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烟叶复烤智能化无人转运系统方案设计

摘要：随着复烤相关标准被纳入卷烟工艺规范的系统文件中，烟草行业对打叶复烤企业提出更高要求。本文结合行业背景对复烤企业存在的问题进行了概述，指出配方精度不足等问题，提出智慧化配方结合智能化无人转运系统的解决方案。并且，详细阐述了智能化无人转运系统的架构体系，包括功能区域、流程设计以及信息系统建设等，最后描述了预期效果以及结论与展望。本文的研究成果，对于推动烟草工业和物流领域的智能化发展具有重要意义，也为相关领域的进一步研究和应用提供了有益参考。

关键词：智能转运、自动导引运输车、烟叶复烤、数字化?

一、引言?

在国家烟草局2016年颁布的《卷烟工艺规范》中，首次将烟叶复烤的相关标准纳入其中，这标志着复烤的重要性进一步提升，同时对打叶复烤企业提出更高要求。满足下游工业企业客户对产品多样化，培育新质生产力的需求，同时提高物流效率、降低成本以及增强作业安全性，成为目前复烤企业的重要目标。

在此背景下，为提升复烤企业的成品片烟质量，本文提出“智慧化配方”的概念，将配方方案中的烟碱值量化，实现精准、动态按需配方。其中，“精确配方”即对每一框烟的烟碱值量化，提高配方系统精度，提高产品质量；“动态配方”即通过把握实际生产过程中的烟框在库状态，动态灵活地实现烟框转运，每个投料口能即时获取特定烟框。而作为一种智能化无人转运设备，自动导引小车（AutomatedGuidedVehicle，AGV）能够根据预设的路线和程序自主行驶，并完成物料的转运任务，为企业提供更加高效、灵活和安全的物流解决方案。因此，智慧化配方结合智能化无人转运系统，成为值得研究的一套解决方案。

本文通过对智慧化配方以及智能化无人转运系统的实际应用进行深入研究和分析，旨在为推动行业内的数字化转型和智能化发展提供有益的借鉴和指导，为企业在提升产品质量、提高物流效率、降低成本以及提高作业安全性方面提供实用的解决方案。

二、研究背景

1.智慧化配方

在新的时代，烟草行业对打叶复烤企业提出更高要求，需要种类更多样、质量更高、响应速度更快的原料以满足工业企业生产需求。打叶复烤企业目前对片烟成品质量的控制主要是通过原料的检验和挑选来实现[1]，其中对烟叶的挑选除了烟叶整选环节外，配方模块更是原料与产品之间的桥梁，烟叶混配是实现配方工艺目标的基础[2]，对卷烟质量起到至关重要的作用。目前打叶复烤企业在加工过程中存在配方模块等级数量多、等级比例差异大、铺叶台位不足、配料精度不高和劳动强度大等待改进之处[3]。另外成品片烟的烟碱含量均匀性直接影响卷烟烟气指标[4]，因此打造内在化学成分更加均匀一致的片烟产品，成为打叶复烤企业共同的目标[5]。

基于以上论述，配方模块在卷烟生产过程中的重要性高，实际加工过程中存在一定难度，引入智慧化配方是很有必要的。本文定义的“智慧化配方”即指利用先进的信息技术和数据分析手段，对复烤企业配方进行优化和管理的过程。对某批次烟叶加工过程中的配方进行严格把控，着重控制配方中的烟碱值配比。

2.铺叶摆把线前置环节现状与存在的问题

图1为烟叶复烤企业作业流程，主要包括原烟收储、烟叶整选、选后烟叶暂存、摆把备料、摆把投料、复烤加工以及片烟成品出入库等，图1中绿色框部分为智能化无人转运系统的作业环节，包含整选线下线、配方平库暂存、摆把备料、摆把投料以及空框布袋回收。其中，复烤加工环节又包括诸多环节，由于与本文内容相关性低，不做赘述。

图1?烟叶复烤企业作业流程图

以原烟收储作为流程起点，成品出库作为流程终点，将烟叶整选线下线、配方平库暂存以及摆把备料的三个环节定义为“铺叶摆把前置环节”，即图1红色虚线部分。一方面，摆把备料区作为缓冲环节，上游的烟叶整选为“推动式”生产，下游为“拉动式”生产。在同一批次内下游的烟叶复烤环节内的生产无法停止，否则被视为生产事故，而上游的烟叶整选环节效率较高，因此铺叶摆把前置环节稳定运行是保证正常生产的重要任务。

另一方面，复烤企业在制定排产计划时，对于某客户的烟叶，需要全部完成整选，得到每框烟叶的烟碱值后，再进行配方设计。如上文所述，通过对铺叶摆把前置环节内的物料调度，为实现智慧化配方打下基础。

然而，由于烟叶产地、品种、级别以及烟碱值等多种参数，同一批次内的烟叶种类众多，人工难以准确高效地实现烟叶调度。因此，探索成熟的自动化技术与复烤企业的适配性，是一项值得研究的课题。

（1）铺叶摆把线安全性低、配方精度低

目前，国内复烤企业大多采用人工进行铺叶摆把线投料，人工根据配方方案制定生产调度令，再由现场调度人员进行叉车调度实现烟框转运。配方精度较低，现场作业环境安全性低。前置的摆把备料区以及配方平库基本无库位管理，由人工为烟框分配巷道及货位。图2为国内某复烤企业人工投料模式下的铺叶摆把线，人员与叉车交互环节无安全防