《打叶复烤仓储数字化设计指南》技术报告

打叶复烤仓储数字化设计指南

技术报告

项目组

2022年10月

《打叶复烤仓储数字化设计指南》

技术报告

1项目概况

1.1打叶复烤仓储数字化简介

仓储数字化就是以仓储活动为基础，以数字化技术为手段，用数

据连接仓储活动各环节，对仓储活动过程进行规划、管理、诊断和优

化的活动，通过应用计算机技术，配套数字化仓储运营与管理，实现

仓储活动可视化、仓储作业流程自动化或少人化。打叶复烤仓储数字

化，就是运用数字化技术将仓储信息转化为数字码，通过一套系统实

现打叶复烤仓库数字化管理。

1.2项目背景

第四次工业革命热度空前，智能制造站上风口，在全球范围内

成为制造业的发展趋势。2013年，德国政府提出了工业4.0战略，

2014年，美国提出“再工业化战略”，形成工业互联网联盟，2015

年，我国也出台《中国制造2025》，全面推进制造强国战略。制造

业是现代工业的基石，关系到国家在21世纪的话语权。数字化、网

络化、智能化所引发的新一轮产业变革对制造业提出了更高的要求，

这需要我们布局智慧工厂战略，数字化仓储系统正是智慧工厂必不可

少的一个环节。大量实践证明，通过数字化仓储物流的建设，可以有

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效提升仓储作业效率、降低作业出错率、节约人力成本。

数字化仓储系统在打叶复烤的生产实践中有迫切的需求。打叶复

烤在卷烟加工生产过程中是衔接农业和工业的重要环节，工业生产的

稳定性需求向上游原料传导，必然要求复烤烟片的均质化程度尽可能

提高，国家局对此也有明确要求。大量研究结果表明，通过分类搭配

投料结合柜混的方式可以有效地提升打叶复烤成品片烟的均质化程

度，可以同时抑制烟叶原料的短期和长期波动。因此，打叶复烤企业

需要仓储环节满足对烟叶分类存、精准取的要求，传统的仓储管理模

式很难胜任这种加工模式，而数字化仓储系统是一个性价比高的成熟

解决方案。数字化仓库可通过对现有平库进行智能化改造来实现，不

仅可以实现高架仓库绝大部分功能，而且投资小、运维成本低、性价

比高，兼具灵活和功能，提升空间大，拓展性强，可持续迭代升级。

因此，已有一些打叶复烤企业已采用或准备采用数字化仓储系统作为

加工提质的重要手段。

数字化仓储系统可以满足打叶复烤企业的需求，然而，我们也要

清楚地认识到，数字化仓储系统的建设还需要进一步规范和指导。打

叶复烤企业在建设数字化仓库时往往仅根据企业的现时需求来选择

实现方案和功能设计，对数字化仓库的迭代升级和与其他系统的对接

考虑较少，如大数据采集系统等，存在很多不完善、不规范的地方。

因此，针对这一现状，湖南中烟工业有限责任公司等12家单位于2020

年联合提出申报了《打叶复烤仓储数字化设计指南》行业标准项目，

旨在为打叶复烤加工的数字化仓储设计指导方案，适用于打叶复烤加

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工企业数字化仓储设计及已有平库的数字化改造，包括硬件和软件等

的设计指南。

1.3项目主要内容

1.3.1项目范围

撰写的标准适用于打叶复烤企业仓储数字化设计及验证

1.3.2项目主要技术内容

项目启动，总体实施方案制定。

根据仓储数字化的特点，对复烤企业仓储数字化情况进行系统调研，

完成标准初稿。

对标准初稿召开中期会议集中讨论，征求意见并修订，形成标准验证

稿，并完成验证工作。

完成专家技术研讨，修订并撰写完成标准征求意见稿、技术报告及编

制说明材料。

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1.4项目技术路线

图1技术路线

2系统调研

项目组采用现场调研、函调等形式对部分复烤企业进行调研，具

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体调研内容：仓储硬件（仓库类型、定位系统、物料装载装置、监视

测量设备信息采集、转运装置、信息基础设施设备配备）、仓储软件

系统（物料入库、在库、移库、出库）。具体调研验证结果整理如下：

表1部分企业仓储硬件情况

仓储基础设施

调查对象转运装置定位系统信息基础设施

仓库主体仓储物监视测量设备

湘西鹤盛原数字化平库电子标签温湿度检测设备、重量智能叉车精度满足无有线连接，仓

烟发展有限RFID计量设备、主要化学成遮挡±库WiFi覆盖

责任公司分在线采集（皮带检100mm，有遮

测）挡±400mm

广东韶关烟数字化平库电子标签温湿度检测设备、重量智能叉车；精度满足无有线连接，仓

叶复烤有限RFID计量设备、主要化学成AGV小车遮挡±库WiFi覆盖

公司分在线采集（大框检100mm，有遮

测）挡±400mm

咸阳烟叶复数字化平库明文、二维温湿度检测设备与重智能叉车精度±有线连接，仓

烤有限责任码量计量设备在线采集，300mm，反馈库WiFi覆盖

公司数据自动上传，主要化延时＜1s

学成分具有在线、离线

两种采集方式，分别自

动、手动上传

天昌国际烟老厂为平老线为机打温湿度设备采用离线老厂为普通老厂有，不能老厂采用有线

草有限公司库；技改新标签、人工采集手动上传、重量计叉抱车；技正常使用；技连接，满足

天昌复烤厂线预建配方粘贴；技改量设备采用在线采集，改新线预计改新线高架RFID通信要

高架库、成新线为电子自动上传，主要化学成采用智能叉库采用红外求；技改新线

品高架库、标签RFID分在线检测，自动上传车与AGV小加激光定位，建设“云”数

数字化平库（成品为离线、手动）车数字化平库据中心一个，

采用虚拟定数据传输能满

位足通信要求。

龙岩金叶复原烟配方高电子标签温湿度设备采用离线液压车、老高架库定位有线加无线连

烤有限责任架库、成品RFID采集手动上传、重量计虎车、堆垛精度±3mm接，预留有数

公司高架库、平量设备采用在线采集，机、穿梭车、据接口，能与

库自动上传，主要化学成轨道系统、其它系统相连

分在线检测，自动上传输送机

（成品为离线、手动）

常德芙蓉烟数字化平电子标签温湿度设备及重量计智能叉车精度满足无有线连接，仓

叶复烤有限库RFID量设备均为手动上传、遮挡±库WiFi覆盖

责任公司主要化学成分离线检200mm，有遮

测手动上传挡±300mm

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浏阳天福打数字化平电子标签温湿度设备及重量计智能叉车精度预计能有线连接，仓

叶复烤有限库RFID量设备均为手动上传、满足无遮挡库WiFi覆盖

责任公司主要化学成分离线检±100mm，有

测手动上传遮挡±400mm

表2部分企业仓储软件情况

数字化仓储管理系统物料入库物料在库物料移库物料出库

调查对象

功能

湘西鹤盛原烟入库、在库、移库、智能叉车自实时库存在线管叉车调度系统自自动生成出库方

发展有限责任出库等功能，预留有动入库，自动理，库存统计，3D动完成，自动核验案，叉车调度系统

公司对接接口核验库存显示自动完成出库

广东韶关烟叶入库、在库、移库、智能叉车自实时库存在线管叉车调度系统自自动生成出库方

复烤有限公司出库等功能，预留有动入库，自动理，库存统计，3D动完成，自动核验案，叉车调度系统

对接接口核验库存显示自动完成出库，

AGV小车自动完

成出库

咸阳烟叶复烤入库、在库、移库、智能叉车自实时库存在线管叉车调度系统自自动生成出库方

有限责任公司出库等功能，预留有动入库，自动理，库存统计，3D动完成，自动核验案，叉车调度系统

对接接口核验库存显示自动完成出库

天昌国际烟草入库、在库、移库、老线手工台老线手工台账；新老线依据货位卡老线人工移交台

有限公司天昌出库等功能，预留有账；新线信息线自动核验，自动移库，新线具有自账信息；新线自动

复烤厂对接接口自动录入，实盘库，支持人工核动核验，自动报警完成、自动核验，

时查询查功能实时增减

龙岩金叶复烤入库、在库、移库、高架库为自实时库存在线管无高架库为自动进

有限责任公司出库等功能，预留有动进行，其它理，库存统计行，其它仓库采用

对接接口仓库为人工出库优先原则，按

抽样后自动备料自动出库

入库

常德芙蓉烟叶入库、在库、移库、智能叉车自实时库存在线管叉车调度系统自自动生成出库方

复烤有限责任出库等功能，预留有动入库理，库存统计动完成，自动核验案，叉车调度系统

公司对接接口自动完成出库

浏阳天福打叶入库、在库、移库、智能叉车自实时库存在线管叉车调度系统自自动生成出库方

复烤有限责任出库等功能，预留有动入库理，库存统计，3D动完成，自动核验案，叉车调度系统

公司对接接口库存显示自动完成出库

3技术条款的确定

经项目组反复多次讨论，结合调研验证情况，充分考虑不同企业

的实际情况，对标准中各项参数与指标进行反复确认，确保其具有较

好的科学性、合理性和适用性，保证数字化仓储各环节各项基础功能

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的具备，并符合法律法规。

3.1定位系统技术指标确定

打叶复烤数字化仓库分为数字化平库与高架库，根据行业内复烤

企业实施验证结果，确定定位系统定位精度要求。其中湘西鹤盛、广

东韶关复烤、江西赣南复烤等复烤企业进行数字化平库改造建设以及

生产精准入库、出库验证，明确数字化平库定位精度满足无遮挡±

100mm，有遮挡±400mm控制要求。根据福建龙岩复烤公司、湖南烟

叶复烤公司、华环国际烟草有限公司等已完成建设的原烟高架立体库

运行实际情况，其巷道堆垛车定位精度均在±5.0mm内，结合立体仓

库、货架、堆垛车等相关标准要求，确定自动化立体仓库定位精度应

达到±5.0mm内控制要求。

3.1.1数字化平库定位系统现场与软件验证

1）验证办法：将定位标签置于数字化平库现场巷道中，核对定位标

签在巷道中的实际位置与定位软件系统显示位置的偏差。

2）验证结果：

数字化平库定位系统现场与软件定位精度偏差验证结果如下表3

所示，由下表可知：数字化平库定位系统现场与软件定位精度偏差无

遮挡偏差平均值84.5mm，有遮挡偏差平均值343.8mm，满足标准设定

需求。

表3数字化平库定位系统现场与软件定位精度偏差验证表

验证单位验证次数（次）无遮挡（mm）有遮挡（mm）备注

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135095

230080

329070

湘西鹤盛

434285

535088

平均偏差326.483.6

136090

235085

334090

广东韶关

429575

535080

平均偏差33984

137080

238085

336080

江西赣南

435095

537090

平均偏差36686

图1数字化平库定位精度验证现场图

3.2仓储软件系统设计确定

打叶复烤数字化仓储软件系统设计框架是根据行业内复烤企业

数字化仓储软件系统实施验证结果进行确定。项目参与单位根据打叶

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复烤原烟数字化平库管理要求，设计构建了物料入库、在库、移库、

出库数字化管理功能模块，并对接了均质化加工等业务系统、全国统

一烟叶生产经营管理平台等（建设情况如下）；预留与MES（ERP）

等管理系统信息对接接口，充分满足了打叶复烤数字化仓储软件系统

设计要求。其中湘西鹤盛公司打叶复烤数字化仓储系统设计如下例所

示，满足标准设计要求。

3.2.1数字化平库建设

数字化平库改造的理念是在室内部署一定密度的定位基站，通过

基站与标签之间的无线电信号传输应答，确定标签的相对位置。室内

定位系统采用三级架构，分为设备层、算法层及应用层。其中，设备

层主要包括定位基站和标签；算法层主要用于标签定位与位置校准相

关的算法模型，相关数据存在小型数据库中。应用层为可视化显示层，

通过数据接口获取算法层解码的定位数据。数字化平库室内定位系统

架构如图2所示。

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图2数字化平库室内定位系统架构图

如图3所示，标签定位的与解码的原理是通过标签与不同基站的

响应时间计算出其相对于基站的距离，最后再转化成空间坐标。因此，

定位基站的位置需要按照设计规划的原理进行严格部署，尤其是相对

于坐标远点的位置。基于上述介绍，标签的定位分为两个大的步骤。

第一步，获取标签和基站的相对距离。由于采用无线电脉冲信号，脉

冲速度为光速C，因此标签与基站的的距离D=C*（T2-T1）。第二步，

利用标签与基站的相对距离、基站坐标，采用三点定位或多点定位的

原理，计算出标签相对于原点的位置。

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图3标签相对位置解码原理示意图

3.2.2数字化平库改造

3.2.2.1定位基站位部署规划

为了保障定位效果，需要根据平库的实际情况合理的规划定位基

站的数量和位置，中间支撑柱会影响标签坐标的解码，可在类似遮蔽

物附近增加部署一个定位基站。由于基站及标签与可视化软件的交互

采用网络的方式，通过部署一定数量的AP确保所有设备处于联网状

态，包括后续的可视化终端设备。定位基站推荐采用悬挂式部署，可

通过POE或24V电源进行供电。基站部署位置确定后，按照施工图纸

进行基站部署，做好相应的防护工作。

3.2.2.2平库区域化标识

为了提升仓储效率、便于管理，将平库的仓储区域划分成不同的

仓储区，如A、B、C、D区等，每个区域按照存储货物的大小划分成

若干个货物巷道，每个货位巷道具有唯一的标识，如A01、A02等。

每个货位巷道之间通过电线区分，大小一致、按序号依次排列。

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图4平库区域化标识示意图

3.2.2.3智能叉车改造

叉车智能化改造主要包括两个部分，一个是安装智能车载终端，

用于与定位系统进行交互，获取标签的定位信息；另外一个是安装定

位标签，一般标签安装与叉车的顶部中间位置。叉车智能终端由叉车

蓄电池供电，不需要外接电源，不改变叉车原有机械结构，不影响叉

车原有功能与叉车现场作业。叉车改造符合安全规范，不影响叉车机

械强度，无安全隐患。

改造后的叉车配置无线模块、定位模块以及车载终端，改造后的

叉车具备智能化调度功能。无线模块用于叉车联网，进而接收和发送

叉车的调度指令，定位模块用于叉车当前位置的实时定位。智能车载

终端用于实时显示当前任务、工作状态（空闲、忙碌、工作中）及任

务类型（中转、入库、出库、移库）。智能车载终端可以实时定位叉

车位置，并与调度指令进行比较。如果不一致，将会产生声光报警，

直至位置正确报警解除

智能车载终端采用模块化设计，能适应现场复杂的作业环境，包

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括较好的防震、防尘及防水性能。车载终端开机上电自启动，直接进

入叉车作业任务管理页面，主要功能包括取货信息（仓库号、货位号、

取货基本信息）、送货信息（仓库号、货位号）、系统参数（wifi

信号强度、工作状态、叉车编号）及功能按钮（工作、叉车故障及复

位）。

3.2.2.4智能调度系统开发

智能调度系统主要作用是用于叉车调度管理和叉车任务作业管

理，如叉车的作业区域管理、叉车的作业顺序管理等。如图5所示，

叉车调度系统将叉车作业任务进行分解，并生成对应的叉车任务序列，

写入到服务器中。叉车智能车载终端通过获取叉车作业任务，提醒叉

车司机完成作业。

图5叉车调度系统原理示意图

3.2.2.5可视化软件开发

为了便于仓库货物及叉车管理，需要按照实际货位建立与之对应

的电子货位图，并通过ID进行信息关联。如图6所示，可视化软件

为数字化平库管理系统，包括库存管理、实时库存显示、叉车配置、

出库配置及库存查询等。其中，库存管理支持手动入库、移库、盘库

等功能；实时库存显示采用颜色进行区分，绿色的表示已入库占用货

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位，灰色表示空货位。当述标停留在绿色区域时，会显示相应的货位

存储信息，如货物的基本信息、数量、存储位置等。叉车配置主要包

括叉车的作业区域配置、作业类型配置（出库，入库，移库等）。出

库配置主要是设置出库的区域、出库货物的数量等，可视化软件与调

度系统信息共享，生成云端存储的叉车作业任务指令序列。库存查询

支持多条件组合查询，查询数据可导出或生成相应的图表。

图6数字化平库管理系统

3.2.2.6数字化平库系统工作流程

根据生产调度单，将入库任务录入到数字化平库管理系统，包括

入库的货物基本信息、数量、存储的货区等。调度系统生成叉车作业

指令，叉车按照指定的存放货位进行作业。整个作业过程中，叉车位

置实时监控，跟踪货物是否按照要求放入的指定的货位。如物流出现

信息不对称，系统将产生报警。数字化平库的工作流程如下：

1）在数字化平库管理系统中设置任务类型（出库、入库、移库

等）、作业数量（货物数量）、位置（取货位置，入库位置等），入

库作业时还需要配置货位的进本信息。

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2）数字化平库管理系统将作业请求发送给智能叉车调度系统，

调度系统根据目前货位的存储状态、作业的要求等信息，自动生成作

业任务序列。

3）作业区域的叉车通过wifi，从数据库中获取任务，并实时显

示在智能车载终端上，用于题型叉车司机按照要求进行作业。

4）叉车司机将货物从指定的位置防止到目标位置，完成一次作

业任务，然后重新获取下一条任务。

5）入库完成后，入库数据实时共享至数字化平库管理系统，从

而确保实物与电子货物的一一对应。

图7模块均质化调度单图9模块均质化管理

图8小单元出库方案图10原烟仓库信息化管理

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4标准制定

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