循环塑料烟箱在卷烟工业企业的适应性研究与应用

文｜彭海* 周范军* 雷敏2 覃勤* 王劲松* 钟艳妮2

（做者单元：*为湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂，2为昆船智能手艺股份吉印通）

摘 要：为贯彻“双碳”战略目的要求，践行绿色低碳轮回开展体例，近年来轮回塑料烟箱在卷烟工业企业得到了鼎力推广与应用。本文在智能造造、低碳开展理念指点下，依托拆封箱机与废品物流线现有的设备设备，从数据阐发、手艺比力动手，拓展轮回塑料烟箱在拆封箱机和废品高架库的适应性。通过打通塑箱属性传递渠道以及细化各环节设备手艺参数，实现瓦楞纸箱与轮回塑料烟箱能同时拆封箱、收支库、主动拆码垛、分拣发货。进一步提拔了拆封箱系统和废品物流的智能化、精益化、低碳化程度。同时轮回塑料烟箱在成本上低于瓦楞纸箱，促进工场降本增效。

关键词：轮回塑料烟箱、瓦楞纸箱、握手信号、主动拆码垛、低碳化

一、现状与需求阐发

跟着社会对绿色开展、轮回经济的不竭重视，废旧物品的再操纵成为降低成本、削减浪费、节约资本的重要手段。中国烟草公司于 20**年起头呼吁各卷烟企业对烟箱停止收受接管轮回操纵，各中烟和相关企业相继停止了摸索和研究，轮回烟箱在各个中烟公司得到了大量的现实利用。瓦楞纸烟箱的轮回利用已推广多年，但瓦楞纸箱存在流转过程中外表易附着尘埃、油污，并且颠末两三次利用后，其摇盖的韧性、强度急剧下降等缺陷。目前市场流行轮回塑料烟箱（以下简称塑料烟箱），为瓦楞纸烟箱的替代性产物，它次要是以食物级共聚性聚丙烯为原料，由PP塑猜中空板连接成箱，利用次数明显增加。比拟传统瓦楞纸烟箱，塑料烟箱重量轻、耐侵蚀，租赁费用比购置纸量烟箱低，且利用次数到达利用极限后可停止打碎再加工，增加轮回操纵次数，是行业推进降本增效、绿色开展的重要行动。塑料烟箱的轮回利用是践行行业“十四五”绿色低碳轮回开展工做要求，是坚决不移地走好绿色开展之路的一次有效测验考试。

固然塑料烟箱轮回利用的益处显而易见，但在现实推广应用中，却碰到了一些手艺难点、痛点，详细情况如下：

*.拆封箱硬件设备对塑料烟箱的兼容性问题

（*）塑料烟箱上长折边划痕多

在封箱过程中，当塑料烟箱上长折边与导向杆接触时，因为角度较大，塑料烟箱又比纸箱硬，上长折边可能会产生明显的折痕，如图*所示。

图*：塑料烟箱上长折边折痕

（2）塑料烟箱打印条码量量差

因为塑料烟箱外表比力光滑，在封箱机完成封箱动做，打印一号工程码的过程中，极易形成条码粘贴不牢、翘边、飞标等异常情况，影响产物量量。

2.塑料烟箱信息流与实物流不婚配

塑料烟箱在拆封箱系统完成封箱和打码后，通过件烟输送线入废品高架库。废品高架库仓库办理系统中只要传统的纸量烟箱和轮回纸箱的烟箱类型定义，没有关于塑料烟箱类型的定义。主动化立体仓库依靠托盘的信息来办理收支库流程。入库时托盘带信息入库，出库时依靠入库的托盘信息来生成出库使命。塑料烟箱做为一种新的烟箱类型，在仓库办理系统中没有定义，入库流程中不克不及和传统的瓦楞纸烟箱区别开，出库时也没有法子精准发货，严峻影响了后续的产物分类统计和销售发货的及时性、准确性，如图2所示。

图2：同品商标的塑料烟箱与瓦楞纸烟箱无法区分

*.废品高架库拆码垛机器人对塑料烟箱的适应性差

前期停止了塑料烟箱入库码垛测试，机器人抓取过程中掉落频次、概率陡增，通过数据比对也验证了那一点，详细数据详见表*和图*。

图*：入库区域掉烟数据柱状图

后发现引起掉烟增加的泉源是废品高架库仓库办理系统中没有塑料烟箱的定义，塑料烟箱和传统瓦楞纸烟箱共用一套不异参数的拆码垛系统。因为塑料烟箱比拟于传统瓦楞纸箱在尺寸规格和材量两个方面存在着必然的差距（见表2和表*所示），两者共用一套不异参数的拆码垛系统会招致在收支库码垛过程中烟箱掉落，引起现场设备停机及后续处置，影响收支库效率和增加二次搬拆费用；其次，烟箱掉落，会形成烟箱碰碰设备，招致烟箱量量受损和设备损坏；最初，收支库现场烟箱掉落，很有可能形成现场功课人员的人身危险，存在很大的平安隐患。

（*）塑料烟箱与传统瓦楞纸烟箱尺寸规格不完全一样

从表2中能够看出，塑料烟箱和传统瓦楞纸烟箱在长度和高度上别离存在着7mm和*mm的差距，若拆码垛机器人沿用传统瓦楞纸烟箱的笛卡尔坐标和运行轨迹来抓取件烟，在收支库拆码垛时会因其尺寸的累加误差形成抓取烟箱不到位或剐蹭到周边物流设备引起掉烟，摔坏烟箱。

（2）塑料烟箱与传统瓦楞纸烟箱材量纷歧样

负责拆码垛的机器人采纳海绵实空吸盘产生负压吸收烟箱，根据预先定义好的运行轨迹来完成拆码垛动做。机器人在抓取后向上提拔的过程中，不成制止的会产生烟箱的晃动，因为塑料烟箱的质料比拟瓦楞纸烟箱要硬，摩擦系数更小，晃动过程中比纸量烟箱愈加容易漏气；提拔速度越快，晃动越猛烈，烟箱也愈加容易掉落。

能够看出，因为塑料烟箱和传统瓦楞纸烟箱在尺寸上的差别，两者不克不及共用一套不异参数的拆码垛软件系统；因为塑料烟箱和传统瓦楞纸烟箱在烟箱材量上的差别，必需对现有的机器人拆码垛硬件停止优化晋级。

*.废品高架库塑料烟箱合流输送不变性差

废品高架库输送途径从逻辑上能够划分为两块，入库输送区和出库输送区，两者都存在着件烟合流环节。卷接包车间输送过来的件烟经*、2号螺旋提拔机送至废品入库区，在件烟输送设备（详见图*）处停止二合一集合至一前提烟输送线；同样在出库区域也有件烟合流设备。

图*：入库区域合流位置示企图

以入库区域合流处为例，件烟合流处之前两条输送线分为干线与干线，干线末端利用皮带加速烟箱，使烟箱在较短时间内快速插入干线烟箱间的空隙。但跟着塑料烟箱的应用推广，件烟合流处除了面对瓦楞纸烟箱与瓦楞纸烟箱合流外，还增加了瓦楞纸烟箱与塑料烟箱、塑料烟箱与塑料烟箱两种组合的合流，件烟合流处输送皮带运行速度较快，在合流时，塑料烟箱会与输送皮带产生较明显的滑动，招致塑料烟箱经常无法在足够短的时间内完成合流，或合流后往前滑动，从而与另一条输送线上的烟箱产生碰碰、跟包的现象。产生碰碰的两件烟会卡在输送线上，不只会对烟箱形成损伤，影响产物量量，还会阻挠后续烟箱的一般输送，招致设备停机，影响一般消费。

能够看出，因为塑料烟箱的摩擦系数小，在皮带输送机上合流时必需对现有的输送设备停止晋级革新或者对电控法式停止优化调整。

二、设想思绪

针对上述存在的难点和痛点，提出轮回塑料烟箱在卷烟工业企业适应性应用处理思绪：

*.针对拆封箱硬件设备对塑料烟箱的兼容性问题，考虑在车间现场停止相关设备的革新和位置调整。利用弧形导向杆取代本来的上长折边导向杆。增加条码压紧安装，处理条码量量问题。

2.针对塑料烟箱信息流与实物流不婚配的问题，考虑在辅料配送、车间消费，废品入库的整个营业流程中定义一种全新的烟箱类型，使塑料烟箱在辅料配盘时就能准确地收罗烟箱类型信息，而且通过配送将烟箱类型信息传递到拆封箱机台，机台将烟箱属性和废品件烟条码绑定，通过接口主动传递到废品高架库。仓库办理系统（WMS）中废品托盘带烟箱类型信息收支库。

*.针对烟箱尺寸不婚配引起的收支库拆码垛塑料烟箱适应性差的问题，定义两套差别参数的机器人拆码垛法式别离对应于塑料烟箱和传统瓦楞纸烟箱。同时在仓库办理系统和仓库调度系统（WCS）之间增加接口传递烟箱类型参数给机器人拆码垛系统。机器人拆码垛系统在收支库流程中按照差别的烟箱类型挪用差别参数的拆码垛法式，确保拆码垛法式与烟箱尺寸的完全婚配。

*.针对烟箱材量差别引起的收支库拆码垛塑料烟箱适应性差的问题，考虑如下两个思绪：

（*）革新机械手夹具。在拆码垛机器人夹具上的三个抓取工位上各增加一个由伺服系统控造的侧吸安装。当顶吸安装产生负压后，伺服系统控造侧吸安装靠近烟箱侧面并停止吸附，提拔烟箱的抓取安稳水平。

（2）改良吸盘的实空柔性海绵垫材量。测试差别材量的海绵垫，选择与烟箱外表贴合度更高，密封性更好的海绵垫，提拔其吸附力。比照了时效性和经济性，选择思绪（2）停止课题攻关。

*.件烟合流处的异常次要是因为塑料烟箱外表更光滑，其摩擦系数小于瓦楞纸烟箱。能够有如下几个处理思绪：

（*）考虑选用摩擦系数更大的输送皮带，增大塑料烟箱与输送皮带间的摩擦力。

（2）考虑在塑料烟箱与输送皮带接触面增加摩擦系数较大的商标贴纸，使输送皮带不间接与塑料烟箱接触。

（*）考虑通过调理合流处烟箱间隔来削减塑料烟箱在合流处产生跟包、碰碰现象的频次。

思绪（*）起首需要对市道上的输送皮带停止详细地领会，选型之后还需要频繁改换皮带以测试改善效果，整个过程较为复杂且改换皮带成果不成控，有较大风险长时间影响一般消费。

思绪（2）变动了烟箱设想，需要协调多个环节，施行难度大，且该思绪增加了烟箱利用成本，有悖于塑料烟箱的利用初志。

思绪（*）会略微降低设备的运输效率，但所需成本更低，且调理成果可控，综合考虑目前缴库流量以及塑料烟箱在合流处产生异常后的影响，确定利用该思绪处理塑料烟箱在合流处的问题。

三、设想思绪实现

*.拆封箱系统硬件的革新与调整

（*）上长折边导向杆调整

利用弧形导向杆取代本来的上长折边导向杆，烟箱长折边在折叠过程中受力会更平均，制止受力过大产生折痕（详见图*、图*）。

图*：改良前的导向杆

图*：改良后的导向杆

（2）增加条码压紧安装

在打码工位紧邻的输送工位上，加拆条码压紧安装。关于每一个打印出来的条码，通过压紧安装来包管其粘贴量量，彻底处理条码粘贴不牢、翘边、飞标等异常情况，如图7、图8所示。

图7：条码压紧安装

图8：改良后的条码压紧工位

2.信息流与实物流的全流程婚配

通过塑料烟箱在辅料配送、车间消费，废品收支库的整个营业流程中属性信息的收罗和传递，实现塑料烟箱属性信息全流程的实物流与信息流同步（详见图9）。

图9：塑料烟箱的实物流与信息流

辅料一级库：负责收罗塑料烟箱的烟箱类型信息并与烟箱实托盘绑定，塑料烟箱出库时将实托盘信息通过接口传递给辅料高架库系统。

辅料高架库：塑料烟箱实托盘带属性信息收货，配盘入库，存储。出库时将实托盘属性信息传递给拆封箱系统。

拆封箱系统：领受塑料烟箱实托盘的属性信息，在件烟拆封箱完成打印一号工程码时，扫描条码而且将条码与当前消费的托盘烟箱属性绑定。绑定好的条码和烟箱属性通过接口传递给废品高架库。

废品高架库：领受拆封箱系统绑定好的条码和烟箱属性信息，实托盘带烟箱属性收支库。

图*0：WMS的通用物料维护界面

*.拆码垛流程的晋级优化

废品高架库仓库办理系统在拆码垛的流程中将烟箱属性传递给机器人拆码垛系统，运行差别参数的拆码垛法式。

（*）烟箱属性定义与输送设备获取烟箱属性信息

（2）输送设备与机器人接口协议

在输送设备与机器人接口协议中增加“烟箱属性”的握手信号，通过实时传递过来的烟箱属性信息，主动切换机器人的拆码垛法式。

图**：设备信息对话框

*.机器人法式的改良

针对塑料烟箱和传统瓦楞纸烟箱在尺寸上的差别，从头编写一套零丁的拆码垛法式，通过参数的差别来实如今拆码垛流程中关于差别品种烟箱的精准抓取，处理塑料烟箱外形尺寸带来的掉落问题。

*.拆码垛机器人硬件晋级革新

比照发现塑料烟箱的外表比瓦楞纸箱更光滑，材量抗压强度和变压强度更高（同瓦强度）。那么就要求机器人吸盘的实空柔性海绵的柔性更好、颗粒度高，才气与塑料烟箱贴合度更高。市场上机器人吸盘的实空柔性海绵垫材量目前接纳EPDM橡胶发泡海绵，那种海绵耐高温、柔嫩、回弹性能好。我们通过改动发泡海绵的密度和颗粒度（详见图*2）来测试贴合情况（详见表*）。

图*2：两种发泡海绵现实应用情况

经现场试验，贴合度的进步使得密封性更好，试验过程中机器人吸盘负压值也验证了那点，改换过海绵的机械手抓取塑料烟箱时掉落的情况明显削减。

*.件烟合流输送机电控法式的改良

由本来固定的抢占路口时间值（只针对瓦楞纸箱）改动为在HMI界面上增加弹出式对话窗口，能随时修改每个件烟合流处的抢占路口时间值（详见图**），如许只需不竭调整参数值停止测试，曲至处理合流处碰碰、跟包现象（同时对输送机输送效率的影响最小），并做好记录。根据记录的路口时间经历值表就能够轻松、灵敏地应对多类型烟箱的合流。

图**：件烟合流输送机电控法式示企图

四、应用效果

*.拆封箱环节塑料烟箱产物量量得到包管

通过上述拆封箱系统硬件设备的革新和调整，处理了困扰拆封箱环节的难点和痛点，塑料烟箱上的设备划痕、条码缺失、翘边等异常情况得到了有效控造，系统误报警的数量大大削减，包管了塑料烟箱的产物量量。

2.废品高架库塑料烟箱功课效率稳步提拔

通过打通信息流与实物流、电控法式更新、机械手配套硬件晋级等相关办法的改良和施行废品高架库收支库现场由塑料烟箱所引起的设备毛病、停机现象削减了90%以上。塑料烟箱在收支库流程中的适应性得到了加强，包管了收支库效率。

*.轮回烟箱的采购成本持续优化

比拟较于传统瓦楞纸箱的购置，塑料烟箱接纳租赁的体例来满足消费。均匀到采购成本上，单个传统瓦楞纸箱的购置费用比塑料烟箱的租赁费用多0.*元。若是接纳塑料烟箱替代传统瓦楞纸箱，每*万大箱节约成本2.*万元。跟着塑料烟箱在卷烟工业企业的进一步推广应用，轮回烟箱的采购成本持续优化，为企业绿色开展，降本增效供给了必然的手艺保障。

END

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