輪胎智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺建設策略

黃愛華

(廣州市華南橡膠輪胎有限公司，廣東 廣州 511400)

輪胎智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺建設策略

黃愛華

(廣州市華南橡膠輪胎有限公司，廣東 廣州 511400)

著眼當前輪胎生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)狀，關注輪胎智能制造的生產(chǎn)系統(tǒng)平臺特征要求，聚焦智能工廠的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺建設策略。

輪胎； 智能制造；智能化；生產(chǎn)系統(tǒng)

輪胎制造屬于規(guī)模化、生產(chǎn)連續(xù)性、品種多樣個性化、性能趨于高端化、市場全球化的生產(chǎn)經(jīng)營，生產(chǎn)經(jīng)營活動復雜而動態(tài)多變，靠傳統(tǒng)經(jīng)營管理方式方法難于駕馭這樣的大系統(tǒng)，去實現(xiàn)安全有序高效的生產(chǎn)并滿足客戶要求。近年來國內(nèi)外輪胎市場的變化，已形成倒逼機制，激發(fā)我國輪胎企業(yè)尋求轉(zhuǎn)型突破。

國務院在2015年5月8日發(fā)布“中國制造2025”的十年行動綱領，部署全面推進實施制造強國戰(zhàn)略，給正在轉(zhuǎn)型的我國輪胎產(chǎn)業(yè)極大的鼓舞，大部分輪胎企業(yè)已聚焦輪胎智能制造“夢工廠”的規(guī)劃，思考怎樣以“實現(xiàn)信息化與工業(yè)化深度融合”為行動指南，邁向創(chuàng)新驅(qū)動智能制造的發(fā)展軌道。

輪胎智能制造“夢工廠”的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，除了應用好傳統(tǒng)制造和自動化技術，還應用系統(tǒng)識別和智能感知、數(shù)字化信息交互、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等技術，用計算機模擬人腦分析判斷生產(chǎn)活動、優(yōu)化計劃、采用智能設備和智能機器人取代人力，具高度執(zhí)行力、高度實時性和靈活性，系統(tǒng)趨于柔性化，較好地適應輪胎大規(guī)模復雜生產(chǎn)的要求。

為實現(xiàn)輪胎智能制造“夢工廠”，本文著眼改變生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)狀，關注輪胎智能制造的生產(chǎn)系統(tǒng)特征要求，思考策劃實施方案。

1 我國輪胎生產(chǎn)系統(tǒng)平臺現(xiàn)狀

筆者作為輪胎工廠管理骨干時，為剛性的生產(chǎn)系統(tǒng)要面對越來越多規(guī)格小批量生產(chǎn)的高投入低產(chǎn)出而無奈；為產(chǎn)品質(zhì)量波動備受壓力；為作業(yè)計劃和物流量不均衡而付出物料過期損失和停機待料損失；為人工因素造成的諸多差錯損失而痛心；為重體力崗位人員不斷流失和招工難而被動。實際上，這樣的情況在我國許多輪胎廠都存在。

我國橡膠輪胎產(chǎn)業(yè)用了30年的時間，以引進技術為核心、消化吸收創(chuàng)新為主線，以汽車工業(yè)發(fā)展為市場動力，發(fā)展成為一個子午線輪胎生產(chǎn)大國，速度史無前例。但是與國際先進企業(yè)相比，總體還處在落后地位；多方面原因中，除產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新不足等等以外，生產(chǎn)系統(tǒng)平臺的水平不高是不容忽視的。

對制約輪胎生產(chǎn)水平的因素，必須在智能工廠建設中得到正視并設法消除。因此關注如下經(jīng)驗教訓，有助于我們堅定創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的信心，有利于以國際化視覺來主導先進標準的確立，有利于找準突破方向，以信息化與工業(yè)化的深度融合實現(xiàn)智能制造，打造企業(yè)核心競爭力平臺。

（1） 過去我國長期處于封閉對外開放不足，以及國際輪胎巨頭對我國技術封鎖的原因，早年我國引進輪胎技術總體處于二線水平。引進技術成為標準和模板，投產(chǎn)后缺乏對內(nèi)涵的深入理解，自主研發(fā)創(chuàng)新也不足，工藝和流程就難得提升，在本世紀以來輪胎規(guī)模發(fā)展就同質(zhì)化。

（2） 我國改革開放初期經(jīng)濟基礎還薄弱，引進裝備時往往保證了生產(chǎn)線核心主體的采購，輔助部分卻要“看菜吃飯”，容易給整線性能水平留下短板；在后來的裝備國產(chǎn)化制造自主創(chuàng)新時期，有些短板還沒得到補長；國內(nèi)制造的某些不足也削弱了一些性能，使生產(chǎn)裝備自動化程度不一、可靠性不穩(wěn)，機器故障增多就造成生產(chǎn)出力降低，設備不穩(wěn)定運行就會造成質(zhì)量波動。

（3） 我國是人口大國，勞動者有勤勞勤奮的優(yōu)良傳統(tǒng)，對先進發(fā)達國家依靠工業(yè)自動化融合信息化產(chǎn)生高度生產(chǎn)力的方向路徑，長期以來有著不同觀點；遇到投資資金捉襟見肘，往往對裝備自動化和信息化的結構作簡化或舍棄，使投產(chǎn)后人工干預多，結果是勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品穩(wěn)定質(zhì)量水平被打了折扣。

（4） 我國輪胎集團化生產(chǎn)尚在發(fā)展階段，過寬的產(chǎn)品線使工廠生產(chǎn)效率降低；輪胎客戶日趨個性化的市場需求，使訂單排產(chǎn)批量趨小、品種規(guī)格趨多，對系統(tǒng)柔性化應變能力要求就高；否則生產(chǎn)裝備待機待料多、輔助生產(chǎn)時間多、動力能源利用率低、生產(chǎn)成本高。

（5） 流程和工廠設計方面，欠缺對先進先出、物流自動化、工廠信息化的系統(tǒng)規(guī)劃和預留條件。當規(guī)模達產(chǎn)階段，生產(chǎn)現(xiàn)場管理和操作仍靠個體人腦和大量勞動力，復雜多樣在線物流平衡配送的組織管理難度很大，經(jīng)常會發(fā)生機器待料、送錯料、裝錯模、發(fā)錯貨等損失。

（6） 本世紀以來雖不少企業(yè)起步信息化平臺建設，卻會因底層的生產(chǎn)設備層控制系統(tǒng)水平不一，致使與上層系統(tǒng)的協(xié)同和諧不良，使信息化平臺對生產(chǎn)單元數(shù)據(jù)的接收處理和應用不夠充分，生產(chǎn)和物流會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不對應、匯集后信息不對稱，支持系統(tǒng)運營決策的可靠性就得不到保障，支持計劃調(diào)度敏捷應變困難，系統(tǒng)效率就難有明顯提高。

（7） 在我們同質(zhì)化規(guī)模發(fā)展的時期，國際輪胎巨頭們也在發(fā)展規(guī)模和提升先進性。以近年Goodyear在美洲新建年產(chǎn)1 000萬條高性能輪胎項目為例，全廠雇員只有1 000人，比我國輪胎同等規(guī)模生產(chǎn)用人少50%以上，生產(chǎn)力水平距離越來越大。

從以上方面可看出，我國輪胎企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)平臺水平不高，穩(wěn)定性不足，發(fā)展必然會受制約。 因此，實現(xiàn)信息化與工業(yè)化深度融合的輪胎“夢工廠”，是中國輪胎制造轉(zhuǎn)型、趨身國際先進制造的康莊大道。

2 輪胎“夢工廠”智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺特征要求

輪胎企業(yè)智能化生產(chǎn)，系統(tǒng)特征是把人工干預操作減少到最低，使生產(chǎn)設備自動完成作業(yè)、在制品均衡化無人配送、各流程和節(jié)點通過標簽和智能化感知技術實現(xiàn)數(shù)字化輸入輸出、匯集信息化系統(tǒng)、進行數(shù)據(jù)分析處理；模擬人腦的計算機從大數(shù)據(jù)中優(yōu)選資源組合方式，優(yōu)化計劃調(diào)度，生成執(zhí)行指令快速傳輸，通過人、機、物無縫對接，使各點、面、線反應敏捷動作及時，通過系統(tǒng)柔性化的提高來提升執(zhí)行力。

流程導向方式，要對進廠后的原材料加載工藝標簽，智能化配送至密煉機進行生產(chǎn)混煉；膠料、膠部件要加以信息標簽，有緩沖按計劃地均衡進入相應的生產(chǎn)機臺；成型胎坯要加以身份標簽，在硫化、終檢、入庫、出廠售后服務等流程中識別身份信息，“智慧”決定生產(chǎn)流向路徑和定置，全流程可追朔。

在具體到一個工廠的智能制造系統(tǒng)建設時，系統(tǒng)特征的定制一定要著眼于工廠的環(huán)境、條件、未來競爭力要求，把技術升級、工藝改進、流程優(yōu)化、設備性能提高、系統(tǒng)減員增效等方面的變化和提升要求緊密結合起來，進行有個性優(yōu)勢、具先進水平的智能工廠整體規(guī)劃和建設計劃；即便對資金條件還不充裕的企業(yè)，也要立足智能工廠建設為著眼點，考慮好整體規(guī)劃，根據(jù)資源條件來分步建設、局部實施。

據(jù)有關資料，我國某先進輪胎企業(yè)先行“兩化相融”智能化生產(chǎn)的案例表明：定員降低10%，整體效率卻提高30%；通過對輪胎生產(chǎn)全程、實時質(zhì)量管控，內(nèi)部不良成本降低0.5%以上，外部不良成本降低1%以上。最近報導的我國首家輪胎工業(yè)4.0智慧工廠，與我國同等生產(chǎn)規(guī)模輪胎廠相比，總投資約2倍，用工人數(shù)不到30% ，占地面積只用40%左右。從上述我國輪胎工業(yè)“兩化相融”智能化建設實例可知，對目前大多數(shù)輪胎企業(yè)來說，進行智能化工廠建設有較大的改善和經(jīng)濟效益提升空間。

但是，實現(xiàn)輪胎智能制造“夢工廠”的智能化生產(chǎn)，并不是輕而易舉的事情。如果人腦不首先把智能化生產(chǎn)的內(nèi)容和內(nèi)涵要求理清，把整個系統(tǒng)層面尤其是交互和節(jié)點理細，建設投入可能達不到“智慧”的結果。所以，企業(yè)一定要認真分析當今生產(chǎn)運營模式和成本現(xiàn)狀，明晰自身競爭力優(yōu)勢是什么？特色是什么？問題和障礙是什么？建設怎樣的智能模式既有先進性又適合自己？從而進行智能化生產(chǎn)系統(tǒng)建設項目的目標設置、計劃、行動。

3 輪胎智能制造的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺建設策略

為了建設好輪胎智能制造“夢工廠”的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，對一些聚焦點關注權衡的問題，在此拋磚引玉，與同行共勉。

（1） 把流程分析、特色分析、流程優(yōu)化、流程再造作為首席行動，全面進行智能制造“夢工廠”的系統(tǒng)規(guī)劃、子系統(tǒng)構架、標準制定,要去除多余流程、切斷資源漏洞、集成數(shù)據(jù)信息傳輸處理、優(yōu)化運營模式。任何只著眼現(xiàn)狀、不想創(chuàng)新技術和改變落后方法 、不追求先進生產(chǎn)力和成本效益、不想創(chuàng)新改進系統(tǒng)管理模式，只穿新鞋走老路的保守思想，都會降低“夢工廠”的智慧水平能力，使建設預期打折扣。

（2） 智能化生產(chǎn)設備群，是智能工廠的底層，每一臺生產(chǎn)線設備將不再是過去單一而獨立的做功單元，還要求具自身“分析判斷”能力來決策自主行動的功能。因此，底層的搭建要追求設備結構先進和自動化，才有先進生產(chǎn)能力；從機電性能來說，設備的精度要高、動作重復性要可靠、控制系統(tǒng)要智能化；從使用性能來說，除了保證滿足工藝條件、操作無人工干預、過程質(zhì)量穩(wěn)定以外，還要保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)——產(chǎn)量、質(zhì)量、設備、動力、耗材、監(jiān)測參數(shù)等數(shù)據(jù)能完整準確地數(shù)字化輸出。

（3） 對于擴建項目的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)擴展，新增與原有的生產(chǎn)設備和設施要統(tǒng)一先進性標準，要求使用性能一致性；因此，新設備選型的定位，應保證滿足工藝要求前提下追求先進生產(chǎn)力；老設備性能水平方面的距離，要計劃與新建項目同步進行大修改造提升性能和完備功能，對于改造提升都達不到標準要求的，作為落后產(chǎn)能要堅決淘汰。

（4） 作為神經(jīng)傳導循環(huán)的工廠信息化系統(tǒng)，做好統(tǒng)一規(guī)劃非常重要！必須確定好統(tǒng)一運行環(huán)境和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，規(guī)定企業(yè)信息集成模式、接口標準和規(guī)范，徹底消除信息孤島，實現(xiàn)各子系統(tǒng)間高速傳輸、高效互聯(lián)，達到信息共享和網(wǎng)上數(shù)據(jù)交互，提高系統(tǒng)信息處理效率。

（5） 得到了底層數(shù)字信息流，匯集成大數(shù)據(jù)要能充分的智能化挖掘利用，將結果傳導至工廠的相關管理層面。除了滿足決策支持和生成指令下達以外，要利用大數(shù)據(jù)多開發(fā)底層應用的“智慧模塊”，如目標水平導向、業(yè)績評估、缺陷分析對策、趨勢預測和警戒、故障查詢和對策、磨損預測、維保落實，等等，讓大數(shù)據(jù)服務好系統(tǒng)智能化。

（6） 要積極關注和適時應用輪胎RFID電子標簽。現(xiàn)用條碼作輪胎身份識別，所載信息量受限，不能后續(xù)寫入新信息，且條碼外露在輪胎表面，輪胎裝車使用后有被磨損的可能性。一旦條碼無法讀入，就意味著輪胎信息的丟失無可追溯。RFID電子標簽植入輪胎內(nèi)部形成一體，不易被自然和人為損壞，可在輪胎整個生命周期標識，并可與輪胎的生產(chǎn)、參數(shù)、銷售、使用、翻新、報廢等全過程信息綁定記錄，通過專用軟件，實現(xiàn)對輪胎全生命周期數(shù)據(jù)的記錄及追溯。因此，RFID是輪胎物聯(lián)網(wǎng)的可靠標簽。有消息稱，國際輪胎巨頭Michelin計劃在2016年給輪胎都帶上RFID電子標簽出廠。當前我國輪胎RFID國家標準已經(jīng)起草完畢呈批中，輪胎生產(chǎn)應用技術處于可靠性驗證和完善階段，可見我國輪胎RFID標簽時代不久就會來臨。

（7） 在各設備生產(chǎn)線上，以及在物流輸送系統(tǒng)中，凡是人工干預多、勞動體力大、安全環(huán)境差的作業(yè)崗位，要設法實現(xiàn)機械化和自動化，采用機器人、機械手、iAGV車等智能化輔助設備代工是好方式。這不只是應對勞動力日趨緊缺的問題，更重要的是能把過程人工干預大幅減少，既防止差錯、減少質(zhì)量成本，又能保證各點、面、線的節(jié)拍均勻、輸入輸出平衡。對于傳統(tǒng)生產(chǎn)的輪胎工廠，筆者認為可以根據(jù)表1中列舉的工序/位置，使用一些智能設備/裝置來代工，可收獲良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

（8）智能制造“夢工廠”的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，是多學科專業(yè)知識、先進技術和現(xiàn)代化管理的集成平臺，其建設和運行必然要改變我們的思維模式、習慣方法和行為。雖然智能化生產(chǎn)的底層操作變得更容易更簡單，對一線工人的技能要求降低了，體力勞動減少了，用工數(shù)量下降了；但是，對平臺維護技術和應用開發(fā)的要求卻提高了。因此，管理維護的制度規(guī)范也要創(chuàng)新和修訂，相應工程技術和管理隊伍的學科要拓展、應用要深化。要求管理人員、工程師、技術工人的知識要擴充，技能要熟練提高，既有的經(jīng)驗要不斷注入新內(nèi)涵。企業(yè)人力資源管理方面，要切實重視智能化生產(chǎn)帶來的變化，適時調(diào)整人員匹配、培養(yǎng)和培訓、激勵方面的管理和實施新方法，才能保障對智能化系統(tǒng)的維護使平臺正常運行，才能長期穩(wěn)定地發(fā)揮其“智慧”；這樣，企業(yè)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新才是真正成功地步入質(zhì)量穩(wěn)定、高效率、高效益、用戶滿意的現(xiàn)代化輪胎生產(chǎn)新常態(tài)。

Tires intelligent manufacturing system platform construction strategy

Tires intelligent manufacturing system platform construction strategy

Huang Aihua
(Guangzhou south China rubber tyre Co., Ltd., Guangzhou, 511400,Guangdong,China)

Based on the current status of tire production system, this paper focus on the characteristics of tyre production system of intelligent manufacturing platform,and focus on smart intelligent manufacturing system platform construction strategy of the factory.

tyre; intelligent manufacturing ; intelligent; production system

表1 智能設備及作用

F270.7 TQ330.8

1009-797X(2016)07-0009-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.07.003

（R-01）

黃愛華，1982年畢業(yè)于華南理工大學高分子材料加工機械專業(yè)，長期從事橡膠企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)、設備生產(chǎn)技術管理、技術改造、工廠規(guī)劃建設等方面工作，曾發(fā)表論文多篇。

2015-11-10