细支烟与标准烟共线分拣模式的研究与应用

管忠 高钦乐 崔晓云 张国华/文

细支烟与标准烟共线分拣模式的研究与应用

管忠1高钦乐2崔晓云2张国华3/文

当前卷烟分拣和包装线主要是针对标准烟设计，在细支烟及其他异型卷烟的分拣方面存在不足。本文主要结合郑州卷烟配送中心的实践经验，对细支烟和标准烟的共线合单智能化包装系统进行了介绍：采用共线分拣的思路，改进分拣机，真空吸附输送，标准烟和细支烟组合堆垛，优化码垛，图像识别存档，最后热收缩膜包装。该项目利用原来设备，不增加占地面积，大大提高了细支烟的分拣效率，并可减轻劳动强度，减少差错，实现降本增效，极具示范效应和推广价值。

细支烟、异型烟、共线分拣、物流自动化、包装

近几年，异型烟产销量异军突起，细支烟占了其中绝大部分，为烟草行业税利持续增长作出很大贡献。在卷烟销量下滑背景下，开拓细支烟及其他异型卷烟市场是烟草行业增销量、保增长的关键所在。国家烟草专卖局已将异型烟，特别是细支烟的发展放到了非常重要的地位，提出要更加注重异型卷烟生产自动化、包装自动化、分拣自动化。

当前卷烟分拣和包装线主要是针对标准烟设计。而传统的卷烟分拣线在卷烟的分拣通道宽窄、打码及包装形制等方面和异型烟不同，无法对异型烟进行分拣。所以，异型烟的分拣已经成为烟草行业发展亟需解决的难题。各地都在探索细支烟分拣和包装的新思路，其中郑州卷烟配送中心的细支烟和标准烟的共线合单智能化包装系统的研制成功让人振奋，找到了一条以较小代价改造旧分拣线的成功路径。

一、关于细支烟分拣的模式研究

细支烟分拣无论从国际还是国内都属于新兴事物，其分拣方式理论上没有成熟的研究，实践中尚处于摸索阶段。

图1：机械手抓取式分拣

通过在EBSCO、Springer、Emerald三大外文数据库中用“abnormal smoking/ cigarette”、 “fine smoking/ cigarette”、“sorting”、“packing”等相关英文关键词进行匹配搜索，未发现有与本项目直接相关的文献资料。

与本项目最为接近的文献仅有一篇，即：细支烟、标准烟联合分拣系统。该文献涉及了能够对标准烟和细支烟进行联合分拣和裹膜包装，但不同的是，该文献对标准烟和细支烟的包装为独立形式。而本项目通过高速摄像机进行图像识别，经计算软件优化码垛垛型，实现细支烟和标准烟的共线包装，并针对细支烟设置真空吸附输送带，以实现对细支烟之间的间距定位、烟姿的保持等处理，与该文献所载内容大不相同。其它的一般相关文献主要侧重于细支烟、标准烟两用过滤嘴和激光打码设备的研究，与本项目无关。

二、细支烟分拣的传统方式

1.人工分拣

从全国来看，传统的异型烟分拣主要采取纯手工或电子标签辅助人工分拣、整理、包装的模式，但其劳动强度大、工作效率低。以郑州卷烟配送中心为例：一条分拣线需分拣人员23人，3000条/小时。为了完成分拣任务，需要员工加8小时夜班，也只能完成近40000条/天的分拣任务（考虑到访销时间，分拣线从下午才能开始工作）。因此，随着异型烟分拣任务量逐年剧增，人工投入大、分拣效率低、差错率高等瓶颈问题进一步凸显。

2.细支烟分拣线

有一些地方（比如沈阳）采用了细支烟单独的分拣线，这解决了细支烟分拣的问题，但也带来了新问题。卷烟零售户的订单里大多数是既有标准烟，也有细支烟，如果细支烟需单独分拣、单独包装，这就意味着大多数客户接到手里的订货是两个包，一包是标准烟，一包是细支烟。因没有实现合单，出现“两包装”问题，比起原来每次只有一个热缩包，极易带来差错，并给配送等诸环节带来麻烦。

3.机械手分拣

还有一些地方（比如西安和周口）把细支烟和标准烟分别用两条分拣线，最后合成一条线，用机械手分拣、堆垛，最后热缩膜包装。这不失为一种办法，实现了合单，解决了“两包装”问题。但目前机械手的工作效率只能做到3000条/小时，和与之相匹配的分拣线8000条/小时的分拣能力相比，效率低很多，不能满足实际工作需要，且机械手的造价不菲。见图1。

三、细支烟和标准烟共线分拣模式

面对现存种种问题，最直接的解决思路是把细支烟放在和标准烟一样的分拣线上实行共线分拣。可是这需要面对一系列问题：第一，细支烟条烟外包装薄而宽，原来普通的通道分拣机无法放入，需要改进分拣机。第二，细支烟跟标准烟的尺寸不同，如果用同样的分拣线，细支烟容易歪斜，烟姿不整，这需要调整。第三，原来标准烟打码方式是由上而下，这里行不通了。因为细支烟较薄，由上而下的打码方式会造成打码的位置和字体大小产生较大差异，不能接受。第四，因为细支烟条烟外包装宽，原来的5条一层的堆垛方式也不能实现。

所幸，这些问题在郑州卷烟配送中心科研团队的努力下，通过以下新措施得以解决。

图2：分拣机通道宽窄调整

图3：堆垛方式改进

1.改变立式分拣机通道宽窄

改变原来立式通道分拣机只能适应标准烟宽度的状况，选择几个通道进行加宽，使之适应细支烟。具体选择几个通道，取决于选择几个规格牌号的细支烟用该分拣机分拣。可以选择最畅销牌号的细支烟进行分拣，迅速解决大多数细支烟的分拣难题。今后，随着改造的普及，可以通过更多分拣机选择更多牌号细支烟。见图2。

2.真空吸附传送带调整烟姿

针对细支烟设置真空吸附输送带。在第一输送装置上设置真空吸附输送带，实现对经过真空吸附输送带的物品的间距定位、姿态保持，有效减少散乱、歪斜的几率，保持相邻条烟之间的间距。在第二输送装置上设置上下滑移装置，实现标准烟的速差输送，也可以实现细支烟的速差输送。

3.改变打码位置

利用第一输送装置与第二夹持输送装置之间的线速度不同使得细支烟或标准烟的间隙拉开，把标准烟打码从传送带的上部进行改为从传送带的下部进行。这样可避免因距离不一致，产生打码字体大小不一、位置不同的问题。

4.改变堆垛方式

采用自上而下翻板式自由落体堆垛模式，实现标准烟和细支烟的组合堆垛。程序设定上先堆传统标准烟，每层5包，后堆细支烟，每堆4包。这样组合后，它们的尺寸基本一致，经这样计算机优化码垛垛型后，再过热缩包装就没有问题了。然后将细支烟和标准烟通过高速摄像机进行图像识别，信息存档备用。最后，通过高速并联机器人实现细支烟和标准烟的共线合单热收缩膜包装。见图3。

三、应用效果

2017年8月1日，郑州卷烟配送中心细支烟和标准烟共线分拣改造完成。卷烟分拣效率由原来的3000条/时提高到8000/时，分拣效率提高了2.6倍。该分拣线节约人工20人，按月工资4300元/人月计算，预计年人工成本降低：20人×4300元/人月×12月=1032000元；硬件投入约55万元，比起投入细支烟的分拣线节省250万元左右。卷烟包装因使用热缩包，不再使用纸箱，包装成本也会下降。另外，新分拣线还带来工作质量提高，因为用计算机替代人工，所以分拣的出错率从3%降低到1%左右。

近年来，随着细支卷烟销量的成倍增长，各地都在探索细支烟分拣和包装的新思路。因为全国很多地方的卷烟分拣线与郑州配送中心有较大的相似性，因此该项目的成功极具推广价值。

本文来源于河南省郑州市烟草科技项目（编号：201701）

作者单位：1.河南工程学院；2.郑州烟草配送中心；3.河南省烟草专卖局。