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(zhù)至關(guān)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(shù)創(chuàng )新和體制創(chuàng )新，立足國內市場(chǎng)，著(zhù)眼于國際市場(chǎng)，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(wèn)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。而其中RFID（無(wú)線(xiàn)射頻識別）技術(shù)的應用，使煙草企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)及物流過(guò)程實(shí)現高度自動(dòng)化，從而消除了生產(chǎn)及物流過(guò)程中人為的誤操作，并且大大提高了生產(chǎn)效率。

   關(guān)鍵詞：RFID；自動(dòng)化物流系統；煙草行業(yè)

   當今在中國，人們越來(lái)越多地意識到信息化管理的至關(guān)重要性。RFID的出現，是對傳統識別技術(shù)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(gè)最基本環(huán)節的瓶頸問(wèn)題。RFID的應用，帶來(lái)的不僅是信息管理模式上的改進(jìn)，同時(shí)，還有用戶(hù)關(guān)心的效益的提高。所以，RFID一經(jīng)推出，即受到了廣泛的關(guān)注和歡迎。RFID是一種基于射頻原理實(shí)現的非接觸時(shí)自動(dòng)識別技術(shù)，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(shù)。

   1 RFID系統的組成

   RFID系統一般是由存儲標識物信息的芯片即電子標簽（Tag）、用于寫(xiě)入和讀出標簽數據的閱讀器（Reader，也可稱(chēng)為讀頭）以及天線(xiàn)組成。為了能實(shí)現對標簽數據的處理，還需具備相應的計算機系統支持。RFID系統的組成如圖1所示。通常電子標簽安置在物體上，閱讀器通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出一定頻率的射頻信號；當電子標簽進(jìn)入閱讀器的電波接收覆蓋范圍時(shí)，其微形天線(xiàn)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)送識別所需的數據等信息（電子標簽從接收到的射頻脈沖中解調出指令送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數據或其他操作）；閱讀器接收到來(lái)自電子標簽的載波信號，對信號進(jìn)行解調和解碼后送至計算機主機進(jìn)行處理；計算機系統根據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系統的組成

   2 煙草行業(yè)自動(dòng)化物流系統中RFID技術(shù)應用

   在全國經(jīng)濟體制改革和市場(chǎng)經(jīng)濟發(fā)展的推動(dòng)下，我國的卷煙生產(chǎn)迅猛發(fā)展，為適應國內外市場(chǎng)需求，原有傳統的人工管理方式已經(jīng)不能適應煙草行業(yè)的發(fā)展和現代經(jīng)濟競爭的需要。全國各煙草企業(yè)紛紛引進(jìn)自動(dòng)化物流系統，來(lái)加強煙草企業(yè)管理力度，也成為了煙草行業(yè)步入現代化的重要標志之一。目前，煙草自動(dòng)化物流系統主要應用于原料、輔料、成品、濾棒、煙絲和零備件等自動(dòng)化倉庫。通過(guò)自動(dòng)化物流系統，相關(guān)的各種信息均可通過(guò)計算機集成管理技術(shù)得到行之有效的管理，計算機系統根據信息的屬性，制定統一的標準進(jìn)行存儲，使得信息標準化和規范化。自動(dòng)化物流系統可以解決卷煙生產(chǎn)中的多品種多規格、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(guò)程儲絲與柔性供絲中的大量數據的靈活處理與實(shí)時(shí)調整，來(lái)適應卷煙生產(chǎn)需求。

   從RFID的技術(shù)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(shí)現了數字化自動(dòng)倉儲及自動(dòng)化生產(chǎn)的煙草自動(dòng)化物流系統。并在使用中深化認識，解決矛盾，促進(jìn)RFID技術(shù)應用的更快發(fā)展。

   3 基于RFID技術(shù)的煙絲箱式存儲物流系統應用實(shí)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，傳統的儲絲柜存儲煙絲的模式已經(jīng)無(wú)法實(shí)現煙絲的智能管理和柔性供絲，而煙絲箱式存儲物流系統徹底解決了上述存在的問(wèn)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(diǎn)對點(diǎn)自動(dòng)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(shù)應用，很好地實(shí)現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)節的全過(guò)程跟蹤。

   3.1 系統構成

   煙絲箱式存儲物流系統主要由煙絲計量裝箱系統、激光自動(dòng)導引車(chē)（AGV）系統、自動(dòng)輸送機系統、平庫存儲貨架、翻箱喂料系統等以及與之配套的監控、倉庫管理（WMS）、倉庫控制(WCS)等子系統組成。整個(gè)系統其涉及的技術(shù)領(lǐng)域有機器人技術(shù)、工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)、激光導引、無(wú)線(xiàn)通訊、RFID技術(shù)、以太網(wǎng)通訊、數據庫系統等，是一個(gè)集光、機、電、信息技術(shù)于一體的系統工程。系統結構圖如圖2所示。

    3.2 系統功能

   煙絲箱式存儲物流系統從功能上劃分為裝箱入庫、出庫和翻箱倒絲三個(gè)工藝段。在倉庫管理系統WMS與倉庫調度系統WCS的協(xié)同作業(yè)下， AGV小車(chē)能及時(shí)將空煙箱從高架庫取出送到裝箱站，再將實(shí)煙箱運回到高架庫中；同時(shí)，通過(guò)卷包集控系統與WMS的接口，煙絲庫小車(chē)能夠及時(shí)接受MES系統下達的出庫任務(wù)，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  系統結構圖

   3.3 基于RFID技術(shù)的儲絲過(guò)程信息管理

   系統選用IP67防護等級的現場(chǎng)級RFID組件（如TURCK產(chǎn)品等）。電子標簽安裝在每個(gè)煙絲箱的底部，當煙絲箱到達指定的讀/寫(xiě)站臺時(shí)，系統通過(guò)安裝在輸送設備上的讀/寫(xiě)單元發(fā)出電磁脈沖，對存儲于電子標簽相應存儲區間的數據進(jìn)行非接觸讀、寫(xiě)或刪除處理。通過(guò)借助RFID技術(shù)，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(xiě)入與入庫前校驗

   制絲集控系統下達將要裝箱的煙絲的批次、品規以及裝箱重量給裝箱系統，在準備好裝箱設備的同時(shí)，裝箱系統將待裝箱的煙絲的信息發(fā)送給物流系統，物流系統進(jìn)行空箱出庫，并對出庫的空箱在G站臺進(jìn)行RFID信息確認和稱(chēng)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站臺供給裝箱系統進(jìn)行煙絲裝箱。裝箱系統控制每箱裝箱重量，裝完后將存儲于虛擬站臺相關(guān)數據區的信息及煙絲箱一同交給物流系統，物流系統對已裝好的煙絲箱在B站臺進(jìn)行RFID信息寫(xiě)入，信息包括批次、品規、重量、箱號、裝箱時(shí)間等，同時(shí)進(jìn)行稱(chēng)重處理，對裝箱系統提供的重量進(jìn)行校驗，RFID寫(xiě)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(guò)WCS調度AGV小車(chē)將D站臺的實(shí)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(jìn)行信息化跟蹤管理。煙絲的裝箱入庫按批次進(jìn)行，同一批次的煙絲箱在庫內按列為單位進(jìn)行存儲，批次的尾箱也入庫，不同批次的煙絲箱在庫內分開(kāi)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

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

                                 圖3 煙絲箱信息的寫(xiě)入與入庫前校驗圖  

   3.3.3 RFID技術(shù)在煙絲箱式存儲應用的優(yōu)勢

   RFID系統可保證產(chǎn)品從一開(kāi)始就保存有重要數據，需要時(shí)可以在各個(gè)環(huán)節進(jìn)行分別讀取和添加，實(shí)現物流和數據的最佳同步。RFID與條形碼相比的最大優(yōu)勢在于其本身可以存儲數據，可以通過(guò)讀寫(xiě)裝置進(jìn)行讀取或添加修改；而條形碼本身不帶任何信息，必須通過(guò)其后臺的數據庫，按設定的規則進(jìn)行關(guān)聯(lián)從而顯示信息，無(wú)法脫離數據庫平臺。這就確保RFID存儲的信息更安全可靠，避免因在數據傳遞或信息交互的過(guò)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為例，煙絲存儲在統一規格的煙絲箱內，采用128Byte的RFID進(jìn)行信息存儲，不僅能存儲包括煙箱狀態(tài)（空箱、實(shí)箱等）、牌號、批次、箱號、重量及裝箱時(shí)間等大量信息，而且能脫離數據庫平臺隨時(shí)對煙絲箱進(jìn)行信息讀取和校對。如翻箱前的核對，翻箱系統只需讀取RFID信息進(jìn)行核對，而不需要任何調用倉庫存儲的數據庫。即使發(fā)生后臺數據丟失或存儲數據庫崩潰的情況，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(diǎn)。

   4 結語(yǔ)

   自動(dòng)化物流系統中，物流信息系統的合理規劃影響著(zhù)整個(gè)物流系統運作的流暢性和高效性，因此，構建一個(gè)高效流暢的物流信息系統至關(guān)重要，而信息載體（如條形碼、RFID）又是信息系統的前端因素。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(guò)訪(fǎng)問(wèn)上位的服務(wù)器來(lái)進(jìn)行查詢(xún)。而RFID技術(shù)相比條形碼具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，在讀寫(xiě)的便捷性、信息存儲容量、出錯率、數據安全性、使用環(huán)境適應性、批量識讀和使用壽命等方面表現突出。利用RFID技術(shù)建立煙草數字化倉庫管理系統，來(lái)進(jìn)行對倉庫管理的總體整合，實(shí)現系統運作高質(zhì)量數據交流，更加有利于物流活動(dòng)過(guò)程中數據的跟蹤與追溯。隨著(zhù)RFID技術(shù)在煙草行業(yè)物流系統中的不斷推廣應用，物流系統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(lái)巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )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.煙絲庫物流系統設計說(shuō)明書(shū),2009.

   徐仰高（1976-）

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

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第一期