輪胎企業的設備管理

裴紅兵

（北京橡膠工業研究設計院有限公司，北京 100143）

我國輪胎行業經過近幾十年的高速發展，已經從半機械化、機械化、自動化發展到了目前以智能化、信息化為特征的工業4.0時代[1-4]。智能化是工廠的主要特征，機器具備感知、自我判斷、自我操控能力，車間內人機對話轉化為M2M（Machine to Machine），即機器設備之間的智能對話和協作，很多操作、搬運和管理類的工作被計算機、機器人等智能設備替代[5-7]。智能設備一般制造精度高、穩定性好，而且廣泛應用標準化、模塊化的設計理念，自我糾錯能力強，故障提示更為精準，故障量相對減少，維護也更加方便，有些故障還可以通過遠程方式解決。但各個系統也變得更加龐大、牽涉面更廣，各臺設備之間、各個系統之間以及設備與系統之間的關系更加緊密，需要更多的相互協作，要求我們設備管理更具整體概念和思維。同時，隨著生產工藝、輪胎結構和配方的不斷發展，成本管理的精細化，以及精益生產、六西格瑪質量管理等理念的引入，對輪胎企業設備管理也持續提出新的要求。

當前輪胎設備管理涉及面廣、內容豐富，本文從企業設備整體管理角度出發，從設備分類、管理流程、管理機構、故障處理流程、維修分類和管理辦法6個方面進行簡要梳理[8-9]，以期起到拋磚引玉的作用。

1 設備分類

做好設備管理首先要將全廠設備梳理清楚，分門別類，為各類設備建檔立卡是設備管理的基礎工作。輪胎企業按照生產流程可以分為煉膠、壓延、成型、硫化、倉儲、成品、公用工程和實驗室8個部分，其中煉膠車間包括原材料庫，實驗室包括物理和化學實驗室以及快檢實驗室。按各類設備的主要功能可分為：工藝類、儀器儀表類、公用工程類、工裝器具類和系統類5大類。

1.1 工藝類

煉膠車間包括膠料破碎存儲輸送系統、小料自動稱量儲存配送系統、油料系統、炭黑系統、母煉生產線、終煉生產線、母煉膠自動儲存流轉系統和終煉膠自動儲存流轉系統等。

半成品車間包括物料自動轉運系統（與煉膠及成型車間交叉）、壓延生產線、胎面生產線、胎側生產線等。

成型車間包括物料自動轉運系統（與半成品及硫化車間交叉）、裁斷機、縱裁機、成型機、噴涂機等。

硫化車間包括胎坯自動轉運系統（與成型車間交叉）、硫化機、成品自動輸送分揀線、CAV（視覺自動控制系統）、動平衡及均勻性試驗機、X光檢測機、輪胎修補機等。

倉儲指輪胎成品的高架全自動倉庫。各車間物料自動轉運系統主要包括AGV（自動引導小車）、自動叉車、EMS（電動單軌系統）、RFID（射頻設別）和GPS定位系統等。

隨著歐盟輪胎標簽法的出臺以及自身技術研發的需要，成品試驗車間除了滾動阻力試驗機、耐久試驗機、高速試驗機、強度及脫圈試驗機、切割機，還有六分力試驗機、噪聲試驗室等配置，甚至有的企業還與國際權威認證機構合作建立了高標準的輪胎室外檢測場。

1.2 儀器儀表類

儀器儀表類設備主要集中在煉膠車間快檢室、物理和化學實驗室，包括流變儀、門尼粘度儀、硬度計、拉力機，以及試驗用開煉機、密煉機和平板硫化機，還有各種化學試驗儀器設備等。

工廠儀表種類繁多，各種儀表保障生產按照預定的溫度、壓力、時間、質量、尺寸等參數進行，還有各種介質的流量儀表、電氣的電流表、電壓表、各種檢測設備使用的力學儀表、位移傳感器以及噪聲測試儀等。

1.3 公用工程類

公用工程類設備包括供配電系統、熱力站、動力站、空壓站、水泵房、制冷站、消防站、污水站以及室內外綜合管線等。主要設備有變壓器、配電柜、鍋爐、除氧器、制氮設備、各類壓力容器、水泵、空壓機、水處理設備、冷卻塔、制冷機以及各類驅動柜、儀表柜、操作柜、操作箱等。

1.4 工裝器具類

工裝器具類設備包括各類口型板、型輥、鋼絲纏繞盤、壓延整徑輥、壓力輥、成型鼓、扣圈盤、貼合鼓、卡盤、腰帶、調節環、硫化模具、后充氣卡盤、均動輪輞、試驗輪輞，以及各類臺車、膠筐、膠桌、小藥車、胎坯車、成品輪胎貨架等。

1.5 系統類

信息化是現代工廠的主要特征之一，除了先進的智能化設備，工廠運營還需要有信息化的支撐，具體包括MRP（物料需求計劃）、MRPⅡ（資源計劃）、ERP（企業資源計劃）、MES（制造執行系統）、PCS（過程控制系統）、DCS（分散控制系統）等，可實現生產管理信息的可視化、生產計劃的自動計算和分配、流程的再造和自動管理、生產信息的追溯以及售出輪胎的信息跟蹤和服務等。借助互聯網、移動互聯網、工業互聯網和物聯網等網絡，可通過終端實現對工廠全流程的監控和管理，以及對產品全壽命周期的追蹤和服務。

安防系統和消防聯動控制系統則是保障工廠安全必不可少的重要環節。

2 管理流程

設備管理包括從規劃、設計、選型、購置、安裝、驗收、使用、保養、維修、改造、更新直至報廢全壽命周期的科學管理。

規劃設計階段要充分考慮行業發展趨勢和企業發展目標，做長遠打算，從機械和電氣等多角度預留設備升級改造的空間。設備購置時應從設備選型、功能配置、自動化程度、生產效率、安裝調試、維修保養等多方面進行考察，所選設備既要滿足生產工藝要求，符合投資控制，前后工序之間設備配置也需合理，充分發揮各臺設備潛能，減少能力冗余導致的浪費，在長遠發展與短期浪費之間找到平衡點。

設備選型要嚴格按照產品規劃，根據確定的工藝參數范圍科學配置，以免出現部分產品達到或超出工藝極限尺寸而造成設備損壞。在設備配套件選擇上應根據使用條件科學選擇，例如，為了防止膠料焦燒并保證工藝溫度，煉膠、壓延以及硫化等設備都需要控溫，溫控裝置質量直接關系到每臺設備能否正常運轉，必須選用可靠電加熱器、換熱器、控制閥、儀表控制系統以及合理的控溫設計。液壓系統也是煉膠、壓延及硫化設備必不可少的關鍵組件，液壓站應設計合理并方便檢修，油泵應盡量沉浸在油品中，避免油泵干磨損壞，為避免油位和油溫異常對設備的影響，必須將油位和油溫的報警信息寫入PLC程序，并在控制界面的明顯部位進行顯示，避免因油溫過高或缺油損壞設備。還應該為溫控及液壓系統配備優質的水管和油管以及接頭，并合理設計管路，避免因管路走向或配置不合理增大損壞頻率和檢修難度。對于硫化機中心機構及模具上下側板溫度較高部位應使用氟橡膠密封圈，嚴格控制密封圈的使用次數，以免因密封圈漏氣造成輪胎降級甚至成為廢品。

對于公用工程系統還需要考慮系統設計的合理性，各種循環水系統應盡量采用軟化水，以免造成設備結垢，如水環真空泵、大型平板硫化機熱板冷卻水以及制冷機冷卻水系統等，其他工藝設備的常溫和低溫冷卻水等也應盡量采用軟化水。應嚴格控制工業用水各項指標，對循環水含氯量進行監測，通過換水和使用離子交換器等方法，減小氯離子含量，以免各種換熱設備尤其是不銹鋼換熱設備過早腐蝕損壞。對于熱真空系統，在進入真空泵之前設置換熱器進行降溫則可以減少維護和降低能耗。

好的設備還需要有好的安裝和調試，要確保設備基礎符合設備靜、動載荷的要求，避免出現基礎下沉導致的設備精度降低。安裝應嚴格按照規范，從墊鐵配置、精度調整、一二次灌漿到安裝驗收需由車間、廠家、安裝方以及監理等多方嚴格把關。灌漿材料的選擇要符合灌漿要求，對于底座與基礎間隙小且精度高的設備應選擇優質自流平灌漿料，以確保設備與基礎的可靠結合，保證設備長期穩定運行。設備應調試至最佳狀態，各項性能達到設計指標后，方可驗收投入生產。

設備的潤滑和緊固是維護的關鍵，選型時一定要選擇潤滑方便且自動化程度高的潤滑方式，所有潤滑部位應易于操作且標識明顯；緊固螺絲應按國家標準選擇合理的止退措施，防止螺絲松動。日常維護應嚴格按照設備要求的方式、周期和介質做好潤滑，同時定期檢查零部件緊固情況，確保緊固到位。

設備操作應嚴格按照設備操作規程進行，禁止粗暴操作、違章操作對設備造成損害，避免設備帶故障生產。

當設備運行到一定的折舊年限，技術和精度都會落后，再改造價值也不大時，應該啟動淘汰程序，添置新的設備替代老舊設備，以保持工廠設備活力。

3 管理機構

設備管理機構一般由設備管理部和各車間保全構成。設備管理部應該配備機械、電氣、自控、暖通、動力以及給排水等專業技術人員，負責全廠設備的規劃和管理。每個車間和公用工程系統應根據大小按比例配備一定的機電工程師、鉗工和電工等負責車間的日常維護。對于跨車間的物料轉運設備應由相關車間共同維護。機修車間配置車、鉗、洗、刨、磨、焊以及線切割等設備，以便為設備維修保養提供簡單的加工服務。快檢以及物理和化學實驗室設備應由實驗室專人管理，包括維護、標定等工作。

工裝器具管理應由工藝人員和設備人員共同負責，其中硫化模具是管理的難點，很多企業都制定了嚴格的管理規定，對其安裝、拆卸、洗模、組裝以及存放等都制定了詳細、嚴格的管理考核措施，以實現對模具的精細化管理。

公用工程系統應設置統一的維保隊伍，除了各站房的維護管理，還包括全廠供配電系統、照明系統、工業管道系統、暖通系統、給排水系統等的管理和維護。

消防和安防系統屬于自控系統，一般由安全部門合并管理，可由電工和鉗工來負責日常維護，自控工程師根據需要進行協助。

儀表計量應設置專門的管理部門，并應參照相關標準建立企業自身的計量標準并購置計量標準器，按照國家計量規范做好各項工作。

工廠信息化系統MRP，MRPⅡ，ERP，MES和PCS等一般由生產管理部門負責管理，配備相應的網絡和信息工程師以及生產管理人員進行日常維護和操作。

4 故障處理流程

設備管理不僅關乎產品質量，還直接影響設備的使用壽命，好的設備需要好的維護保養。新設備進廠后應科學制定設備中長期維保計劃，按照設備管理體系進行管理，做好日常點檢、注重潤滑和緊固、定期對供配電及電氣控制系統進行清潔和緊固檢查，就能有效地延長設備的使用壽命，減少故障維修費用、縮短故障停機時間，為企業創造更多價值。

隨著產業整合、兼并重組和迅速擴張，企業數量減少、規模擴大，備品備件占比可相應減小，同類設備越多，備品備件越容易獲得，當前物流十分便捷，可實現各分廠之間快速調配。同時大的橡機企業也針對大型輪胎企業和布局集中的輪胎產業園區配置了服務點，根據設備的特點做了相應的庫存準備，以快速響應企業設備維護的需要。

設備維護檢修需要專用的工具，大部分工具可以買到，還有些可根據維修需要自行設計。工具配備不完善會加大檢修難度，延長檢修停機時間，裝配精度無法保障，影響設備的使用性能。在維修前，應熟悉設備的裝配原理，如熱裝或冷裝的零部件，必須在特定條件下才能進行拆裝，硬行拆裝會破壞設備，造成更大的損失。

設備出現故障后，應按照從易到難的順序進行排查，除了明顯的機械故障外，應首先從電氣環節查找原因，是電氣接觸不良還是繼電器或接觸器沒有到位，是電源、傳感器、變送器、模塊、CPU或變頻器、控制器等出現故障，還是控制程序出現了錯誤，有的可能是設備廠家在程序中預設了自鎖的條件，以便在企業利益受損時啟動保護，排除電氣原因之后再從機械方面找原因，直至問題得到解決。

5 維修分類

對設備維修進行分類，是為了最大限度地降低設備維護所帶來的企業成本，這個成本要從維修直接成本、停機帶來的相關損失以及改造帶來的收益等多方面進行考量。具體來講可以將設備維修分為故障維修、預防性維修、預測維修和改進維修4種[10]。

根據不同車間、不同重要性、同類設備數量等制定差異化的維修方案，將經濟性和時效性有機結合起來，達到最佳的性價比。對于數量較多的設備（如硫化機和成型機）以及有備份的設備（如鍋爐和空壓機等）可以采用故障維修，密煉機、復合線、壓延機等關鍵設備要采取預防性維修，對于壓延機主軸承等可以結合使用壽命因素采用預測維修的方式，通過對其振動、噪聲等因素的測定結果來制定維修計劃。隨著時間的推移，有些設備可能達不到新工藝、效率、自動化或是環保等方面的要求，而更新的成本又太高，這時可通過改造進行提升；還有些企業出于技術保密的需要，也對新設備進行一些改造。對單臺設備而言，幾種維修方式可以根據實際情況單獨使用或綜合使用。

6 管理辦法

在建檔立卡的基礎上，建立設備管理電子臺賬，對每臺設備的故障點做可視化電子視圖，可設定和修改故障周期、到期自動提醒，對應的備件庫存數量一目了然，需要補充時自動提醒。根據維保運行情況，不同權限的管理人員可對系統設置進行修改，以達到維修保養的及時有效和最小的庫存，提高企業效益。

隨著行業規模迅速發展壯大，維修保養需求激增，維修保養社會化應運而生，依托長期為行業提供安裝、維修、改造等服務的主體，當企業自身力量不夠或者戰略性減少時，可通過招標方式，在合格供應商之間開展良性競爭，以合理的價格獲得優質服務，為企業提質增效。

當企業發展到集團階段，旗下分廠眾多，為了鼓勵創新、提高維保效率可以根據不同的工序和不同的專業，在企業內部各分公司之間開展設備維護技術比武，并將技術比武中涌現出的先進維修技術和各種先進指標轉化為企業標準，定期組織內部對標，以實現設備管理的持續改進，促進企業良性發展。

7 結語

輪胎質量是生產出來的，不是檢查出來的。各種檢測手段只是對其結構、配方、工藝等與產品設計之間的符合度進行檢查，從原料到終煉膠再到半成品、胎坯最后成為硫化胎，一切已經無法改變。質量管理六要素（人機料法環測）中，機器是很重要的因素，在工業4.0時代，機器因素占比越來越大，為了穩定地生產出更高品質的輪胎，必須做好輪胎設備的管理。無論設備如何迭代升級、質量管理流程如何再造，高質量、精細化、信息化的設備管理都是企業精益生產的前提，是產品高質量的要求，是生產安全的保障，是提質增效的途徑，也是企業發展壯大的必由之路。