烟丝丝配模式高精度掺配方案研究

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摘要：烟丝掺配过程中，物料掺配比例需执行严格的工艺标准，由于传统定量喂料皮带秤计量方式为动态称重计量，相对于静态称重存在误差，若纯粹依靠皮带秤计量，当误差积累到一定程度难免会影响掺配精度[1]。传统的烟丝生产“五丝掺配”工序，当多种掺配丝误差均积累到一定程度，难免会对卷烟的品质造成一定影响。本文基于烟丝物流高架库丝配模式，提出烟丝高精度掺配方案。

关键词：烟丝生产丝配模式高精度工艺配比掺配方案

引言：为适应分组加工和柔性生产的发展趋势，提高产品同质化加工水平，结合企业烟丝智能物流系统[2]的丝配模式规划，有的卷烟厂提出基于烟丝高架库的丝配模式。但在制丝生产中，若采用基于叶丝总量的掺配模式，则需要根据叶丝量准确确定出梗丝、膨胀丝、薄片丝、残丝等掺配丝的重量。由于装箱系统[3]采用静态称重后写入信息，所以箱装掺配丝的重量准确性没有问题，但是难点在于如何准确装出需要的掺配丝总重量。根据烟丝高精度掺配工艺要求，从物流上位系统自动控制装箱量实现总量控制角度提出解决方案。

一、系统自动随机设置装箱目标重量

（一）装箱算法研究

通过上位系统和装箱站控制系统自动设置装箱目标重量，按照工艺标准和随机装箱算法[4]，在掺配丝装箱时，控制系统自动计算掺配丝总量和单箱装箱重量，将掺配丝按设定的区间值自动分配单箱装箱重量。

设掺配丝总量为X，单箱装箱净重为x，标准箱净重为x标准，随机波动范围为 [-σ，σ] ，精度误差为，装箱净重区间为[xmin，xmax]。

根据工艺标准和以上基础参数，系统自动计算所需掺配丝的总量X，再通过随机装箱算法自动控制装箱站将总量分配到每一个箱子中。

（二）生产应用研究

以梗丝为例，现生产每批梗丝约为960-3900kg，可以装箱数量为12-45箱。目前最小批叶丝为牌号A，其配方重量为5960kg，加料比例为2.6%，加香比例为0.3%。在不考虑皮带秤等误差的情况下，经计算可得每一批掺配工序叶丝重量约为6132kg。根据烟丝掺配精度≤0.8%的工艺要求，计算可得所需梗丝的重量范围为490.6±3.9kg。

加香

设定梗丝装箱标准为80kg，重量波动范围设定在5kg之内（大于掺配误差范围±3.9kg），即每箱重量在75-85kg。根据装箱站装箱时每箱存在±0.5kg的精度误差，装箱后的梗丝净重在74.5kg-85.5kg之间。

经过不同重量的梗丝箱随机组合，可以满足工艺误差范围内牌号所需的梗丝重量。烟丝出库翻箱前，上位系统通过算法计算自动搭配梗丝箱，获得所需掺配梗丝的总重量，将组合出的掺配梗丝出库翻箱进行掺配。

掺配过程中，系统根据各组分掺配丝所剩数量，以虚拟主秤[5]为基准，自动追踪烟丝余量并调节料仓和皮带出料速度，最终使掺配线各组分物料同时完全出料，满足高精度掺配要求。

二、系统控制将零尾掺配丝单独装为一箱

（一）现有掺配模式研究

某卷烟厂现有生产模式为先生产整批梗丝，然后进入梗丝柜存储，叶丝生产后，根据掺配比例共同在掺配线完成比例掺配，生产组织模式见图1。

图1 现生产组织模式简图

（二）高精度丝配模式研究

相对于传统加工模式，高精度丝配模式掺配具有掺配精度高，甚至无需回收余料等优点，可实现精细化分组加工和同质化生产。若采用高精度丝配生产模式，则叶丝装箱后系统就

应该自动获取每批叶丝总重量[6]并计算所需的各类掺配丝重量，掺配丝装箱前必须下达已产出的叶丝批所需的丝配工单，确定每批叶丝所需的掺配丝重量。

图2 高精度丝配生产组织模式简图

掺配丝装箱时，上位系统自动进行分配装箱[7]，先根据计算的量装完整箱，再将掺配量不足整箱的零尾烟丝单独装成一箱，上位系统写入信息时与对应叶丝批次进行标记锁定，进行掺配使用。翻箱时，上位系统准确从库内到标记的掺配丝零尾箱，从库内调出后翻箱进入掺配加香线，通过皮带秤速度控制叶丝和掺配丝同时完成出料，实现高精度掺配。

三、系统根据经验值自动设定装箱组重量

根据近期制丝生产中每批叶丝所需要掺配丝的经验值，系统自动计算每一批掺配丝需要按

规则装成几组不同总重量的箱子组，并在RFID芯片内作标记，当有重量配比最接近的叶丝批需要掺配时，系统即调出这组箱子出库掺配。

以1月份产量较大的牌号B烟丝为例，叶丝批间重量差值最大约为300kg，根据工艺标准梗丝掺配比例为7%，批间最大重量差距为300*7%=21kg，批间重量差距不大，便于经验值设定。梗丝掺配精度为7140*0.07*0.8%=3.998kg，为满足掺配精度要求，我们将箱组总重量步长设置为3.0kg，初值设置为480kg。叶丝量、梗丝掺配量、经验值列表如表1所示。

表1 1月份牌号B烟丝生产数据及装箱经验值计算表

日期	1月份叶丝量	1月份梗丝掺配量	经验值	对应1月份梗丝量
1.3	7034.85	492.39	480.0	481.16
1.9	6909.44	483.51	483.0	483.51
1.9	7116.29	498.04	486.0	486.46
1.12	6987.48	489.81	489.0	489.81
1.12	7172.04	484.94	492.0	492.39
1.12	6869.94	481.16	495.0	498.04
1.14	7173.13	502.43	498.0	499.80
1.14	6972.90	488.31	501.0	502.43
1.14	6947.33	486.46
1.15	7034.48	492.36
配方重量	7140.00	499.80	总计3937kg