许世民 王建伟 李秀芳 蒋耀东 安浩 刘聪 杨海斌
摘 要：为满足更高的外销膨胀烟丝生产要求，解决现有装箱生产工段劳动强度大、生产效率低、装箱精度低和生产管控不便等问题，对黄金叶生产制造中心外销膨胀烟丝称重装箱生产工段进行了技术改造。本文以此项目为说明对象，介绍了称重装箱技术改造前存在的问题和技术革新方法并对改造后的运行情况进行了总结。
关键词：膨胀烟丝 装箱系统 称重 精度 纸箱 现场环境 除尘
中图分类号：TS452 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（a）-0110-03
膨胀烟丝以一定比例掺兑到卷烟配方中，不仅可以降低卷烟生产成本，而且对卷烟降焦减害具有明显效果。但由于膨胀烟丝的制造工艺复杂、工序环节较多，生产设备的投入资金较大、使用维护成本较高；同时也为响应国家节能降耗的要求。为充分发挥生产线设备效率，目前膨胀烟丝的生产集中在少数大中型卷烟企业，然后再被运输到多个中小型卷烟企业使用。黄金叶生产制造中心作为卷烟生产和品牌大厂，承担了为其他卷烟企业提供膨胀烟丝供应的服务。
1 原有称重装封箱模式描述
为降低膨胀烟丝的包装、运输等使用成本，河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心采用纸箱对膨胀烟丝进行包装，装箱过程除称重环节外，还包括了纸箱的成型、纸箱的套袋、内袋的扎口、纸箱的封箱和生产信息的标记（粘贴标签）等，图1为原有膨胀烟丝称重装封箱模式示意图。
如图1所示，原有称重装封箱生产工段共包括1台给料皮带机、6台辊道输送机和1台地上衡。给料皮带机（1）用于膨胀烟丝向称重工位的运输，在运行过程中根据称重工位纸箱装料的情况进行启动和停止；6台辊道输送机（9）按物流方向依次提供了成箱、空箱缓存、称重、实箱缓存、扎口贴标和封箱工位；地上衡（8）负责对纸箱和纸箱中装填的物料进行称重，并将数据向上位反馈再控制给料皮带机的启停。在原有的称重装封箱生产工段中，上述各工位的工作均由人工完成；另由于此生产线较短、各工位均有人员，生产线中纸箱在各个工位之间的转移也由人工完成，辊道输送机为无动力滚筒。
按上述模式，原有膨胀烟丝装箱生产工段在进行外供膨胀烟丝装箱过程中，自动化程度低，不仅耗费了大量的人力物力，还存在着装箱效率低、装箱精度低、现场环境差、和管理不便等问题，具体表现如下。
（1）当装满一个纸箱后，需要进行纸箱的切换，在切换的过程中，给料皮带机需要停止一段时间，不能实现连续出料，无法满足膨胀烟丝生产线连续生产的要求，也造成了设备频繁启停、装箱效率低的情况。
（2）在对纸箱进行称重装料的过程中，装料的停止信号来源于地上衡的称量数据反馈，若反馈设定值设置为单箱标准净重，由于落料路径中仍存在有部分物料，则会超出单箱标准净重。为减小装箱重量偏差，反馈设定值是根据经验进行设定，但由于上游流量存在波动、物料容易在停止时因料层较厚发生不同程度的坍塌，造成了装箱精度较低的情况。
（3）为在维护企业诚信的良好形象的同时又可节约生产成本、避免产值浪费，在单箱装料后由人工参照仪表的显示数据对箱内的膨胀烟丝进行多回少补工作，以保证出售膨胀丝的单箱重量偏差。这一环节也在一定程度上制约了生产效率的提高，同时为进行这项工作留有的空间造成了装料过程中粉尘的外溢，影响了现场空气环境质量，危害工作人员身心健康。
（4）为降低运输成本、充分利用单个纸箱容积，在装箱过程中由于膨胀烟丝密度小、较蓬松特性的原因，人工需在装料过程中和扎口前对膨胀烟丝进行压实操作，此环节对物料产生了不同程度的造碎、影响了产品质量；同时其也是需要在给料皮带机与纸箱之间留有空间以致出现粉尘外溢情况的原因。
（5）在为方便进行产品品质追溯进行的标记生产信息环节，是由人工对标签纸涂抹粘合剂，然后再将标签粘贴到纸箱上并盖上生产班组和生产日期的印戳，工作量较大，不仅标签纸的粘贴位置变动较大、缺少了规范和美观性，而且标记信息较少、不利于企业管理的标准化与精细化，这种人工操作的方式也无法实现数字化与批次化管理。
2 称重装箱模式的改进
在“数字化烟厂、数字化烟草”的基本框架中，烟草生产必将向信息化、自动化方向发展。膨胀烟丝称重装封箱生产也将采用智能化、数字化控制，应具备完善的准确计量、全程跟踪、自动检测、生产统计及分析能力，并同时向节能环保、降低劳动力输出并节约生产成本方向发展。据此，为满足更高的外销膨胀烟丝生产要求，解决现有装箱生产工段劳动强度大、生产效率低、装箱精度低和生产管控不便等问题，黄金叶生产制造中心对外销膨胀烟丝称重装箱生产工段进行了技术改造，并通过分析调研纸箱自有特征、精度影响因素、装箱速度瓶颈、粉尘外溢原因和物流包装技术的发展，确定了改造后的装箱工作流程，并设计了一种计量装箱的技术方案，设备和自控系统由徐州众凯机电设备制造有限公司提供。
如图2所示，改造后的装箱生产工段的工作流程为先由人工成箱套袋并将纸箱放入输送线中缓存，接着纸箱经皮重检测后到达计量装箱工位，装料后的纸箱再经满箱重量检测后进入扎口缓存工位等待人工扎口；人工扎口工作完成后，纸箱进入十字封箱工序并最终通过打码贴标工位到达下箱工位，其中的各个流程分别介绍如下。
2.1 纸箱的成型及内衬塑料袋的套装
经过调研了解，当前市场上是存在成熟的纸箱成型和套袋技术的。但是為提高纸箱的利用率、降低纸箱使用成本，黄金叶生产制造中心的纸箱和内衬塑料袋是需要重复使用2～3次，而使用过的纸箱和塑料袋会降低纸箱成型和套袋设备的成功率。因此，改进后的装箱流程中的第一个环节仍由人工完成，为保证生产效率，此环节后设置了多个缓存工位。
2.2 空箱秤皮重和满箱称重
改进后的膨胀烟丝装箱流程中包括了两台静态检重称，用于装箱过程的检测跟踪。通过对装箱前后重量的变化差进行计算，以复核装箱的实际重量是否达标，并对超出装箱重量范围的纸箱进行报警自动剔除，此环节的设置，既维护了企业的诚信形象，又保证了对企业生产成本的控制。endprint
2.3 计量装箱
计量装箱是装箱流程中的核心环节，牵扯到了装箱精度、装箱速度和粉尘控制等主要问题的解决措施。
2.3.1 装箱速度的保证
改进后的膨胀烟丝装箱秤设置有称重料斗和缓存料仓，称重料斗位于称重工位辊道输送机的上方，用于在纸箱切换的过程中对物料提前称重；缓存料仓位于给料部件上方，用于对放料过程中的来料进行缓存，避免上游设备启停，保证生产的连续性。缓存料仓内的物料在称重料斗放料结束后，由装箱秤内部的给料皮带高速输送，同时将输送过程中的上游来料一并输送进入称重料斗。在一个装箱周期去除放料过程的时间内，上游来料和缓存物料均被输送至称重料斗内进行称重，此环节并在下一个纸箱到来前完成，以此保证了装箱的速度。
2.3.2 装箱精度的保证
缓存料仓内的物料全部被高速输送至称重料斗内后，上游来料由于给料皮带的高速运转获得了较薄的料层厚度，然后当接近装箱重量设定值时，给料皮带开始减速，以低厚度、低速对装箱尾料进行输送，从而控制重量偏差；同时，改进后的膨胀烟丝装箱秤设置有截料门，用于拦截空中物料，进一步保证重量偏差，通过上述两种措施来保证装箱精度。
2.3.3 纸箱容量的保证
在改进后的膨胀烟丝装箱模式中，纸箱的上盖被立起，然后依靠内衬塑料袋包裹保持直立，增加了纸箱的高度尺寸，提高了纸箱的固有容积，使得纸箱能够装下目标重量的膨胀烟丝，而不需要在装料过程中采用振动、压实等方法，避免了物料的造碎。
2.3.4 外溢粉尘的控制
由于改进后的称重装封箱方法采用了箱盖立起的方式，配合称重落料斗卡套结构、纸箱举升机构使用，使得纸箱上盖与落料斗接触并包裹，阻碍了落料过程中挤压气流的运动，在一定程度上有效地控制了装箱过程中粉尘的外溢。
2.4 内衬塑料袋的扎口和扎口前的缓存
由于现有的塑料袋扎口技术是利用热熔原理对塑料袋进行封口，而塑料袋的融化过程可能会产生异味或产生塑料杂物，从而对产品质量造成影响。因此，在改进后的装箱流程中，内衬袋的扎口工作仍由人工操作完成。由于人工扎口需要一定的时间，人工扎口前设置了烟箱缓存工位。同时烟箱缓存工位的输送设备采用了颠箱输送机，通过驱动纸箱进行上下运动对纸箱内的膨胀烟丝进行振动沉降，避免人工干预或压实法可能造成膨胀烟丝的造碎。
2.5 十字封箱
改进后的装箱流程中加入了两台封箱机，第一台封箱机为全自动折盖封箱机，第二台封箱机为半自动封箱机，两台封箱机之间通过90°转角机进行衔接，完成纸箱的十字双道封箱工作，避免了以往人工封口不结实、胶带粘贴长度不统一等缺陷，保证了封箱措施的可靠性、降低了运输过程中的风险。
2.6 打码贴标
改进后的装箱生产流程中使用了一台全自动打印贴标机，用于标签的自动打印和粘贴。自动贴标机打印的标签与改造前相比，内容丰富、格式规范、整齐美观，可以将生产牌号、生产班组、生产班次、装箱质量和生产日期等数据统一编码生成二维码打印在标签上。其在解放了劳动力的同时，增加了与生产管理系统的联系，避免了纸箱信息的错误，也具备了生产追溯的功能，进一步保证了外供产品的质量，推进了全面质量管理。
2.7 烟箱码垛
装料后的纸箱约12kg，综合考虑设备投资、占地等因素，最终确定改进后的装箱流程中烟箱离开生产线和码垛的工作仍由人工完成。为降低工人劳工强度，在最后一台辊道输送机后设置了下箱滑台，高度与托盘相同，这样工人在三层码垛过程中不需要弯腰动作。
3 结语
改进膨胀烟丝称重装箱模式已在黄金叶生产制造中心1140kg/h膨胀丝生产线进行了生产应用，生产线运行顺畅，应用效果如下。
（1）改造后的生产模式提高了膨胀烟丝装箱的信息化、自动化水平，降低了现场操作工人的劳动强度、解放了勞动力。
（2）装箱速度能达到200箱/h以上，按每天8h生产时间，单箱10kg的装填重量，相比改造前每天至少可多提供4000kg的膨胀烟丝，能够对其他烟厂的生产提供可靠的保障，提高了本厂美誉度和市场竞争力。
（3）单箱的直接装箱精度由之前的±0.5kg提高到了±0.1kg以内，提高了装箱效率，也减少了产值的浪费。
（4）生产现场环境得到很大的改善，现场地面的清扫工作量也减少了很多。
但是此次改造后的称重装箱模式中的十字封箱工序存在不能顺畅完成工作的问题，这是由于所用纸箱在第3次重复使用时，纸箱变软、箱盖棱边的强度降低，用于垂直于箱盖接缝方向封箱的封箱机会将箱盖向下挤压，造成封箱失败，建议行业内同仁在需要类似环节时采用角边封箱机来避免这个问题。
参考文献
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