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煙草行業(yè)作為國(guó)家實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要支柱，其倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)中普遍采用大面積的貫通式貨架存儲(chǔ)醇化庫(kù)，但長(zhǎng)期面臨人工成本高昂、安全風(fēng)險(xiǎn)突出、數(shù)據(jù)追溯難及質(zhì)量控制難等挑戰(zhàn)。本文以某煙廠(chǎng)倉(cāng)庫(kù)的貫通式貨架AGV系統(tǒng)建設(shè)為案例，深入解析其關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行流程，旨在為煙草行業(yè)的智能化倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)提供實(shí)踐參考與策略建議。

周鑫卓1 彭海2 袁正1 周范軍2 張芝宏2 李暢1

1安徽合力宇鋒智能科技有限公司

2湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司常德卷煙廠(chǎng)

煙草行業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)正經(jīng)歷從傳統(tǒng)模式向智能化、綠色化和高效化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段。當(dāng)前，頭部煙草企業(yè)在成品分揀與配送環(huán)節(jié)已廣泛應(yīng)用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、AGV無(wú)人搬運(yùn)車(chē)等，但原煙存儲(chǔ)仍存在顯著短板，一些卷煙廠(chǎng)采用大面積的貫通式貨架密集存儲(chǔ)原煙，依賴(lài)人工叉車(chē)完成出入庫(kù)作業(yè)，面臨人工依賴(lài)高、安全隱患大等問(wèn)題，亟需通過(guò)AGV等自動(dòng)化設(shè)備來(lái)推動(dòng)原煙存儲(chǔ)環(huán)節(jié)的智能化與綠色化升級(jí)。

項(xiàng)目背景

01

近年來(lái)，貫通式貨架因其高空間利用率和高儲(chǔ)存密度等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境中。某煙廠(chǎng)原煙采用大面積的貫通式貨架倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)，隨著行業(yè)發(fā)展，在倉(cāng)儲(chǔ)物流運(yùn)作方面面臨著招工難、人工成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)高、數(shù)據(jù)追溯難等問(wèn)題，具體如下：

人工成本高：當(dāng)前采用人工駕駛叉車(chē)完成入庫(kù)、出庫(kù)、空托盤(pán)回收與堆疊等操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

安全風(fēng)險(xiǎn)高：貫通式貨架內(nèi)視野較差，高空作業(yè)頻繁，重載搬運(yùn)存在較大的安全隱患。

數(shù)據(jù)管理難：缺乏自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)對(duì)接，庫(kù)存準(zhǔn)確性、批次追溯性難以保障。

質(zhì)量控制難：人工叉車(chē)在貫通式貨架內(nèi)作業(yè)時(shí)，因無(wú)法看到高處，存在損壞貨物的風(fēng)險(xiǎn)；叉車(chē)操作人員通常讓托盤(pán)貼著貫通式貨架軌道行駛，摩擦掉落的油漆等存在污染底層原煙的風(fēng)險(xiǎn)，引起質(zhì)量事故。

以安徽合力宇鋒為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)，較早地引進(jìn)了科爾摩根NDC控制系統(tǒng)，并自主開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)，適配各類(lèi)叉車(chē)AGV，適用于各行各業(yè)不同的作業(yè)場(chǎng)景；重點(diǎn)圍繞貫通式貨架出入庫(kù)場(chǎng)景進(jìn)行了多年的研究與測(cè)試，積累起豐富的經(jīng)驗(yàn)，率先在貫通式貨架場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)物料高效自動(dòng)出入庫(kù)的功能。

解決方案與運(yùn)行流程

02

為解決貫通式貨架倉(cāng)儲(chǔ)物流存在的人工依賴(lài)高、管理粗放等痛點(diǎn)，某煙廠(chǎng)提出以下核心訴求：以AGV叉車(chē)替代人工前移式叉車(chē)，實(shí)現(xiàn)原煙自動(dòng)出入庫(kù)；同時(shí)，通過(guò)部署倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（WMS），實(shí)現(xiàn)入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存、庫(kù)位及物料信息的全流程數(shù)字化與可視化管理，提升倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)精度與運(yùn)營(yíng)效率。具體解決方案如下：

1.庫(kù)位布局系統(tǒng)構(gòu)成

圖1展示了庫(kù)位總體布局，功能區(qū)規(guī)劃包括AGV接駁位A、貫通式貨架區(qū)域B、托盤(pán)拆托位C、托盤(pán)堆疊位D。其中，接駁位A主要是由抱夾叉車(chē)放置物料，地面設(shè)置可折疊限位器；托盤(pán)拆托位C為通風(fēng)巷道口一層庫(kù)位；托盤(pán)堆疊位D為通風(fēng)巷道口一層庫(kù)位；貨架區(qū)域B為貫通式貨架內(nèi)物料和空托盤(pán)存放的區(qū)域。

圖1 庫(kù)位總體布局圖

2.出入庫(kù)搬運(yùn)流程

（1）入庫(kù)搬運(yùn)流程

人工錄入物料種類(lèi)、數(shù)量等信息并下發(fā)入庫(kù)任務(wù)；WMS系統(tǒng)判斷拆托位C處有無(wú)托盤(pán)，若有則下發(fā)空托配送任務(wù)，調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度CPD平衡重式AGV將托盤(pán)搬運(yùn)至接駁位A處；若無(wú)則下發(fā)補(bǔ)空托盤(pán)組任務(wù)，調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度CQD前移式AGV從貨架區(qū)域B搬運(yùn)空托盤(pán)組至拆托位C處，再由CPD平衡重式AGV搬運(yùn)空托至接駁位A處。

圖2 入庫(kù)流程圖

人工駕駛抱夾叉車(chē)將經(jīng)過(guò)RFID檢測(cè)后的物料放在接駁位空托盤(pán)上并觸發(fā)上架任務(wù)，WMS系統(tǒng)基于同一巷道儲(chǔ)存同一種批次物料原則分配庫(kù)位，下發(fā)入庫(kù)任務(wù)，調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度CQD前移式AGV搬運(yùn)物料上架，完成任務(wù)后報(bào)工，WMS系統(tǒng)更新庫(kù)位信息。入庫(kù)相關(guān)流程圖，如圖2所示。

（2）出庫(kù)搬運(yùn)流程

出庫(kù)時(shí)，人工錄入物料信息、數(shù)量等觸發(fā)出庫(kù)任務(wù)；WMS系統(tǒng)生成物料搬運(yùn)任務(wù)，調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度CQD前移式AGV將物料從貨架區(qū)域搬運(yùn)至接駁位A處。

圖3 出庫(kù)流程圖

人工駕駛抱夾叉車(chē)取走接駁位A處物料并觸發(fā)空托盤(pán)回收任務(wù)，WMS生成空托盤(pán)搬運(yùn)任務(wù)，CPD平衡重AGV搬運(yùn)空托至堆疊位D處，當(dāng)堆疊位D處托盤(pán)數(shù)量滿(mǎn)10個(gè)后，WMS系統(tǒng)下發(fā)空托組上架任務(wù)，調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度CQD前移式AGV搬運(yùn)空托組入庫(kù)。出庫(kù)相關(guān)流程圖，如圖3所示。

3.設(shè)備清單（見(jiàn)表1）

表1 設(shè)備清單

4.AGV車(chē)輛

（1）功能

根據(jù)AGV調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)的任務(wù)進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)，AGV車(chē)輛是自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)的執(zhí)行設(shè)備。

（2）技術(shù)參數(shù)（見(jiàn)表2）

表2 技術(shù)參數(shù)

5.AGV調(diào)度系統(tǒng)

調(diào)度系統(tǒng)是介于WMS系統(tǒng)與車(chē)輛設(shè)備的中控系統(tǒng)。接收WMS系統(tǒng)的任務(wù)，選擇合適的車(chē)輛，對(duì)車(chē)輛行駛路徑進(jìn)行規(guī)劃，并控制車(chē)輛執(zhí)行相關(guān)指令，實(shí)現(xiàn)AGV的搬運(yùn)。調(diào)度系統(tǒng)操作界面，見(jiàn)圖4。

圖4 調(diào)度系統(tǒng)操作界面

項(xiàng)目亮點(diǎn)

03

1.貫通式貨架AGV選型

結(jié)合貫通式貨架窄通道高舉升的應(yīng)用特點(diǎn)，該項(xiàng)目選擇前移式叉車(chē)AGV和全向平衡重AGV來(lái)作業(yè)。其中，圖5為前移式叉車(chē)AGV（CQD），該車(chē)型具備重載高舉升作業(yè)的特點(diǎn)，最大舉升高度通常可達(dá)8.5米以上；圖6為全向平衡重叉車(chē)AGV（CPD），該車(chē)型具備橫移、直行、斜行等任意方向作業(yè)的能力，通道適應(yīng)性較強(qiáng)。

圖5 前移式叉車(chē)AGV

圖6 全向平衡重AGV

2.貫通式貨架巷道內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)

AGV導(dǎo)航方式通常采用激光、視覺(jué)、二維碼或磁釘導(dǎo)航，因貫通式貨架通道狹窄且視野較差，傳統(tǒng)的激光和視覺(jué)導(dǎo)航無(wú)法滿(mǎn)足要求，通常采用激光與二維碼或磁釘相結(jié)合的混合導(dǎo)航方式，來(lái)滿(mǎn)足貫通式貨架長(zhǎng)巷道作業(yè)的特點(diǎn)；圖7展示了AGV在貫通式貨架內(nèi)作業(yè)的情況，巷道外采用激光導(dǎo)航，巷道內(nèi)輔助以磁釘或二維碼導(dǎo)航的方式，有效解決貫通式貨架密集庫(kù)內(nèi)的導(dǎo)航問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)精確定位和穩(wěn)定地運(yùn)行。

圖7 AGV在貫通式貨架巷道內(nèi)運(yùn)行

3.貫通式貨架巷道內(nèi)網(wǎng)絡(luò)解決方案

在密集的貫通式貨架內(nèi)部，貨物的密集存儲(chǔ)會(huì)階段性的造成網(wǎng)絡(luò)衰減，對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)遮擋嚴(yán)重，影響AGV系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為解決無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋難的問(wèn)題，特引入一種無(wú)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式，AGV進(jìn)入巷道內(nèi)啟用無(wú)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式，車(chē)輛按照規(guī)劃的路徑執(zhí)行取放貨作業(yè)，任務(wù)完成后退出貫通式貨架后再與倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)建立通信，上報(bào)車(chē)輛當(dāng)前的位置和任務(wù)完成的情況，通過(guò)該方式可以解決在高密度的貫通式貨架環(huán)境下無(wú)線(xiàn)信號(hào)衰減嚴(yán)重的問(wèn)題。

4.物料識(shí)別技術(shù)

在貫通式貨架（如重力式貨架、駛?cè)胧截浖埽┑雀呙芏却鎯?chǔ)場(chǎng)景中，物料識(shí)別的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性至關(guān)重要。傳統(tǒng)使用條碼進(jìn)行識(shí)別的方式存在人工干預(yù)多、易磨損、識(shí)別效率低等痛點(diǎn)。RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)作為新一代自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具備非接觸識(shí)別、可批量讀取、可重復(fù)寫(xiě)入、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境等優(yōu)勢(shì)，非常適合用于貫通式貨架的物料識(shí)別與管理。RFID系統(tǒng)的組成部分，見(jiàn)圖8。

圖8 RFID系統(tǒng)

5.貫通式貨架倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件技術(shù)

貫通式貨架出入庫(kù)邏輯較為復(fù)雜，存在滿(mǎn)托、半托、空托盤(pán)等出入庫(kù)的場(chǎng)景，結(jié)合業(yè)務(wù)需求創(chuàng)新設(shè)計(jì)了貫通式貨架倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)流程邏輯，定制開(kāi)發(fā)了WMS倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件，實(shí)現(xiàn)了入庫(kù)管理、出庫(kù)管理、庫(kù)存管理等功能。WMS管理系統(tǒng)界面，見(jiàn)圖9。

圖9 WMS倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)

運(yùn)營(yíng)效果及改進(jìn)方向

04

某煙廠(chǎng)通過(guò)建設(shè)貫通式貨架AGV系統(tǒng)，以AGV替代人工叉車(chē)實(shí)現(xiàn)原煙自動(dòng)出入庫(kù)，結(jié)合WMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)庫(kù)存與庫(kù)位的精細(xì)化管理，顯著提升作業(yè)安全性和管理透明度。具有應(yīng)用效果如下：

1.降本增效

以AGV代替人工叉車(chē)用于在煙草倉(cāng)庫(kù)內(nèi)自動(dòng)搬運(yùn)貨物，包括將煙草制品從生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)送到儲(chǔ)存區(qū)域，以及從儲(chǔ)存區(qū)域運(yùn)送到裝載區(qū)域。項(xiàng)目落地前，倉(cāng)庫(kù)需配備5名以上的專(zhuān)業(yè)叉車(chē)操作人員及十余名空托盤(pán)堆疊回收人員，以滿(mǎn)足日常及旺季出入庫(kù)作業(yè)需求，人工綜合成本持續(xù)居高。AGV系統(tǒng)投用后，僅需少量人員負(fù)責(zé)系統(tǒng)監(jiān)控、人工接駁及設(shè)備基礎(chǔ)運(yùn)維，可縮減叉車(chē)操作崗人力配置，每年為煙草企業(yè)節(jié)省近百萬(wàn)元的人工支出。同時(shí)，人工叉車(chē)屬于特種設(shè)備，需專(zhuān)業(yè)的操作人員，企業(yè)面臨人員招聘越來(lái)越困難，尤其在旺季時(shí)還需額外協(xié)調(diào)人力、排班，難以高效匹配大批量作業(yè)需求；AGV則可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)作業(yè)，淡旺季均能按需完成倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)任務(wù)，從而有效保障倉(cāng)儲(chǔ)物流轉(zhuǎn)運(yùn)需求。

2.數(shù)字化管理

系統(tǒng)配備WMS倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，合理規(guī)劃和安排任務(wù)等，提高倉(cāng)庫(kù)作業(yè)效率；可以跟蹤、記錄和管理訂單處理過(guò)程，流程可見(jiàn)可追溯；實(shí)時(shí)監(jiān)控庫(kù)存，對(duì)庫(kù)存水平、位置和狀態(tài)一目了然；提供豐富的報(bào)告和分析工具，用于評(píng)估倉(cāng)庫(kù)績(jī)效和效率等指標(biāo)。

項(xiàng)目落地前，庫(kù)存管理依賴(lài)人工記錄與盤(pán)點(diǎn)，數(shù)據(jù)更新滯后，易出現(xiàn)庫(kù)位錯(cuò)放、數(shù)量統(tǒng)計(jì)偏差等問(wèn)題，庫(kù)存準(zhǔn)確率約85%～90%。WMS倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)上線(xiàn)后，實(shí)現(xiàn)入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存的全流程自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)更新，結(jié)合RFID物料識(shí)別技術(shù)，掃碼識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)99%，整體庫(kù)存準(zhǔn)確率提升至99%，徹底解決了煙草原煙批次多、庫(kù)位密帶來(lái)的庫(kù)存管理混亂問(wèn)題。

此外，在傳統(tǒng)人工作業(yè)模式下，原煙批次、庫(kù)位、出入庫(kù)時(shí)間等信息靠人工臺(tái)賬記錄，易漏記、錯(cuò)記，追溯單一批次信息平均耗時(shí)約30～60分鐘。AGV系統(tǒng)與WMS系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)后，所有作業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳留存，原煙從入庫(kù)到出庫(kù)的全生命周期信息，包括物料信息、庫(kù)位變化、作業(yè)設(shè)備、作業(yè)時(shí)間等均可一鍵查詢(xún)，批次追溯成功率達(dá)100%，追溯單一批次信息耗時(shí)降至1～2分鐘，大幅提升煙草質(zhì)量管控的追溯效率。

3.高密度儲(chǔ)存

通過(guò)AGV與貫通式貨架結(jié)合開(kāi)展存儲(chǔ)作業(yè)，充分發(fā)揮了貫通式貨架高空間利用率、高儲(chǔ)存密度的優(yōu)勢(shì)，借助AGV精準(zhǔn)的定位能力和靈活的作業(yè)性能，讓貨架的高位庫(kù)位、窄巷深處庫(kù)位都能充分得到有效利用。這一作業(yè)模式有效優(yōu)化了倉(cāng)庫(kù)空間利用率，在不增加占地面積的前提下，提升單位面積的存儲(chǔ)能力，為企業(yè)原煙存儲(chǔ)提供更多有效庫(kù)容，適配煙草行業(yè)原煙大批量密集存儲(chǔ)的需求。

4.安全性高

相比人工叉車(chē)高空作業(yè)的安全隱患，AGV可以根據(jù)預(yù)定的路徑和任務(wù)執(zhí)行搬運(yùn)操作，降低人工操作過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，提升作業(yè)的安全性，同時(shí)有效避免人工不規(guī)范作業(yè)對(duì)煙草制品的污染。

整體而言，貫通式貨架AGV系統(tǒng)為煙草企業(yè)提供了一個(gè)高效、安全的智能物流系統(tǒng)解決方案，對(duì)于改變傳統(tǒng)搬運(yùn)存儲(chǔ)模式意義重大，從而大幅節(jié)約空間與人力成本，對(duì)于提升經(jīng)濟(jì)效益效果顯著。然而，該系統(tǒng)仍存在優(yōu)化空間，如AGV在密集貨架環(huán)境中的運(yùn)行效率有待提升；物料裝卸車(chē)環(huán)節(jié)仍依賴(lài)人工抱夾式叉車(chē)，制約整體自動(dòng)化水平。因此，未來(lái)將聚焦“效率提升”與“裝卸自動(dòng)化”環(huán)節(jié)重點(diǎn)升級(jí)，可通過(guò)AI調(diào)度優(yōu)化AGV路徑，提高作業(yè)效率；引入自動(dòng)裝卸設(shè)備如智能抱夾叉車(chē)或自動(dòng)裝車(chē)機(jī)，打通出入庫(kù)“最后一米”斷點(diǎn)。安徽合力宇鋒也將以智能倉(cāng)儲(chǔ)為基礎(chǔ)，構(gòu)建高效、可視、可追溯的智慧物流體系，為煙草行業(yè)智能物流轉(zhuǎn)型升級(jí)提供支撐。

———— 物流技術(shù)與應(yīng)用融媒 ————

編輯、排版：王茜

本文內(nèi)容源自，有刪改。

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