条烟全品规分拣系统中包装机解决方案

摘要：在近年来消费细分化浪潮的推动下，异型烟发展速度较快，该部分也成为烟草商业配送中心分拣线分拣效率的拦路虎、短板项，在行业提质、增效、降本、减人的发展趋势下，全品规分拣线已成为分拣发展的发力点，而在分拣线中包装机也成为分拣线漏斗底，包装效率成为影响全品规分拣线分拣效率的关键因素，本文对全品规包装机技术发展进行了总结并创新性地提出了双订单双堆叠包装机技术，为提高全品规分拣线分拣效率夯实了基础。

关键词：异型烟、全品规自动包装

引言

在近年来消费细分化浪潮的推动下，卷烟消费也呈现多元化、个性化态势，一些符合市场消费潮流和产品创新方向的卷烟新品相继推出，它们在烟支尺寸上“一较长短”。细支卷烟率先出现爆发式增长，短支、爆珠、中支卷烟紧随其后，卷烟消费个性化需求不断提升，异型烟逐渐成为卷烟市场的有力角逐者。随着异型烟的销量逐年上升，品规不断丰富。异型烟分拣线较低的分拣效率、较大的劳动强度、较高的差错率成为制约烟草公司发展的瓶颈问题，提高异型烟分拣效率成为烟草公司的目标。很多烟草公司由于场地原因、投资限制不具备单独新增异型烟分拣线的条件，而全品规分拣线具有更高的柔性，高效的全品规分拣线势必成为分拣线的发展趋势。

研究高效的全品规分拣线，解决目前分拣线分拣效率的痛点，助推烟草公司实现高质量发展，已成为当务之急。而在分拣线工艺全流程环节中（见图1），包装机是烟草物流分拣设备的重要组成设备，是实现以零售户订单为单位完成卷烟产品分拣供应的关键，其主要作用是将各零售客户所需的已分拣好的条烟组合成型，并完成整体包装。采用热收缩膜包装效果直观、牢固，具有耐磨、防串货，适合不同规格条烟组合包装等优点，因此广泛应用在卷烟分拣包装领域。

图1分拣工艺流程

全品规包装机技术发展到现在可以按两个模式进行分类：一是按包装入口数量（可以实现一个入口到四个入口）；二是按单次可堆叠订单数量（即单订单堆叠和双订单堆叠）。

一、单入口全品规包装机

基本采用三种技术，其一是机械手或蜘蛛手抓取（见图2、图3），该类技术的包装堆叠能力在2000～3000条/小时，包装能力较低；其二是扫推技术（见图4），该类技术在纯异型烟时包装堆叠能力在3000～5000条/小时，如标、细条烟比例较大时可实现7000条/小时以上能力；其三是翻板堆叠技术（见图5），单台包装机纯异型烟可以实现5000条/小时以上的能力，如标、细条烟比例较大时可实现8000条/小时以上能力；这三种技术均可以实现一次堆叠一个订单，订单内部无需拆单，前两种模式的包装机适合异型烟分拣量少的配送中心，第三种包装方式能力高，适应性较好。

图2 单入口蜘蛛手码垛包装机构

图3 单入口机械手码垛包装机构

图4 单入口全品规双推包装机构

图5 单入口全品规翻板堆叠包装机构

二、双入口全品规包装机

双入口包装机（见图6），其中一个入口适应标、细、短、中支、类标条烟，多采用自动翻板堆叠技术（见图8），堆叠能力可达8000～11000条/小时，另外一个入口适应剩余条烟，多采用扫推技术（见图8），该类技术的包装堆叠能力在3000～5000条/小时，这两个入口（见图7）堆叠后的垛烟还需根据合包规则在包装机内部进行合垛，从而实现单包全品规包装；该种模式一次只能堆叠一个订单，但订单内部需拆成两个部分（第一部分是标、细、短、中支、类标条烟，第二部分是剩余条烟），这种拆单方式必然导致在分拣时单个订单内部必须增加一个订单间隔，降低了分拣效率；同时如两个入口的条烟量比例不均衡（最佳比例为第一部分:第二部分大于8:2以上，如比例低于7:3时即意味着扫推条烟数量过多，第一部分翻板堆叠需等待第二部分扫推作业，影响包装效率；第二部分比例越大，效率越慢），这也是目前该类包装机单台能力为8000～11000条/小时，平均每分钟出包数量约12包，效率无法进一步提升的原因。

图6 双入口全品规堆叠包装机俯视图

图7 双入口包装机入口

图8 双入口包装机堆叠结构

三、三入口全品规包装机

如图9所示的三入口全品规包装机常规包装模式是堆叠单订单模式，三个入口分配如下：第一个入口适应标、短、类标条烟，多采用自动翻板堆叠技术，堆叠能力可达9000～13000条/小时；第二个入口适应细、中支条烟，多采用自动翻板堆叠技术，堆叠能力可达7000～9000条/小时；第三个入口适应剩余条烟，多采用扫推技术，该类技术的包装堆叠能力在3000～5000条/小时。

三个入口的条烟各自堆叠好后再在包装机内部实现二次合垛，最终实现单包全品规包装，一次堆叠一个订单；但订单内部需拆成三个部分（第一部分是标、短、类标条烟，第二部分是细、中支条烟，第三部分是剩余条烟），这种拆单方式必然导致在分拣时形成单个订单内部必须增加两个订单间隔，降低了分拣效率；同时如三个入口的条烟量比例不均衡（最佳比例为第一部分:第二部分:第三部分大于6:3:1以上，第一部分量越大，包装堆叠效率越高；第三部分量越大即意味着扫推条烟数量过多，第一部分和第二部分翻板堆叠需等待第三部分扫推作业，影响包装效率），同时三入口由于故障等因素相互等待影响必然会影响上游的分拣效率，这也是目前该类包装机单台能力为10000～13000条/小时，每分钟出包数量约12包，效率较难进一步提升的原因。

通过对三入口包装机常规包装模式分析，为尽量减少对分拣线的影响，同时进一步提高包装效率，设计了三入口包装机的优化模式即双订单堆叠模式，第一个和第二个入口均适应标、短、细、中支条烟，第三个入口适应其它条烟；此模式单订单下标、短、细、中条烟无需分单，且第一个和第二个入口可以实现两个订单并行堆叠；为最大发挥包装效率，第三个入口的条烟需按第一个和第二个的垛烟顺序进行分拣，必然会将第三个入口的条烟订单顺序打乱（即A订单第一部分后B订单第二部分后再接A订单第二部分），结合一号工程后分拣实现较难；如第三个入口按正常订单顺序分拣，必然会存在第三入口的条烟码垛后等待第一个入口合垛时，虽然第二个入口的条烟码垛好，但需等待第一个入口和第三个入口合垛后才能和第三个入口后续的条烟进行合垛，从而影响包装效率。

图9 三入口全品规堆叠包装机俯视图

四、四入口全品规包装机

三入口包装机即使是采用双订单堆叠模式后，依然存在互相等待的影响、导致效率降低；正是针对这一问题，本文作者陈海军突破性地在沧州烟草公司提出了四入口双订单堆叠设计理念并已落地实施，即如图10所示的四入口全品规堆叠包装机正是为解决三入口包装机双订单堆叠模式下第三个入口的条烟顺序影响包装效率的问题，通过将三入口包装机的第三个入口拆分成两个入口，第1个和第3个入口组合，第2个和第4个入口组合（见图11），形成两组完全独立双订单堆叠模式，两套堆叠实现互不影响，从而发挥最大的包装效率，单台该型包装机可实现13000～20000条/小时甚至更高的包装能力；但由于入口较多，设备占地面积较大。

图10 四入口全品规堆叠包装机俯视图

图11  四入口全品规堆叠包装机入口

五、条烟包装模式的选择

条烟包装机是全品规分拣线的一个核心环节，如何选择包装机也就成为一个重要课题。效率高、占地面积少、结构简单、通用性强，这些优点是侧重某一点还是全盘兼顾？

通过对上述四种包装模式进行分析可知，目前现有四种全品规包装机要么能力低（如第一种模式），要么需拆单，影响分拣及包装效率（如第二、第三种模式），要么效率较高但单台设备占地面积较大；针对上述问题，吸取现有全品规包装机的经验，为保证分拣能力则订单内部尽量不拆单，通过订单数据优化，同时充分吸收传统包装机的翻板堆叠优势，在石家庄烟草公司技改项目中创新性地采用单台全品规包装机配置两入口且每个入口均可实现全品规条烟的翻板堆叠机构（见图12），布局简洁，可以同时对两个订单进行堆叠作业；既解决传统包装机处理堆叠口数量不够、只能堆叠一个订单，堆叠能力不足的问题，又解决堆叠能力提高的同时占地面积过大的问题；单台包装机包装效率15～18包/分钟。

图12双入口双订单全品规堆叠包装机俯视