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

   關鍵詞：RFID；自動化物流系統；煙草行業

   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，是對傳統識別技術的一種突破性創新，有效地解決了信息化管理中信息采集這個最基本環節的瓶頸問題。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的非接觸時自動識別技術，目前在業界被認為是很有前途的重要產業和應用技術。

   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）、用于寫入和讀出標簽數據的閱讀器（Reader，也可稱為讀頭）以及天線組成。為了能實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，閱讀器通過天線發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，其微形天線產生感應電流，電子標簽獲得能量被激活并向閱讀器發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、發送數據或其他操作）；閱讀器接收到來自電子標簽的載波信號，對信號進行解調和解碼后送至計算機主機進行處理；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，發出指令信號。
  
                      
                                  圖1 RFID系統的組成

   2 煙草行業自動化物流系統中RFID技術應用

   在全國經濟體制改革和市場經濟發展的推動下，我國的卷煙生產迅猛發展，為適應國內外市場需求，原有傳統的人工管理方式已經不能適應煙草行業的發展和現代經濟競爭的需要。全國各煙草企業紛紛引進自動化物流系統，來加強煙草企業管理力度，也成為了煙草行業步入現代化的重要標志之一。目前，煙草自動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化倉庫。通過自動化物流系統，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，計算機系統根據信息的屬性，制定統一的標準進行存儲，使得信息標準化和規范化。自動化物流系統可以解決卷煙生產中的多品種多規格、原料輔料濾棒的存儲和供應、成品的入庫存儲和發運以及煙絲過程儲絲與柔性供絲中的大量數據的靈活處理與實時調整，來適應卷煙生產需求。

   從RFID的技術優勢和全球發展前景出發，目前，在煙草行業中的配方庫、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，實現了數字化自動倉儲及自動化生產的煙草自動化物流系統。并在使用中深化認識，解決矛盾，促進RFID技術應用的更快發展。

   3 基于RFID技術的煙絲箱式存儲物流系統應用實例

   為適應煙草企業多品種、小批量、精細加工、柔性加工的生產需要，傳統的儲絲柜存儲煙絲的模式已經無法實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，很好地實現了對各種牌號煙絲的入庫、儲存、出庫、批次管理以及質量跟蹤追溯等環節的全過程跟蹤。

   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、激光自動導引車（AGV）系統、自動輸送機系統、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。整個系統其涉及的技術領域有機器人技術、工業現場總線技術、激光導引、無線通訊、RFID技術、以太網通訊、數據庫系統等，是一個集光、機、電、信息技術于一體的系統工程。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工藝段。在倉庫管理系統WMS與倉庫調度系統WCS的協同作業下， 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，通過卷包集控系統與WMS的接口，煙絲庫小車能夠及時接受MES系統下達的出庫任務，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  系統結構圖

   3.3 基于RFID技術的儲絲過程信息管理

   系統選用IP67防護等級的現場級RFID組件（如TURCK產品等）。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，系統通過安裝在輸送設備上的讀/寫單元發出電磁脈沖，對存儲于電子標簽相應存儲區間的數據進行非接觸讀、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，裝箱系統將待裝箱的煙絲的信息發送給物流系統，物流系統進行空箱出庫，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站臺供給裝箱系統進行煙絲裝箱。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站臺進行RFID信息寫入，信息包括批次、品規、重量、箱號、裝箱時間等，同時進行稱重處理，對裝箱系統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

   卷包集控系統根據已設定的煙絲牌號向物流系統發出煙絲箱出庫請求，同時提供批次、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。翻箱系統的機械手B上安裝有一個RFID讀寫器，翻箱前控制系統對煙絲箱的RFID信息進行讀取與調度系統下達的投產牌號進行比對，確認批次、品規等信息正確后，進行煙絲翻箱倒入喂絲儲柜C，一旦發現牌號或箱號不匹配，立即在現場操作終端上做出質量安全報警，同時上報調度系統將該煙箱做退庫處理，退庫的煙箱可以通過實箱質檢流程進行事故追溯。翻箱后對RFID芯片進行信息更新，翻箱產生的空箱移載到回庫站臺D后，請求物流系統調度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勢

   RFID系統可保證產品從一開始就保存有重要數據，需要時可以在各個環節進行分別讀取和添加，實現物流和數據的最佳同步。RFID與條形碼相比的最大優勢在于其本身可以存儲數據，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據庫，按設定的規則進行關聯從而顯示信息，無法脫離數據庫平臺。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程中出錯導致的信息錯誤。以龍巖煙草工業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進行信息存儲，不僅能存儲包括煙箱狀態（空箱、實箱等）、牌號、批次、箱號、重量及裝箱時間等大量信息，而且能脫離數據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，翻箱系統只需讀取RFID信息進行核對，而不需要任何調用倉庫存儲的數據庫。即使發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。

   4 結語

   自動化物流系統中，物流信息系統的合理規劃影響著整個物流系統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至關重要，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勢，在讀寫的便捷性、信息存儲容量、出錯率、數據安全性、使用環境適應性、批量識讀和使用壽命等方面表現突出。利用RFID技術建立煙草數字化倉庫管理系統，來進行對倉庫管理的總體整合，實現系統運作高質量數據交流，更加有利于物流活動過程中數據的跟蹤與追溯。隨著RFID技術在煙草行業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，為煙草企業帶來巨大的經濟效益和社會效益。
                    
                         圖4 煙絲箱出庫及翻箱前信息校驗圖

   參考文獻

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

   徐仰高（1976-）

    從事于企業自動化物流領域，熟悉物流系統自動化控制技術、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