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    摘要：中國煙草行業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著至關重要的作用。如何使中國煙草行業(yè)適應新的形勢需要，加快技術創(chuàng)新和體制創(chuàng)新，立足國內(nèi)市場，著眼于國際市場，把我國煙草行業(yè)做大做強，是我國煙草行業(yè)發(fā)展必須解決的問題。改善生產(chǎn)及物流的科技水平成為煙草行業(yè)競爭優(yōu)勢的體現(xiàn)。而其中RFID（無線射頻識別）技術的應用，使煙草企業(yè)整個生產(chǎn)及物流過程實現(xiàn)高度自動化，從而消除了生產(chǎn)及物流過程中人為的誤操作，并且大大提高了生產(chǎn)效率。

   關鍵詞：RFID；自動化物流系統(tǒng)；煙草行業(yè)

   當今在中國，人們越來越多地意識到信息化管理的至關重要性。RFID的出現(xiàn)，是對傳統(tǒng)識別技術的一種突破性創(chuàng)新，有效地解決了信息化管理中信息采集這個最基本環(huán)節(jié)的瓶頸問題。RFID的應用，帶來的不僅是信息管理模式上的改進，同時，還有用戶關心的效益的提高。所以，RFID一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關注和歡迎。RFID是一種基于射頻原理實現(xiàn)的非接觸時自動識別技術，目前在業(yè)界被認為是很有前途的重要產(chǎn)業(yè)和應用技術。

   1 RFID系統(tǒng)的組成

   RFID系統(tǒng)一般是由存儲標識物信息的芯片即電子標簽（Tag）、用于寫入和讀出標簽數(shù)據(jù)的閱讀器（Reader，也可稱為讀頭）以及天線組成。為了能實現(xiàn)對標簽數(shù)據(jù)的處理，還需具備相應的計算機系統(tǒng)支持。RFID系統(tǒng)的組成如圖1所示。通常電子標簽安置在物體上，閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號；當電子標簽進入閱讀器的電波接收覆蓋范圍時，其微形天線產(chǎn)生感應電流，電子標簽獲得能量被激活并向閱讀器發(fā)送識別所需的數(shù)據(jù)等信息（電子標簽從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出指令送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作）；閱讀器接收到來自電子標簽的載波信號，對信號進行解調(diào)和解碼后送至計算機主機進行處理；計算機系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標簽的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號。
  
                      
                                  圖1 RFID系統(tǒng)的組成

   2 煙草行業(yè)自動化物流系統(tǒng)中RFID技術應用

   在全國經(jīng)濟體制改革和市場經(jīng)濟發(fā)展的推動下，我國的卷煙生產(chǎn)迅猛發(fā)展，為適應國內(nèi)外市場需求，原有傳統(tǒng)的人工管理方式已經(jīng)不能適應煙草行業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代經(jīng)濟競爭的需要。全國各煙草企業(yè)紛紛引進自動化物流系統(tǒng)，來加強煙草企業(yè)管理力度，也成為了煙草行業(yè)步入現(xiàn)代化的重要標志之一。目前，煙草自動化物流系統(tǒng)主要應用于原料、輔料、成品、濾棒、煙絲和零備件等自動化倉庫。通過自動化物流系統(tǒng)，相關的各種信息均可通過計算機集成管理技術得到行之有效的管理，計算機系統(tǒng)根據(jù)信息的屬性，制定統(tǒng)一的標準進行存儲，使得信息標準化和規(guī)范化。自動化物流系統(tǒng)可以解決卷煙生產(chǎn)中的多品種多規(guī)格、原料輔料濾棒的存儲和供應、成品的入庫存儲和發(fā)運以及煙絲過程儲絲與柔性供絲中的大量數(shù)據(jù)的靈活處理與實時調(diào)整，來適應卷煙生產(chǎn)需求。

   從RFID的技術優(yōu)勢和全球發(fā)展前景出發(fā)，目前，在煙草行業(yè)中的配方庫、煙絲庫、濾棒庫、成品庫和零部件庫等均有采用了RFID電子標簽作為信息載體，實現(xiàn)了數(shù)字化自動倉儲及自動化生產(chǎn)的煙草自動化物流系統(tǒng)。并在使用中深化認識，解決矛盾，促進RFID技術應用的更快發(fā)展。

   3 基于RFID技術的煙絲箱式存儲物流系統(tǒng)應用實例

   為適應煙草企業(yè)多品種、小批量、精細加工、柔性加工的生產(chǎn)需要，傳統(tǒng)的儲絲柜存儲煙絲的模式已經(jīng)無法實現(xiàn)煙絲的智能管理和柔性供絲，而煙絲箱式存儲物流系統(tǒng)徹底解決了上述存在的問題。煙絲以箱為單位儲存，存儲單元小，出入庫靈活，能夠做到點對點自動存取，不僅可以對按訂單小批量柔性化生產(chǎn)應對自如，而且對煙絲的降低損耗、保濕保香、精準回摻起到了很好的作用。而RFID技術應用，很好地實現(xiàn)了對各種牌號煙絲的入庫、儲存、出庫、批次管理以及質(zhì)量跟蹤追溯等環(huán)節(jié)的全過程跟蹤。

   3.1 系統(tǒng)構成

   煙絲箱式存儲物流系統(tǒng)主要由煙絲計量裝箱系統(tǒng)、激光自動導引車（AGV）系統(tǒng)、自動輸送機系統(tǒng)、平庫存儲貨架、翻箱喂料系統(tǒng)等以及與之配套的監(jiān)控、倉庫管理（WMS）、倉庫控制(WCS)等子系統(tǒng)組成。整個系統(tǒng)其涉及的技術領域有機器人技術、工業(yè)現(xiàn)場總線技術、激光導引、無線通訊、RFID技術、以太網(wǎng)通訊、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，是一個集光、機、電、信息技術于一體的系統(tǒng)工程。系統(tǒng)結(jié)構圖如圖2所示。

    3.2 系統(tǒng)功能

   煙絲箱式存儲物流系統(tǒng)從功能上劃分為裝箱入庫、出庫和翻箱倒絲三個工藝段。在倉庫管理系統(tǒng)WMS與倉庫調(diào)度系統(tǒng)WCS的協(xié)同作業(yè)下， AGV小車能及時將空煙箱從高架庫取出送到裝箱站，再將實煙箱運回到高架庫中；同時，通過卷包集控系統(tǒng)與WMS的接口，煙絲庫小車能夠及時接受MES系統(tǒng)下達的出庫任務，將煙箱從高架庫中運送到翻箱站，并把翻箱的空箱送回高架庫。
  
                    
                            圖2  系統(tǒng)結(jié)構圖

   3.3 基于RFID技術的儲絲過程信息管理

   系統(tǒng)選用IP67防護等級的現(xiàn)場級RFID組件（如TURCK產(chǎn)品等）。電子標簽安裝在每個煙絲箱的底部，當煙絲箱到達指定的讀/寫站臺時，系統(tǒng)通過安裝在輸送設備上的讀/寫單元發(fā)出電磁脈沖，對存儲于電子標簽相應存儲區(qū)間的數(shù)據(jù)進行非接觸讀、寫或刪除處理。通過借助RFID技術，有效地解決了因人為操作錯誤或信息傳遞故障可能導致煙箱送錯，從而造成煙絲混牌、錯牌等嚴重的工藝質(zhì)量事故。

   3.3.1 煙絲箱信息的寫入與入庫前校驗

   制絲集控系統(tǒng)下達將要裝箱的煙絲的批次、品規(guī)以及裝箱重量給裝箱系統(tǒng)，在準備好裝箱設備的同時，裝箱系統(tǒng)將待裝箱的煙絲的信息發(fā)送給物流系統(tǒng)，物流系統(tǒng)進行空箱出庫，并對出庫的空箱在G站臺進行RFID信息確認和稱重處理，如RFID信息錯誤或重量不符，則剔出到人工口或清洗站臺人工處理，確認空箱正確后，移載至L站臺供給裝箱系統(tǒng)進行煙絲裝箱。裝箱系統(tǒng)控制每箱裝箱重量，裝完后將存儲于虛擬站臺相關數(shù)據(jù)區(qū)的信息及煙絲箱一同交給物流系統(tǒng)，物流系統(tǒng)對已裝好的煙絲箱在B站臺進行RFID信息寫入，信息包括批次、品規(guī)、重量、箱號、裝箱時間等，同時進行稱重處理，對裝箱系統(tǒng)提供的重量進行校驗，RFID寫入失敗或重量不符的剔出，報警提示人工處理，完成RFID信息錄入且校驗正確的煙絲箱碼垛后在C站臺申請入庫，WMS按批次煙絲重量分配貨位，并通過WCS調(diào)度AGV小車將D站臺的實煙絲箱搬運入庫到指定貨位，WMS更新貨位等信息，對煙絲箱進行信息化跟蹤管理。煙絲的裝箱入庫按批次進行，同一批次的煙絲箱在庫內(nèi)按列為單位進行存儲，批次的尾箱也入庫，不同批次的煙絲箱在庫內(nèi)分開存儲。上述處理流程如圖3所示。

   3.3.2 煙絲箱出庫及翻箱前信息校驗

   卷包集控系統(tǒng)根據(jù)已設定的煙絲牌號向物流系統(tǒng)發(fā)出煙絲箱出庫請求，同時提供批次、品規(guī)、出庫站臺等信息。物流系統(tǒng)根據(jù)請求內(nèi)容，通過WMS按批次分配出庫貨位，由AGV小車搬運出庫到指定站臺A。翻箱系統(tǒng)的機械手B上安裝有一個RFID讀寫器，翻箱前控制系統(tǒng)對煙絲箱的RFID信息進行讀取與調(diào)度系統(tǒng)下達的投產(chǎn)牌號進行比對，確認批次、品規(guī)等信息正確后，進行煙絲翻箱倒入喂絲儲柜C，一旦發(fā)現(xiàn)牌號或箱號不匹配，立即在現(xiàn)場操作終端上做出質(zhì)量安全報警，同時上報調(diào)度系統(tǒng)將該煙箱做退庫處理，退庫的煙箱可以通過實箱質(zhì)檢流程進行事故追溯。翻箱后對RFID芯片進行信息更新，翻箱產(chǎn)生的空箱移載到回庫站臺D后，請求物流系統(tǒng)調(diào)度AGV小車搬運入庫。上述處理流程如圖4所示。
       
                    

                                 圖3 煙絲箱信息的寫入與入庫前校驗圖  

   3.3.3 RFID技術在煙絲箱式存儲應用的優(yōu)勢

   RFID系統(tǒng)可保證產(chǎn)品從一開始就保存有重要數(shù)據(jù)，需要時可以在各個環(huán)節(jié)進行分別讀取和添加，實現(xiàn)物流和數(shù)據(jù)的最佳同步。RFID與條形碼相比的最大優(yōu)勢在于其本身可以存儲數(shù)據(jù)，可以通過讀寫裝置進行讀取或添加修改；而條形碼本身不帶任何信息，必須通過其后臺的數(shù)據(jù)庫，按設定的規(guī)則進行關聯(lián)從而顯示信息，無法脫離數(shù)據(jù)庫平臺。這就確保RFID存儲的信息更安全可靠，避免因在數(shù)據(jù)傳遞或信息交互的過程中出錯導致的信息錯誤。以龍巖煙草工業(yè)公司的煙絲物流系統(tǒng)為例，煙絲存儲在統(tǒng)一規(guī)格的煙絲箱內(nèi)，采用128Byte的RFID進行信息存儲，不僅能存儲包括煙箱狀態(tài)（空箱、實箱等）、牌號、批次、箱號、重量及裝箱時間等大量信息，而且能脫離數(shù)據(jù)庫平臺隨時對煙絲箱進行信息讀取和校對。如翻箱前的核對，翻箱系統(tǒng)只需讀取RFID信息進行核對，而不需要任何調(diào)用倉庫存儲的數(shù)據(jù)庫。即使發(fā)生后臺數(shù)據(jù)丟失或存儲數(shù)據(jù)庫崩潰的情況，也能確保信息的完整。相比條形碼，RFID還具備存儲信息量大等特點。

   4 結(jié)語

   自動化物流系統(tǒng)中，物流信息系統(tǒng)的合理規(guī)劃影響著整個物流系統(tǒng)運作的流暢性和高效性，因此，構建一個高效流暢的物流信息系統(tǒng)至關重要，而信息載體（如條形碼、RFID）又是信息系統(tǒng)的前端因素。條碼只能提供一組序列號作為識別碼，采用這種方式，所有的物料或產(chǎn)品信息都需要通過訪問上位的服務器來進行查詢。而RFID技術相比條形碼具有明顯的技術優(yōu)勢，在讀寫的便捷性、信息存儲容量、出錯率、數(shù)據(jù)安全性、使用環(huán)境適應性、批量識讀和使用壽命等方面表現(xiàn)突出。利用RFID技術建立煙草數(shù)字化倉庫管理系統(tǒng)，來進行對倉庫管理的總體整合，實現(xiàn)系統(tǒng)運作高質(zhì)量數(shù)據(jù)交流，更加有利于物流活動過程中數(shù)據(jù)的跟蹤與追溯。隨著RFID技術在煙草行業(yè)物流系統(tǒng)中的不斷推廣應用，物流系統(tǒng)的智能化和信息化水平得到了不斷的提升，為煙草企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
                    
                         圖4 煙絲箱出庫及翻箱前信息校驗圖

   參考文獻

   [1] 龍巖煙草工業(yè)有限責任公司.煙絲庫物流系統(tǒng)設計說明書,2009.

   徐仰高（1976-）

    從事于企業(yè)自動化物流領域，熟悉物流系統(tǒng)自動化控制技術、物流設備管理、物流工藝流程和物流信息技術。  

   摘自《自動化博覽》2012年第一期