烟草行业生产过程自动化水平较高，目前90%以上的烟草企业都使用了物流机器人。物流机器人已经融入烟草企业的生产工艺，应用主要集中在制丝、卷接包装、成品存储及分拣配送等环节。随着智能制造发展与数字化转型，烟草行业对物流机器人提出新需求，推动物流技术不断创新发展。

烟草行业现状与物流机器人需求分析

我国的烟草产业链由烟叶种植、烟叶购销、烟叶加工与卷烟制造、卷烟批发、卷烟零售五个主要环节构成。这条产业链的中间三个环节构成通常意义上所说的“烟草行业”。截至2022年9月，全国共有18家中烟工业公司，下辖77家卷烟厂，同时还有33家省级商业企业。目前，我国烟草行业的产量和消费量都位于世界第一位。2021年烟草行业实现工商税利总额13581亿元、同比增长6.08%，财政总额12442亿元、增长3.36%，实现税利总额和财政总额创历史新高。烟草行业作为国家税收的重要组成部分，为国家财政和经济发展等方面做出了巨大的贡献。

由于烟草行业利润丰厚，整个行业的生产过程自动化水平较高，其中90%以上的卷烟企业都有物流机器人的使用，部分企业更是经过了几次升级换代。早期烟草行业的设备升级换代频次较高，有“五年一小改、十年一大改”的说法，近年来部分烟草企业技改的频次有所放缓，但单次技改的规模也不容小觑。每次技改，烟草企业都有意愿使用新的技术及装备，来提升卷烟的生产工艺水平、降低生产成本、提高生产效率、创造更多的经济效益。由于物流机器人融入烟草企业的众多生产工艺环节，大部分技改都有物流机器人的升级换代需求。

烟草企业在升级换代时，多以能满足其生产制造工艺需求、技术先进且成熟为主要考虑因素，其次是厂家项目经验及价格等其他因素，以此来选择合适的物流机器人解决方案提供商。

物流机器人在烟草行业的应用情况

1.发展历程

在20世纪90年代，烟草企业选择的物流机器人多以进口品牌为主，如三星、大福、Rcola等品牌。当时国内的自动化水平还很低，物流机器人应用不多，仅限于个别规模较大的卷烟厂。

2000年前后，国内部分厂家针对烟草行业的特点，开发出了适应烟草企业生产制造需求的物流机器人产品，并逐步推广应用到各个烟草企业。同时，由于进口品牌企业的后续服务不能满足烟草企业的需求，原来使用进口物流机器人的企业相继选择将其由国内厂家改造或替换。

卷烟从生产到销售的全流程

近年来，随着自动化技术、计算机控制技术、机器人技术的发展，烟草行业生产过程的自动化程度越来越高，大量机械重复劳动的岗位逐步被机器所替代。物流机器人已成为烟草行业自动化物流系统以及柔性生产系统的关键设备。

当前，烟草行业的物流机器人产品均以国产品牌为主，从数量来看占比超过90%。国内烟草行业使用的物流机器人主要品牌有昆船、今天国际等。其中以昆船的物流机器人应用为主，在烟草行业占比达70%左右。部分物流机器人新兴品牌也十分关注烟草行业的应用需求，并尝试在部分新场景应用方面有所突破。

2.应用环节

根据烟草企业的生产工艺特点，整个烟草制造环节分为打叶复烤、制丝、卷包、配送等几大阶段。烟草企业与生产直接有关的物料主要有4种，即配方原料（叶片、烟梗、薄片、膨胀烟丝）、卷烟辅料、卷烟成品和备品备件，此外还有废弃物、废品等。现在整个烟草行业的物流机器人使用十分普遍，各企业根据产品的工艺需求及企业规模等，在不同的生产制造环节，可以选择不同类型的物流机器人产品。目前，物流机器人的应用主要集中在制丝、卷接包装、成品存储及分拣配送等环节。

（1）打叶复烤阶段

在打叶复烤处理阶段，有原烟存储—备料—预处理—打叶去梗—叶片处理—烟梗处理—成品暂存等工艺环节。这是整个烟草行业用工量最大的阶段，需要使用大量的人工进行烟叶选叶定级、烟叶配比、烟叶杂质剔除等工作。这个阶段的自动化程度相对较低，仅有备料及成品烟包环节有少量企业使用物流机器人。

物流机器人在烟叶备料环节的应用

在备料环节，物流机器人需要负责烟框的出入库运输，并在库区自动堆叠烟框；与真空回潮输送线进行配合进行批次输送及缓存；回潮完成的烟框运输至配比缓存区。在这个环节中的物流机器人应用难点主要集中在烟框的4层自动堆叠上，需要用到激光和视觉二次定位等技术，对物流机器人的运行控制及末端二次定位都有很高的要求。业内目前能实现此项技术的厂家不多。

在原烟存储环节，由于麻包的大小不固定，想实现物流机器人的自动搬运还需要进行相关设备的研发和场景应用的验证工作。

（2）制丝阶段

在制丝阶段，有醇化—配方—叶片处理—叶丝处理—梗处理—梗丝处理—掺配加香等工艺环节。在这个阶段，醇化库、配方库、烟丝库、掺配加香等都有物流机器人的成功使用。在制丝阶段是否适合使用物流机器人，需要综合考虑多方面的因素。首先与企业的规模及产品批量有关。当企业生产规模较大、单个产品的批量较大时，不需要频繁地更换产品型号，企业会更多地选择输送线运输。但大部分烟草企业仍维持着多品种、小批量的生产模式，一种品牌的配方品种多、数量少，需要频繁地更换生产型号，这种场合物流机器人的柔性特性就会得以充分发挥。同时在输送距离较远时，输送线的成本会比物流机器人高，企业也会优先选择物流机器人方案。

物流机器人在制丝阶段的应用

（3）卷包阶段

在卷包阶段，有辅料供应—嘴棒供应—烟支卷接—烟支包装—装箱—成品存储等工艺环节。卷包阶段的辅料供应是整个烟草行业物流机器人使用率最高，也是使用规模最大的环节。大部分重点骨干烟草企业从“九五”规划开始就将自动化物流系统列入技术改造议程，从此大量的物流机器人被用于卷包车间的辅料运输。目前，全国绝大部分烟草企业的辅料都使用物流机器人进行运输。各烟厂的辅料品种繁多、用量也较大，一般以自动化立体库的形式进行存储。根据工艺不同，有的烟厂辅料根据需要进行预先配盘，然后再存储；有的烟厂根据辅料品类直接存储。分散在卷接车间的众多卷接机相对独立，根据生产需要产生相应的辅料需求。物流机器人成为辅料库的集中存储与独立孤岛式的卷接机之间最佳的运输工具。

物流机器人在辅料供应环节的应用

在嘴棒供应环节，丝束包一般与辅料一样利用自动化立体库进行存储，在生产时需要运送到各个嘴棒生产机旁，丝束包的输送也大都由物流机器人执行。在部分企业，成品嘴棒生产与存储距离较远，出入库的运输也有由物流机器人完成的案例。

物流机器人在嘴棒生产环节的应用

在成品存储环节中，在部分输送距离较远的场景，物流机器人替代输送线也是一种比较合适的解决方案，正在被部分烟草企业选择。

（4）配送阶段

在配送阶段，有托盘库—件箱库—条烟存储—订单分拣—订单包装—配送等工艺环节。这一阶段的烟草企业主要是各地方的商业配送中心，物流机器人在其中有较零星的应用。部分业内企业也在积极探索商业配送环节物流机器人的使用场景，如订单分拣与物流分拣机器人结合的场景等。

除上述各阶段的主要环节外，物流机器人在中试线、加香加料、废烟支回收、嘴棒库等环节也有部分的应用。这些应用的规模不大，场景较少，不是烟草物流机器人的应用主流，但在企业进行技术升级与改造时也可以作为一种参考的选项。

烟草行业物流机器人应用的新需求

1.智能辅料配送机器人

传统的辅料配送机器人以托盘为主要操作对象，单品种辅料或是配盘的辅料以托盘为载体，通过物流机器人运到卷接车间机组旁，机器人与卷接机没有直接的信息和操作交互。新的智能辅料配送机器人以辅料为主要操作对象，在进行辅料的自动搬运时还需要带有协作机械手，能与智能卷接机进行对接，实现辅料的自动装卸。这样不仅可以减少人员的劳动强度，还能实现辅料任务的自动呼叫，提高物流系统的工作效率。这种新的智能辅料配送机器人已有个别烟草企业在进行尝试，如果到达预期的效果，后续将会有更多的企业加入其中。

2.备品备件运输机器人

一般大型烟草企业都有专门的备品备件库，虽然大部分企业都有备品备件库管理系统，但传统的备品备件领用流程还是线上查询、申请，线下再由人工到库房进行领用及运输，信息传递与物品管理是脱节的。利用备品备件运输机器人，可以在线上查询及申请批准，再由机器人直接与备品备件库对接取货出库，并自动搬运至维修地点，信息自动传递，实现备品备件领用全流程线上作业，一定程度上节约维修人员的工作时间，提高工作效率。

打造行业内高水平的智能卷烟产线全链精准追溯系统

3.雪茄银行巡检及管理机器人

雪茄银行，并不是通常我们了解的货币流通银行，而是大量品质上乘、陈年、限量的雪茄集中珍藏养护所。在这里不仅存放着各种各样不同价值、不同类型的雪茄，而且还是最佳的雪茄养护场所，能标准地养护出最佳品质的雪茄。传统的雪茄银行日常维护管理，需要工作人员定期进行开柜检查及清点维护，工作强度大、容易出现差错。雪茄银行为实现智能化升级改造，需要采用智能雪茄巡检及管理机器人。

雪茄巡检及管理机器人带有机械臂及智能拍照系统，利用机器视觉及人工智能技术，实现雪茄日常维护的智能化。这种机器人已有雪茄银行在进行测试，效果还不是特别理想，需要解决传统雪茄存储柜前后多列存放、造成视觉检测准确率不高的问题。如果要高效使用雪茄巡检及管理机器人，需要对雪茄存储柜进行改进设计，并与机器人进行适度配合工作。

4.自动装卸车机器人

在烟草行业，原辅料及成品的远距离运输都用卡车实现，卡车的货物装卸主要是由人工驾驶叉车完成。传统物流机器人在面对搬运货物位置不确定、搬运路径不固定的货物则显得力不从心，特别是在直接对卡车所装载货物的识别、定位、装卸等方面更是难以应对，因卡车车型较多、卡车停靠位置、停靠姿态难以固定，导致卡车所装载货物的位置难以事先确定。因此，如何实现物流机器人对卡车所搬运货物的准确定位，实现机器人对卡车所承载货物的自动搬运、装卸，成为物流机器人技术领域中的一个难题。

近年来，昆船公司研发了一种能自动装卸车的物流机器人。该机器人利用激光+机器视觉末端导引技术，实现了对卡车位置及姿态的识别，不仅可以实现厢式货车的自动装卸货，还能实现对平板卡车的自动装卸货。自动装卸车机器人的应用，打通了成品件烟整托盘出库、运输、并装载至发运车辆的整个物流链路，实现了成品件烟整托盘发运环节的无人化作业，提升了成品件烟整托盘出库、装车、发运的效率，大幅度降低了人员的劳动强度，节省了人力资源成本。

5.物流机器人的预防性维护

近年来，随着大数据及人工智能技术的发展，物流机器人正朝着从感知、推理分析到自主决策及自主学习的智能化方向发展。我们提出的物流机器人的预防性维护就是要利用这些新技术，实现机器人健康度评价与故障自诊断、自主决策、自主执行。关于物流机器人的预防性维护不仅是烟草行业的需求，在所有物流机器人的应用场景中，都需要展开深入的研究与应用，我们的最终目的是要保证物流机器人的安全、高效、稳定运行。

烟草行业物流系统发展趋势及物流机器人技术发展方向

“十四五”以来，烟草行业提出了数字化转型的战略要求，更多的烟草企业将从自动化向数字化转型升级。什么样的物流技术及产品能适应新的场景应用需求？这将对物流机器人产品研发及应用提出更新更高的要求。

为全面提升烟草企业的智能制造水平，昆船公司提出了从卷烟生产的智能产线研发着手的行业应用新思路。利用物联网、大数据、人工智能、数字孪生等技术，将智能装备与统一协同管控系统建立无缝连接，既能实现系统智能管控，又能实现高效的自主协同；在产线数字化、虚拟仿真、智能排产方面进行深入研究，基于对物料全流程的排产仿真，既能实现数据分析及辅助决策，还能拓展至供应链上下游相关阶段，实现业务需求的外延；在信息系统方面，实现生产透明化、过程记录信息化、产线监督多样化，利用互联网、物联网、大数据等技术，对物料信息、设备状态信息、工艺加工参数、质量信息、人员信息、能耗信息等进行统一的分析与管理，实现打造行业内高水平的智能产线全链精准追溯系统；在物流机器人等智能设备方面，达到自感知、自学习、自决策、自执行、自适应的“五自”水平，实现智能分析、智能管理、智能控制、智能服务的智能化要求。