机取

出，放置在出库站台上，经穿梭车和链式输送机传输，由托盘拆分机将成叠的托

大进精S (股)公司工程部，工业钢材储存料架之设计.

现代物流.2003年12月6期. P33-40

盘拆成单一托盘，分配到各码垛站台(链式输送机)上，两台码垛机器人，每一

台负责码放两个码垛站台上的烟箱托盘，可同时码放四种卷烟。码垛机器人手将

辊子输送机上同规格烟箱按预定程序码放，每24件码放一个托盘。托盘码放完

毕经外形检测后，合格的实托盘由穿梭车按仓库管理系统的指令放置到相应的立

体货架入库站台。不合格的实托盘由穿梭车传到托盘整理链式输送机处，经人工

整理合格后，通过穿梭车按仓库管理系统的指令放置到相应的立体货架入库站

台。由堆垛机送入货架贮存。

堆垛机存放货实行路径优化处理，使其达到最高效率。同一品种卷烟和空托

盘应在不同巷道里均有储存，设备在某一巷道设备出现故障时，不会影响出库作

业。

2出库工艺流程

卷烟成品出库与入库设在同层。

出库时，堆垛机系统根据仓库计算机信息管理系统提出的卷烟品种数量，按

照同品种卷烟先进先出的原则，将相应托盘取出放在立体货架出库站台上。托盘

经链式输送机、升降台和辊子输送机，传至人工拆垛工位。人工拆垛后，将单件

的烟箱放在单件输送机上，经汇流器汇流后传输。进入烟箱分拣贮存区，烟箱经

条码扫描识读后分拣。烟箱分流后，同一种烟箱经进入同一条储存输送线。这些

储存输送线又连接着一个环形分拣线，各条储存输送线上的烟箱将进入环形分拣

线，被分拣到相应的装车位输送机。经垂直升降机和输送机输送，到达一层装车

位装车。

由于发货要数不一定是整托盘的倍数，则可采取下列办法解决:①按每批次

装车的要数拆垛，剩余烟箱的托盘由输送机、穿梭车运到相应的入库站台回库。

拆垛的烟箱数由信息系统自动控制，完成时有声光报警，提醒拆垛人员。回库的

剩余烟箱托盘将由信息系统控制优先出库。②按每天的装车要数拆垛，剩余的烟

箱暂在单箱输送、分拣、储存系统中储存。待全天装车工作结束后，单箱输送、

分拣、储存系统中将没有烟箱储存。此方案中的剩余烟箱托盘的处理方式与方法

一中的相同。不同点是需回库的剩余烟箱托盘数量减少，拆垛工作人员工作连贯

性变强。③剩余烟箱可在单箱输送储存区封闭储存，待第二天装车使用。

卷烟出库全过程均由信息控制系统控制。人工处理工序信息也将被自动或人

工录入。提货人员可采用电子提货单或网络提货。均有电子显示屏，显示此托盘

卷烟装车的相关信息。根据显示屏提示发货。

(3)成品托盘抽检

在需要对库存卷烟进行抽查时，通过信息系统出库时，堆垛机系统根据仓库

计算机信息管理系统指定的托盘，将相应托盘取出放在立体货架出库站台上。托

盘经链式输送机、升降台和辊子输送机，传至人工拆垛工位。在人工拆垛工位进

行人工抽检，抽检后重新码垛。码好垛烟箱的托盘由输送机、穿梭车运到相应的

入库站台回库。

(4)成品烟箱自动贴条码标签

从装封箱机传出的单件烟箱由自动贴标机生成信息条码，并自动贴在烟箱的

指定部位。

二、自动化物流信息系统设计

2. 1总体设计

2.1.1设计原则

卷烟厂自动化物流信息管理系统，主要针对片烟配方库、成品库和辅料平衡

库，三个自动化仓库的仓库管理和统一协调控制而设计的，其目的是依据南烟的

作业特点，实现对仓库的控制自动化、管理信息化和业务标准化。

自动化物流信息管理系统，既是自动化仓库的神经中枢，又是整体信息化的

重要组成部分。为此，自动化物流信息管理系统设计应遵循以下设计原则:

r 实用性原则。满足企业管理及自动化物流的实际业务及工艺需求。

r 可靠性原则。在保障系统成熟、稳定、可靠前提下力求技术先进、合理，

满足实时控制、不停顿系统的要求;自动化设备在排除故障重新启动后，

信息系统能够平滑连续作业。

/ 灵活性原则。允许系统结构调整(如三库服务器的合并或分拆)、工艺流

程调整等，通过参数调整 (不需修改应用程序)来灵活实现，适应企业

流程有限变化的要求。

r 易维护使用原则。操作、维护方便;故障恢复迅速、备用方案简洁快速;

操作过程日志记录，帮助排除故障。

r 扩展性原则。从企业整体信息化角度进行规划，为将来业务发展留有充

分的扩展空间和信息接口，方便扩充，从上游软件获得基础信息并为下

游程序提供数据;根据企业发展的需要和要求，自动化物料系统可以较

方便地配置或经过少量修改，就可以适应新的业务调整。

r 知识转移原则。采用不断培训、完善文档、贴身服务等形式，将系统涉

及的技术、文档等知识，完整地无保留地转移到客户指定的相关入员，

使客户能熟练使用并进行维护。

v 技术上的先进性原则。在满足实用原则的基础上，自动化物料系统，采

用目前流行且成熟的技术如多层体系结构，方便企业不同模块的信息和

软件集成。

2.1.2自动化物流信息系统在企业管理信息系统中的定位

企业管理信息系统的基本框架构成如下图2. 1所示:

客户

图2.1 基本框架

2.1.3自动化物流信息系统的构成

自动化物流系统按信息管理的层次结构la，其构成如图2.2所示:

Is阳宪慧.CIMS网络系统的组成.化工自动化及仪表，1998, 25 (16功

2. 2. 5系统软硬件选型

服务器选用IBM X SERVER 350服务器;

双机热备份双控容错系统;

Oracle 9i数据库;

Cisco企业级系列交换机;

呼叫终端采用触摸屏;

客户机操作系统选用windows2000 professional;

…

今

今

.

2.3自动化物流倍息系统功能

自动化物流信息系统的结构分为信息管理层、设备监控层两层。

针对自动化物流信息的构成，以三个库的运作流程和管理模式为基础，总结

和抽象出自动化物流信息的功能模块的构成。

2.3. 1信息管理层与设备监控层整体流程

信息管理层与设备监控层整体流程如下图所示。

图2.7流程

信息管理层与设备监控层整体流程图中，虚线左边为信息管理层，右边为设

备监控层。3个自动库各自具有独立的监控系统。

2. 3. 2信息管理层功能

三个立体库的信息管理结构类似，每个库都由以下6大模块组成:

令 基础数据管理:包括组织结构、产品、物料、品牌构成清单((BOM)和片

烟配方信息维护、货位信息维护、设备信息维护等基本资料信息，可以

直接输入或从厂级其它信息系统获得。

令 本库调度管理:负责各库的设置、收集终端出入退库信息、盘点调整、

分类管理等各种库存业务，记录库存交易数量等操作，由此可以取得及

时准确的库存统计信息并进行分析以指导生产备料。还能够进行物料短

缺、超储、呆滞及保质期预警报告等库存功能。

令 条码管理:新增条码、码段管理等。

令 终端执行系统:负责直接控制立体库，并实时记录、请求、执行库存交

易，同时需要与其他管理系统交换信息。

今 系统管理:提供系统的安全性和权限角色的管理，而且可以详细记录用

户操作。

令 综合查询:查询本库货位、库存、设备等信息。

2.3.3设备监控层功能

三个立体库的设备监控系统功能类似，主要有:

令 发送操作指令到各单机设备，安装工艺流程依次调用单机设备;

. 接收各单机设备的任务完成状态，接收各单机设备的设备状况:

. 将接收到的各单机设备的任务完成情况发送到信息管理层;

. 将接收到的各单机设备的设备状况反馈给执行终端和控制室控制终端:

. 图形化显示各设备 (场地)运行、位置、状态 (休闲、故障、在修、手

工/自动)等状况;

令 滚动显示所有设备正在运行状态

27

2.3.4系统接口

系统接口是系统扩充性、灵活性、方便性等方面的集中表现，主要考虑以下

信息接口:

今 自动化物流信息系统内部接口:信息管理层与设备监控层之间的信息传

递机制与标准，遵循低祸合、高内聚原则;

今 自动化物流信息系统外部扩展系统接口;

令 系统软件间接口:

. 实现SCADA数据与OracI。数据库间的数据实时复制与备份接口;

. 实现自动化物流信息系统数据与其他一些标准数据间的相互读取与

写入.

. 信息系统的接口要依据烟厂信息化要求的格式实施.

. 信息系统取消与互联网直连，改为通过调制解调器拨号连接

2.4片烟配方库

片烟库流程

生产计划

片烟入库流程

WMS

入库清单

片烟库入库终端

按清单运送到入库站台

打印条码贴托盘

人工收理合格后

识别检测工位

人工整理 检翻通过

植侧不通过

多次整理仍 不合格 入库

叉车取出

图2.8片烟入库流程

29

生产计粼

片烟出库流程

wMS

入库清单

片烟出库指令

堆垛机取烟包

巷道出库缓冲栈道

辐送系统

夹抱机/烟包托盘分离

托盘 烟包

码盘机 开包机

制丝线

图2.9片烟出库流程

30

托盘流程 码盘机

大于6盘

无盘可用

图2.10 托盘流程

2.4.2主要功能

接受上层信息系统 (如总计划调度管理)下发的工作计划及各用户终端的工

作任务;根据货位分区管理和优化的入出库原则，选择最短出入库路径;全动态

实时显示各设备工作位置及运行状态，处理并报告出现的各种故障;对各类设备

可方便的进行调试及维护工作。

1系统管理

对登录本系统的用户的口令、身份进行管理，用户可利用此模块随时注销、

进入本系统。

2基础信息维护

基础信息维护包括下面七个子功能模块:

三、自动化物流控制系统设计

3.1.系统控制层总体设计方案

为了保证系统的质量可靠，技术先进，控制系统设计遵循以下原则:

. 全线控制系统稳定、可靠、先进;具有完善的手动/自动控制功能、工艺

参数设置调节功能、安全保护功能、操作简便的人机界面，易于维护操

作等。

. 设备控制层工艺流程合理、层次清楚，符合物流系统的生产及信息管理

要求。

. 控制系统采用集中控制与分散控制相结合的方式，既利于管理也便于现

场操作、安装、调试和维修。

. 器件选型严格，保证控制系统的高可靠性和安全性。

. 数据采集和管理功能完善，能满足企业管理者对生产过程实施更科学、

更有效、更规范的管理。

. 系统方案的实用性，在确定控制系统的总体方案时，在保证系统质量可

靠、技术先进的条件下，同时也兼顾方案的实用性，以减少用户的投资。

本控制系统我们采用罗克韦尔(Rockwell-AB)公司的Control Logix控制平台

并以DeviceNet现场总线21作为实时现场控制方案。

设备控制层以罗克韦尔(Rockwell-AB)公司的Control Logix控制平台及远程

PLC终端对现场设备的输入、输出信息进行采集和处理;控制层PLC以DeviceNet

总线与远程PLC连接，与管理系统采用工业以太网进行连接交换信息。

设备控制层电控由配电柜、主控制柜、现场检测器、现场总线模块22、现场操

作终端、条码扫描器、现场操作按钮、告警指示灯、执行机构驱动装置等设备组

成。

2]阳宪葱，现场总线技术及其应用.北京:清华大学出版社，2000u Fieldbus Foundation. Technical Overview.1996

需要调速的电机采用变频器控制;

一般电机采用馈电器或接触器控制;

3.5.电控设备配TE

主控制柜:主控制柜是用于安装PLC控制器的电控主柜，内部安装罗克韦

尔(Rockwell-AB)公司的Control Logix控制平台、DeviceNet网络模块、

直流电源模块等，承担设备的集中控制任务，通过以太网接口负责控制设

备与上位监控的通讯联络。通过DeviceNet网络负责管理远程I/O的控制模

块以及其他智能模块。

动力配电柜:本物流系统控制设备采用三级供电方式，即车间低压配电至

控制区的供电系统、系统控制区至现场控制控制箱的配电、现场控制箱至

设备电机的供电。系统设计为每一级供电的配送均采用保护开关对下一级

设备进行保护。配电柜按就近设备和适度配电的原则分片为设备供电，每

个柜内设一个主令开关、若干个给控制箱供电的空气开关，为就近设备提

供若干个执行元件、电机变频器、软启动器、接触器等元件的安装。(主控

制柜与动力配电柜可适当根据规模合并)

分布式UO控制箱:分布式I/0控制箱用于远程电机的控制和现场检测元件

等信号的录入，根据现场设备的布局和执行元件、信息采集元件的分布合

理布置分布式v0控制箱，控制箱与主控制柜通过DeviceNet网络连接，箱

内通常安装远程I/0模块、空气开关、电机馈电器等元器件。

现场操作员终端:操作员终端直接连接在以太网(或DeviceNet网)上，实

现现场对控制设备的分段监控及操作。可实现设备单机操作、自动控制、

故障诊断、故障报警、运行状态显示、物流信息查询、操作员登录管理等

功能。

条形码识读设备:条形码识读设备作为控制系统现场信息的主要采集设备，

在控制系统中根据条码的质量状态选用SICK公司 (或同类)的产品，

3.6.控制布局配f原则

集中原则，控制箱最好安装在所控制设备范围的中间位置;

可视性原则，控制箱安装的位置最好能看到全部所控设备，以便与操作、

维修和调试;

安全性原则，控制箱安装的位置最好是干燥、温低、静止的位置;

合理性原则，控制箱安装的布置最好实行分功能控制，在分时段作业时各

部分设备能够实现分区启动:

3. 7.布局实施方案中考虑

. 采用总控制柜与现场总线结合的控制方式:

. 以三个物流库为基本控制主体;

. 根据不同的作业时段对不同的楼层进行分散式的相对集中的控制 (可实现

在无人工作区域控制系统及设备处于关机状态，有利于人员及设备的安

全);

. 控制系统分布详见下图:

分为:

片烟库控制系统

成品库控制系统(1) (2)

辅料配盘入库控制系统

辅料出库控制系统

四、自动配方库、辅料平衡库、成品库业务需求计算

4.1.自动配方库出库MN

年卷烟生产量50万大箱，年工作日265天，出库工作时间16小时。每批最

大投料为6400=200=32包，烟包重量200kgo

每天需出库的最大烟叶包数量:制丝线每天最大投料批次为15=〔(60+20)

=601 +1=12. 25次，取12批。两批投料间的平均间隔为20分钟。系统每天的最

大出库烟包数量为32 X 12=384盘。

最大的出库烟包托盘数为32个托盘/小时。

最大出库空托盘数为:55托盘/小时二6-32=6=4揉托盘/小时(出库烟包分

离出的空托盘首先满足入库的空托盘需求)。

最大的出库托盘数为32+4=36盘/小时。

4,2.自动配方库入库流f

年卷烟生产量50万大箱，年工作日265天，入库工作时间7小时。设定最

大入库量与最大出库量相等。

每天要求的最大入库量为384盘，384+了=55盘/小时，空托盘入库量为32

=6=5. 3盘/小时。但由于空托盘首先满足入库烟包的需求，且最大入库效率远

大出库效率，所以在入库时不应有空托盘回库。最大入库量为55盘/小时。

4.3.辅料平衡库出库流f

年卷烟生产量50万大箱，年工作日265天，出库工作时间22小时。

辅料主要耗用设备:

①卷接机组 ZJ17 (PROTOS 70) 11组 7000支/分

DL-S (LOGA改) 5组 7000支/分

②包装机组 ZB25 (GDX1) 7组 400包/分

ZB45 (GDX2) 5组 400包/分

BE 4组 400包/分

③装封箱机 YPII (52000) 4台 4件/分

④成型机 KDF2 6组 3300支/分

表4.1 每日生产所需最大辅材盘数

序号 设备名称 设备数量 辅材种类单台设备每日所需盘数

合计盘数 备注

1·成型机 6

成型纸 }} ’ 1l} 6.01}丝束 6.81} 40.8

2

卷接包机 组

16

盘纸、水松纸 }} 2.9}} 46.4一}

3 :猖箔、透明、垃线、舌头纸4.48}} 49.3一}软盒((11台)4.711} 23.6一}硬盒(5台)

4 小盒、条盒4.661} 51.3软盒7.76 38.8硬盒

5}}装箱机 4 一}纸箱 }} 36.96 147.81}6 合计 一} }} }} 403.9

成型机(6台):

成型纸每台成型机每日各1托盘 6台成型机X1托盘二6托盘

丝束包每台成型机每日各6.8盘 6台成型机X6.8托盘=40.8托盘

卷接包机:(16台)

盘纸积水松纸

每台机组每日2.9盘X16台=46.4盘

铝箔、透明、拉线、舌头纸

每台机组每日4.48盘X11台++4.71盘X5台=72.9盘

小盒、条盒

每台机组每日4.66盘Xil台++7.76盘X5台二90.1盘

装箱机:(4台)

纸箱 (按16台卷接包机组产量计算) 每日147.8盘

合计: 403.9盘

根据各机台耗材产量计算平均每小时送辅料:404=22=18. 32盘/小时。

每日有一半的机台更换品种，需更换53个托盘。53=22=2. 41盘/小时.

每小时平均出库辅料托盘为18.32盘/小时++2.41盘/小时=20.73盘/小时。

考虑到辅料托盘出库的不平衡性，设定出库高峰系数1.3，则每小时出库辅料托

盘为20.73盘/小时X 1. 3=26. 95盘/小时。如遇到机台更换品牌、假日后上班等

需集中出库的任务时，信息系统将根据出库优先，暂停堆垛机的入库作业。堆垛

机的作业量将不会大于目前计算得出入库量。

机台更换品牌:设定半小时更换四台卷接包机和一台装封箱机的的辅料托

盘。其中15分钟将13个辅料托盘送到机台，并将13个剩余辅料托盘送回零料

间。即出库 13X4=52托盘/小时。同时其他的机台尚需辅料托盘，18.32盘/小

时X 3/4=13. 74盘/小时。入库的空托盘为13.74/8=1.72盘/小时。

出库的空托盘攘为404=7=8=7. 20托盘/小时。

提前供料:

由AGV小车用一小时集中送58盘辅料到各机台。辅料托盘需以相同速度出

库。

4.4.辅料平衡库入库流f

年卷烟生产量50万大箱，年工作日265天，入库工作时间7小时。根据各

机台耗材产量计算每天最大配盘辅料404盘。设定最大入库量与最大出库量相

同，则每小时入库的辅料托盘为404=7=57.57托盘/小时.入库的空托盘为18.36

盘=8 X 1. 3=2. 98盘/小时(空托盘按8个托盘为一攘计算)。

4.5成品库入库流，

年卷烟生产量50万大箱，年工作日265天，入库工作时间22小时。

平均日产量1887大箱，合9435件(5件X 1887大箱=9435件)。24烟箱码

放1托盘。平均每天码放500000 X 5 : 265=24=393盘，平均每小时码放393-!-

22=18盘。

空托盘平均入库效率:空托盘入库量为实托盘出库量的10%a

即56. 2=10=5. 6盘/小时。

高峰产量:16台卷接包机的最高产量为7000支/分X60分X16台+20支二

10盒=50条=672件/小时(16台卷接包机全部生产)。码放672=24=28盘/小时。

空托盘最高入库效率:(按 16台卷接包机最大产量时入、出库平衡)即88

盘/小时=10=8. 8盘/小时。在有入库作业时，出库成品烟箱分离出的空托盘首

先满足入库的空托盘需求，则空托盘最高入库效率为8.8盘/小时一2.8盘/小时

=6盘/小时。

4.6.成品库出库流f

a.平均出库量

实托盘平均出库效率:500000大箱X5件=24 : 265=7小时=56.2盘/小时

空托盘平均出库效率:空托盘出库量为实托盘入库量的10%e

即18=10=1. 8盘/小时

b. 16台卷接包机最大产量时入、出库平衡

实托盘平均出库效率:7000支/分X60分X16台=20支=10盒二50条+24

X22小时分7小时二28盘/小时X22小时=7小时二88盘/小时

空托盘最大出库效率:空托盘出库量为实托盘入库量的10%，即28=10=2. 8

盘/小时。在有出库作业时，入库所需空托盘优先由出库的成品烟箱拆垛后的空

托盘补充。

五、自动化物流系统工艺设备出、入库能力

计算书

5.1.堆垛机出、入库能力计算

5.1.1自动配方库

1堆垛机技术参数及立体库结构特点2，

堆垛机采用单伸单载货台形式，一次只能出入库一个物料托盘。

(1)堆垛机基本数据 (依据SWISSLOG公司堆垛机)

I)行走速度:Vx=2. 5m/s，加速度 a=0. 5m/s2

2)提升速度:Vy=0.7m/s，加速度 a=O. 5m/s'

(2)货架基本数据

货架采用横梁式货架结构形式，6排13列19层，每列三个货位.

每列间距:3020mm，非消防层每层间距:1125mm，消防层每层间距:1200mm,

货架总长度:39360mm，货架总高度:22750mm,

托盘外形尺寸:800mmX 1200mmX 150mma

烟包托盘外形尺寸:880mm X 1250mm X 900mm，重量300公斤。

(3)设计依据:

堆垛机出、入库的能力计算依据欧洲FEM9. 851《有轨巷道堆垛起重机基本

参数 循环时间》标准进行计算。

za European Material Handling Standand: FEM9.512.1997

2堆垛机利用率计算2月

放货单循环:T1=69.6s Pstn--Pl/P2(平均)

取货单循环:T2=71.4s PI/P2(平均)---Dstn

双循环:T3=115. 2s Pstn--P1--P2--Dstn

能力计算

平均单一作业循环能力计算:

M1=3600/(T l X 55/91+ T2 X 36/91) =51.2盘/小时

平均复合作业循环能力计算:

M1=7200/T3=62.5盘/小时

综合评估:

取单一作业循环所占概率为:n 1=80%，复合作业循环所占概率为:r11=20%0

则堆垛机最大出入库能力为:

M=51. 2 X 0. 8+62. 5 x 0. 2=53. 46盘/小时

堆垛机利用率二91/3=53. 46 X 100%=56. 74%

5.1.2辅料平衡库

1堆垛机技术参数及立体库结构特点:

堆垛机采用单伸单载货台形式，一次只能出入库一个物料托盘。

(1)堆垛机基本数据 (依据SW工SSLOG公司堆垛机)

1)行走速度:Vx=2.5m/s，加速度 a=0. 5m/s'

2)提升速度:Vy=O. 7m/s，加速度 a=0. 5m/s2

(2)货架基本数据

货架采用横梁式货架结构形式，6排24列11层，每列两个货位.

每列间距:2500mm，每层间距:1500mm，货架总长度:60100mm,货架总高

17750mmo

托盘外形尺寸:1000mm X 1200mm X 150mm

膨2)

Z0 European Material Handling Standand: FEM9.311.1997

3)实托盘外形尺寸:1100mm*1400mm*1200mm，重量600公斤。

(3)设计依据:

堆垛机出、入库的能力计算依据欧洲FEM9. 851《有轨巷道堆垛起重机基本

参数 循环时间》标准进行计算。

2堆垛机利用率计算

放货单循环:T1=71.Os Pstn~一P1/P2(平均)

取货单循环:T2=65.5s P1/P2(平均)---Dstn

双循环:T3=131. Os Pstn--P1--P2--Dstn-- Pstn

能力计算

平均单一作业循环能力计算:

M1=3600/(TlX61/134+ T2X73/134) =52.9盘/小时

平均复合作业循环能力计算:

M1=7200/T3=55.0盘/小时

综合评估:

取单一作业循环所占概率为

则堆垛机最大出入库能力为

:n 1=80%，复合作业循环所占概率为:n 1=20%0

M=52. 9 X 0. 8+55. 0 X 0. 2=53. 32盘/小时

堆垛机利用率二134/3 : 53. 32 X 100%=83. 77%

5.1.3成品库

1堆垛机技术参数及立体库结构特点

堆垛机采用双伸单载货台形式，一次只能出、入库一个物料托盘。

(1)堆垛机基本数据 (依据SW工SSLOG公司堆垛机)

1)行走速度:Vx=2. 5耐s，加速度a=O. 5m/s'

2)提升速度:Vy=O. 7m/s，加速度a=0. 5m/s'

(2)货架基本数据

货架采用横梁式货架结构形式，16排23列6层，每列两个货位.

每列间距:2490mm，每层间距:2100mm,货架总长度:57360mm,货架总高

83

度:13775m.

托盘外形尺寸:1000mm X 1200mm X 150mmo

烟箱托盘外形尺寸:1100mm X 1300mm X 1600mm，重量600公斤。

<3)设计依据:

堆垛机出、入库的能力计算依据欧洲FEM9. 851《有轨巷道堆垛起重机基本

参数 循环时间》标准进行计算。

2堆垛机利用率计算

放货单循环:T1=69.3s Pstn----P1/P2(平均)

取货单循环:T2=71.1s P1/P2(平均)----Dstn

双循环:T3=121.3s Pstn--P1--P2-Dstn

能力计算

平均单一作业循环能力计算:

M1=3600/(Tlx34/122+ T2X88/122)=51. 0盘/小时

平均复合作业循环能力计算:

Ml=7200/T3=59.4盘/小时

综合评估:

取单一作业循环所占概率为

则堆垛机最大出入库能力为

:q 1=80%，复合作业循环所占概率为:ri 1=20%a

M=51. 0 X 0. 8+59. 4 X 0. 2=52. 68盘/小时

堆垛机利用率=122/3=52. 68 X 100%=77. 20%

5.2.往主式穿梭车翰送能力计算25

Zs European Material Handling Standand: FEM9.222.1997

5.2. 1基本参数及公式推导

1穿梭车基本参数(依据我公司产品)

走行速度V为2m/s，输送速度V，为0. 24 m/s，走行加速度0. 5m/s'，接近

站台低速运行速度为0. lm/s，低速走行时间is为3s，完成一个单循环任务

响应时间t2取is。每个托盘输送距离L为1500mmo

2公式推导

穿梭车接、送料时间 (一个循环，即装载和卸载的过程所需时间，包括响

应时间):

S1=Vlt1 t1=S1/Vl

t 1=2L/V1+t2=2 X 1. 5/0.24+1=13. 5

由上述参数可以导出穿梭车在两点间的运行时间公式为:

a.穿梭车能从零速度加速到最高速度运行后，再减速到零所需时间的公式:

S=Vt3 (t3是穿梭车以最高速度匀速运行的时间)

a=V八4 (t4是穿梭车速度从零加速到最高速度的时间)

V2=2aS2 (S2是穿梭车速度从零加速到最高速度的距离)

S2=V2/2a=22/ (2 X 0. 5) =4m

根据上述参数可以得出穿梭车从零速度加速到最高速度再减速到零所运行

的最短距离，包括3秒钟低速运行距离为:

2X4+3X0.1=8.3m

超过8. 3m的距离，穿梭车在两点间的运行时间t为:

t=t 3+t4+t5= (S-8. 3) /V+2V/a+3= (S-8. 3) /2+11(两点I'o7距离)8. 3m，式中

2V/a+3是穿梭车从零速度加速到最高速度再减速到到零所运行的最短时间

和3秒钟低速运行时间)

b.穿梭车不能从零速度加速到最高速度，即减速到零所需时间t7的公式:

‘6，一2S,

t6分别是匀加、减速的时间，两个时间相等;低速运行段长0.3米，运行

时间为3秒。

S 一0.3

t,=2t6 +3=2,1— +3=2V2(S一0.3)+3』_.、____ 、 a (m点hi距 ,% +i. 3m，双 甲

S-0. 3=2S3)

下面计算中，将两点距离带入上式中算出穿梭车单程走行时间t,

循环作业时间T=2Tl+tl=2 T1+13.5 (T1是t或t7, t1是接、送料和完成一

个单循环任务响应时时间)

单循环作业能力M1=3600/T

5.2.2辅料平衡库一层

图5. 1辅料库出、入库 辅料平衡库一层出、入库流量:辅料托盘出库平均为17.55盘/小时，剩余

辅料回库平均为1.6盘/小时，提前供料辅料托盘出库为60盘/小时。堆垛机出库站台1, 4, 5出库频率相同，入库站台2, 3, 6入库频率相出库站台4的托盘只进入输送机7，出库站台5的托盘只进入输送机8，分配穿梭车单循环作业时能力计算:

表 5.1能力计登

物流流向 运行站间

距离(m)

单循环作业能力(PL/h)

22-34一67-67

1-7-71-8 2止379.04

单程走行时间(S)

10.52

循环作业时间(S) 34.54

序

号一1

11. 37

104.99.

n们

-八妇

n钊

一n钊

4-7

5-8

9-2

9-3

9-6

266.艺66.

n乙

一nj

9.04了.37

11.37

10.52

36.24

13.50

13.50

36.24

34.54

13.50

99.34

104.22

266.67

d通一二d

民U

-口了

根据各段出、入库流量，可计算出穿梭车的输送能力为:1)选提前供料时出库效率为58盘/小时，此时没有入库辅料。 Ml=(104. 22+99. 34) /3+266. 67x2/3=245. 63盘/小时 利用率:58/245. 63X 100%=23. 61%

2)更换品种时出、入库效率为67.46盘/小时，其中出库为65. 74盘/小时，入库为1.72盘/小时。

M2=(104.22+99.34) /2 X 65.74/67.46 - 3+266.67 X 65.74/67.46 X 2/3+(99. 34+104. 22+266. 67) /3 X 1. 72/67. 46=210. 31盘/小时

利用率:67.46/210.31 X 100%=32.08%

5.2.3自动配方库

一日一3 PF-9-2

曰十

日日日﹂甲日卜日日日日﹂甲日日

目

间

邵卿圣

书不仁十

一

一川·寸·匕a

P厂一〕

二门

巴1匕几

月竹

‘分.

炭

刹剑们囚刊11.一饭

洲吉·﹄d

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叽一一﹂d

PF-10-2

PF-8-4

仆昨改汗下曰比断、

络李

卜区拭曰

曰川回一

叮翩11111干俩11.11:日日川俩日川

图5.2配方库出、入库

自动配方库出、入库流量:烟包托盘出库高峰为32盘/小时，空托盘出库4

擦托盘/小时。烟包托盘入库量为55盘/小时。烟包出库后，分离出的空托盘被

运到入库线其流量为32/6=5. 3盘/小时。堆垛机入库站台1, 3托盘入库频率相

同，出库站台2, 4托盘出库频率相同。分配穿梭车单循环作业时能力计算:

表5.2能力计算

序

号

物流流向 运行站间

距离(。)

单程走行时间(s)

循环作业时间(s)

单循环作业能力(PL/h)

1 2-5 7.32 10.49 34.49 104.38

2 2-7 11.42 12.56 38.62 93.22

3 4-5 3 7.65 28.80 125.02

4 4-7 7. 1 10.38 34.25 105.11

5 5-9 7.91 10.80 35.11 102.55

6 6-9 9.71 11.71 36.91 97.53

7 8-1 0 0 13.50 266.67

8 8-3 4.32 8.67 30.84 116.72

9 10-1 4.32 8.67 30.84 116.72

10 10-3 0 0 13.50 266.67

根据各段出、入库流量，可计算出穿梭车的输送能力为:

M1=(104.38+125.02)/2 x 4/96.3+(93.22+105.11)/2

32/96.3+(266.67+116.72)/2 X 55/96.3+97.53

5. 3/96. 3+102. 55 X 4/96. 3=156. 83盘/小时

利用率:96. 3/156. 83 X 100%=61. 40%.

5.2.4成品库一层

A!布

洽只认洲

日洲曰日一

价!干川火少

伟卜扳

一小

﹄斗个卜

肠川翻十川门︺

丫

沛

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日.扮

纲\州洲尸仁

斗以川一

价科翩

一一日囚一

国阻 汗一哥暇川仁阴川

以俐间附洲邑冈

图5.3成品库出、入库

成品库出、入库流量:16台卷接包机的最高产量为672件/小时。码放672 : 24=28

盘/小时。

入、出库平衡实托盘平均出库效率:28盘/小时X22小时=7小时=88盘/

小时。

出库烟箱拆盘后的空托盘最高入库效率为6 托盘/小时。同时给入库线送

去2.8振托盘/小时空托盘。

堆垛机入库站台1, 4, 6, 8入库频率相同。分配穿梭车单循环作业时能力

计算:

表5.3

序

号

物流流向 运行站间

距离(m)

单程走行

时间(s)

循环作业

时间(s)

单循环作业

能力(PL/h)1 9-1 0 0 13.5 266.67

2 9-4 10.02 11.86 37.22 96.72

3 9-6 18.24 15.97 45.44 79.23

4 9-8 25.46 19.58 52.66 68.36

5 9-12 20. 15 16.93 47.35 76.03

6 10-1 14.84 14.27 42.04 85.63

7 10-4 4.82 9.01 31.53 114. 19

8 10-6 3.4 7.98 29.46 122.20

9 10-8 10. 62 12.16 37.82 95. 19

10 11一1 18.24 15.97 45.44 79.23

11 11-4 8.22 10.96 35.42 101.64

12 11-6 0 0 13.5 266.67

13 11-8 7.22 10.44 34.38 104.71

14 13-1 22.06 17.88 49.26 73.08

15 13-4 12.04 12.87 39.24 91.74

16 13-6 3.82 8.31 30. 11 119.55

17 13-8 3.4 7.98 29.46 122.20

18 14-1 25.46 19.58 52.66 68.36

19 14-4 15.44 14.57 42.64 84.43

20 14-6 7.22 10.44 34.38 104.71

21 14-8 0 0 13.5 266.67

根据各段出、入库流量，可计算出穿梭车的输送能力为:

M=(266.67+96.72+79.23+68.36)/4 X 6/36.8+76.03 X

2. 8/36. 8+1900. 20/16 X 28/36. 8=116. 98盘/小时

利用率:36. 8/116. 98 X 100%=31. 46%

5. 3. AGV系统IEJI计算

5. 3. 1 AGV系统配置计算

行进速度:84m/分

根据AGV线路运行表计算

取放货总数一SP: 62个

平均每次单向直线运距一MDDT:

平均每次往复直线运距-MRDT:

权重 (系统运行模拟系数)-R:

141. 5 m

283 m

1.43

5. 3. 2 AGV系统车辆数的确定

AGV单车完成一个循环作业所需时间:

283米X 1. 43=84米/分二4.82分/次

每台AGV/时可运送12.45个托盘

选6台AGV，每时可运送74.7个托盘

满足作业量最大时，要求60分钟为26台生产机组取放69.4次托盘。

注:具体实施以AGV厂商技术协议为准。

七、结论及对将来工作的思考

卷烟厂自动化生产物流系统设计与应用项目通过一年多的设计与实施，尽管

我和项目组的全体同志首次承揽行业外大型工程项目，遇到了很多技术难题和工

程困难，但由于项目研究开发方向、技术路线选择正确， 2003年底顺利通过初

验并投入使用，经过半年试运行，信息管理系统，仓储管理系统 (WMS)、控制系

统以及配方库、辅料库、成品库的工艺设备的功能和技术指标均达到了设计要求，

于2004年7月通过正式验收。

虽然项目顺利结束了，作为项目主要管理者和设计者体会很多，主要体会归

纳三点:首先是项目的管理水平有待提高，以前在行业内也承担过大型工程项目，

与此不同的是该项目加入了著名的国外设备、系统供应商，如ABB,AB,SWISSLOG,

NDC等，他们的项目规划、管理和实施方法使我们看到了差距。其次项目的规划

设计要充分考率到企业的管理模式和特点。项目与管理的充分结合不仅可以减化

工艺流程，缩短工期，减少投资规模，还会使系统运行更顺畅并发挥更大的效率

和效益。最后项目的标准化、模块化设计还需提高。尤其是特大型工程项目，标

准化、模块化的提高，可以提高系统稳定性、可靠性、简化工程实施、减少企业

备件数量、投产后降低企业运营成木。

八、参考文献:

1. Fieldbus Foundation. Foundation Specification: FF-800,FF-801,FF-816,FF-821,

FF-822, FF-880, FF-870, FF-940. 1996

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6. European Material Handling Standand: FEM9.311.1997

7. European Material Handling Standand: FEM9.512.1997

8. European Material Handling Standand: FEM9.222.1997

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11.胡道元.信息网络系统集成技术.北京:清华大学出版社，1996

12.吴功宜.计算机网络基础. 天津:南开大学出版社，1996

13.阳宪慧.CIMS网络系统的组成.化工自动化及仪表，1998, 25 (161)

14.樊明伟，彭炳忠.微型机网络技术及应用.四川大学出版社，1991

15.熊桂喜，王小虎.计算机网络.北京:清华大学出版社，2000

16. GBJI6-87 建筑设计防火规范

17. GB3811-83 起重机设计规范

18. ZBJ83015-89 有轨巷道式高层货架仓库设计规范

19. JB/T5323-91 立体仓库焊接式钢结构货架技术条件

20. JB5319.2-91 有轨巷道堆垛起重机安全规范

21. B/T7016-93 有轨巷道堆垛起重机技术条件

22. GBJ17-88 钢结构设计规范

23. EN 292 机械安全基本原理

24. GB8567-88 计算机软件产品开发文件编制指南:

25. GB/T12504-90 计算机软件质量保证计划规范:

26. GB/T12505-90 计算机软件配置管理计划规范

27. 0137HB/Z180-90计算机软件质量特性评价方法;

28. GB/T14079-93 计算机维护指南;

29. GB/T14393-93 计算机软件可靠性和可维护性，

30. GB/T13423-92工业控制用软件评定准则;

31. GB/T14085-93信息处理系统计算机系统配置图符号及约定:

GB9385-88计算机软件需求说明编制指南。

卷烟厂易地搬迁改造可研报告 200109 <X)-1-10

卷烟厂易地搬迁改造技术方案 2002年5月

卷烟厂易地搬迁改造技术协议 2002年7月0137HB/Z178-90

朱良同.建立现代大型烟草企业集团的思考.中国烟草2003年18期 p44-45

罗 毅.为全面实现二次创业翻番目标而奋斗.广西烟草.2004年1期p3-8

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现代物流

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39 张正义 领跑中国现代物流.物流技术与应用.2003年11月。 P35-41

40 门英伟.霍津海.计算机仿真技术在自动化物流系统中的应用，

物流技术与应用.2003年11月.P67一60

九、致 谢

2000年至今的在职申请工程硕士学位学习中，学校、研究生部、信息科学与

技术学院许多老师的言传身教，使我自然科学的基础更加稳固，科学的研究方发

得已加强，工程项目实施的技术路线更加明确，与此同时社会科学知识的补充，

提高了对科学的人生观、世界观和发展观的认识。在此首先要感谢导师董小国老

师，感谢他在计算机网络技术、物流仓储计算机管理系统 (WMS)和计算机网络

控制技术的指导和帮助，董老师科学严谨的学术作风，严以律己宽以待人的做人

态度给我留下很深的印象，成为我学习的榜样。其次我要感谢单位及领导对我的

信任，作为项目负责人之一，通过这样大规模的项目设计和实施，使我受益非浅‘

同时为邮政行业以外的大型工程项目的设计实施拓展了一条新路，在此我还要感

谢时良平教授、王士清教授级高工对我多年的指导和培养，感谢霍津海教授级高

工、李京欣高工、蔡宏高工及项目组的全体同志们，没有他们的参与、精心设计、

实施和通力配合，就不可能使项目如期俊工投产。最后感谢我的爱人减荣贵和所

有关心、支持和帮助过我的人，感谢大家对我学业的支持。

谢谢大家