以智能管理系統的升級應用，提升企業信息化管控水平

質量檢驗是橡膠輪胎企業生產過程中的關鍵控制環節，山東豐源輪胎制造股份有限公司（以下簡稱豐源輪胎公司）豐源輪胎公司的“智能外觀檢測管理系統”由信息中心根據質量管理科需求，自主設計開發，融合了公司的質量控制和精準追溯的思想，投入較低、成效明顯，對產品質量管控過程較為敏感的制造企業具有良好的實際推廣應用價值。該系統主要實現了較廣范圍內的小尺寸條碼的實時采集處理、異常輪胎準確快速凍結、上工序質量風險預警控制、統計分析報表等功能。該系統的實踐應用使得外觀檢測環節實現了精準管理，有效提升操作人員操作效率和責任意識，同時杜絕了較為嚴重的“漏檢”問題，間接提升了產品的整體質量水平。

一、輪胎制造工藝流程

（一）密煉工序

密煉工序是把炭黑、天然或合成橡膠、油、添加劑、促進劑等原材料混合到一起，在密煉機里進行加工，生產出“膠料”的過程。輪胎里每一種膠部件所使用的膠料都是特定性能的。膠料的成分取決于輪胎使用性能的要求。

（二）膠部件準備工序

膠部件準備工序主要有6個工序，擠出→壓延→胎圈成型→簾布裁斷→貼三角膠條→帶束層成型在這個工序里，將準備好的組成輪胎的所有半成品膠部件，期中有的膠部件是經過初步組成的。

（三）成型工序

輪胎成型是在成型機上將胎面、緩沖層、膠簾布、膠帆布、鋼圈按照施工標準依次貼合組成外胎胎坯的工藝過程。主要有套筒法、層貼法、膠囊包邊成型法等工藝。

（四）硫化工序

生胎被裝到硫化機上，在模具里經過適當的時間以及適宜的條件，從而硫化成成品輪胎。硫化完的輪胎即具備了成品輪胎的外觀、圖案、字體以及胎面花紋。隨后，輪胎將被送到最終檢驗區域。

（五）檢驗工序

在這個區域里，輪胎首先要經過目視外觀檢查，然后是均勻性檢測，均勻性檢測是通過“均勻性實驗機”來完成的。均勻性實驗機主要測量徑向力，側向力，錐力以及波動情況的。均勻性檢測完之后要做動平衡測試，動平衡測試是在“動平衡實驗機”上完成的。最后輪胎要經過X光檢測，各項檢測合格后運送到成品庫以備發貨。

二、企業智能管理系統的升級應用在輪胎生產過程中的重要性

（一）輪胎生產過程中對質量控制的嚴格要求愈發強烈

1、漏檢輪胎無法追溯到檢查人員，導致檢查人員工作責任心降低，原有外觀檢測流程僅對發現問題的輪胎成品才進行掃碼記錄，對未發現問題的輪胎視為合格品，導致檢查人員存在僥幸心里。

2、原有流程僅記錄有檢出問題的胎，對未檢輪胎或檢完的輪胎不作記錄，極易出現未檢輪胎流入市場的風險，增加客戶投訴概率。

3、原質檢“蓋合格章”工序追溯效果差，信息容易擦除丟失，對誤檢、錯檢輪胎追溯效果差，易出錯，難以找到具體責任人。

（二）沒有真實數據支撐，難以運用大數據技術開展相關應用

輪胎生產過程的質檢數據采集、存儲都是企業的數據資產，這部分數據的積累將服務于未來的輪胎生產質檢大數據。通過對海量數據的“清洗”“加工”“增值”不僅能夠提高數據的利用率，在優化輪胎研發和生產工藝、提升質量管控能力各個環節均會發揮重要作用。

三、企業智能管理系統的升級應用的分析

（一）調研多家輪胎行業的外觀檢測管控現狀，確定實施方案

針對輪胎生產過程中關鍵的質量控制管理，豐源輪胎公司曾多次組織管理人員和專業技術人員到知名輪胎廠家進行調研學習交流，經多次調研總結，在外觀檢測管控方面由于每個廠家的現狀和發展過程均不相同，其所采用的管理策略和技術手段并非統一。例如建廠時間較早的輪胎廠家并沒有采用信息化系統輔助管理，而新建的智能工廠生產線多以激光固定掃碼為主，這種方式需投資大規模改造輪胎檢測流水線，項目周期長、投資額極大且實時信息反饋到一線操作工的延時較長，對于批量的質量問題難以做到及時管控。

而豐源輪胎公司要以有限的投資發揮高效管控能力為設計原則，受快遞應用場景啟發，經過多次分析論證采用工業相機掃碼方案解決讀碼問題，即根據檢測工位的數量增加對應的工業相機，實現較大范圍、寬景深的自動掃描方案。該方案具有投資小，實施簡單且可根據現場定置靈活布置，不影響檢測過程等諸多優點，并將該系統集同現有的MES系統無縫集成，實現系統間數據流的完美結合和應用。

（二）討論并確定具體的管控流程和思想

1.系統管控程序如何并入檢測線

外觀檢測現場共有15個檢測工位，原檢測流程主要有以下幾步驟：

1. 外觀輪胎病項處置流程：流轉線體取胎→外觀、觸感檢測→發現異常或病項→PDA掃碼→操作PDA選擇病項名稱→凍結→拖入底層質檢返修區流轉線體，完成一次檢測流程操作。
2. 正常輪胎處理置流程：流轉線體取胎→外觀、觸感檢測→未發現異常或病項→加蓋“合格章”→拖入上層返修區完成一次檢測流程操作。

智能外觀檢測管理系統方案：

1. 輪胎病項處置流程：流轉線體取胎→外觀、觸感檢測過程自動完成掃碼記錄→發現異常或病項→觸控平板選擇病項→凍結→拖入底層質檢返修區流轉線體，完成一次檢測流程操作。
2. 正常輪胎處理置流程：流轉線體取胎→外觀、觸感檢測過程自動完成掃碼記錄→未發現異常或病項→拖入上層返修區完成一次檢測流程操作。

2.數據存儲增大，與原有MES交互頻繁，如何防止數據庫卡頓

（1）在數據庫內建立專用表用于存儲檢測數據；

（2）對主表中的外觀檢測標志列進行索引優化；

（3）將服務器內存由128GB提升至192GB；

（4）對查詢項目進行防鎖優化，以滿足批量數據的一次導出需求。

3.如何防止應用過程的非標準或違規操作行為

（1）增加重復掃描設計，對重復掃碼的必需經過病項處理后方可進再二次掃碼，否則記為無效條碼。

（2）增加漏掃攔截功能，在WMS入庫操作邏輯中增加外觀質檢標志判定，杜絕無檢測記錄的輪胎入庫發貨。

（3）系統管理終端提供按時間、機臺、操作工、條碼值查詢條件的檢測追溯報表，可對異常行為進行分析判定，作為事后分析和追溯的依據。

4.如何軟件故障、設備異常處置

（1）當系統出現故障時，操作工可切換至空閑檢測工位繼續操作，同時也以使用PDA進行操作程序進行應急記錄，不會因故障而影響工作節奏造成產線輪胎積壓，而手動輸入模式可同樣對輸入的數據進行存儲、控制、判斷。

（2）系統在設計時集成了在線更新功能，針對出現的軟件BUG或新需求可以隨時調整更換，操作端只需重啟終端軟件即可快速更新，完成軟件功能的優化迭代。

（三）不斷嘗試確定技術研發路線

1.工業掃描相機選型要求

為確保掃碼識別效率，不需要操作工去專門對位，首先要滿足掃描范圍和掃描景深要求，其最低技術參數如下：掃描識視覺分辨率不低于4k，識別范圍需大于400cm²，景深可識別范圍為不小于15cm，具有環境亮度補償功能，曝光時間調整功能，影像傳輸需使用千兆以太網接口，通信標準符合IEEE 802.3ab通訊規范的相關要求及高可靠性要求，相機高度和水平位置可調，項目在可行性驗證過程中選用了國內知名品牌的工業相機產品，測試效果良好，成本得到有效控制，產品價格僅為進口激光掃描頭的1/10。

2.系統設備選型及聯網方案

系統需要雙網絡接入，其生產網接入需求使用不低于54Mbps無線接入或有線接入均可，其工業相機網絡接入需使用有線1000Mbps，以確保視頻信號傳輸不卡頓，現場操作平臺及觸控平板需支持工業級環境要求，需滿足高穩定性和低故障率要求，實施前對觸控屏配置進行了測試，選用性價比較高的賽揚J1900平臺完全能夠滿足解碼要求，同時系統要有音頻輸出功能，對掃碼、信息異常、凍結等過程進行語音提醒，利于操作工專心檢測輪胎，減少看系統屏幕的時間。

3.系統開發方案

（1）系統開發技術方案確定

根據豐源輪胎公司信息中心開發人員能力和開發語言，基于Microsoft Visual Studio開發平臺的C#高級語言進行代碼和功能設計，系統核心視覺解碼功能依據工業相機的SDK開發工具包為基礎進行功能定制集成，引用MES系統的用戶權限管理模塊，使用MES提供的API接口與MES系統進行互聯，PDA部分功能作為漏檢或應急記錄使用，其功能集成到MES系統PDA框架中，以大幅降低開發工作量和開發成本。

（2）主程序軟件設計流程和功能

軟件依據現場操作工的工作流程進行設計，結合現場操作習慣，定制開發平板電腦應用程序，主功能是讀取固定掃描器條碼值，將條碼值和操作工代號進行綁定并集成至MES系統，設計病項快速提交程序，以提高外檢效率，全新設計后臺管理程序，便于查詢分析數據。通過WMS入庫或分揀接口增加強制控制邏輯，限制未經外觀掃描的輪胎流入成品庫。具體工序操作流程如下：

現場操作終端軟件主界面如下圖所示：

主程序所用的觸控平板吊裝在檢測功工位正上方，操作工抬頭即可操作，實時掃碼情況通過語音播報，系統具有相機掃描實時預覽功能，輪胎基本信息顯示、實時操作顯示，快捷凍結功能、自定義凍結功能、基本狀態數據統計功能。

1. PDA現場管理功能設計

依據MES 移動端框架，在PDA掃碼槍增加漏檢補錄功能，防止部分輪胎漏檢后可現場復檢處理，對WMS入庫前的異常處理提供最大的便捷管處理途徑。

1. 后端查詢設計

后端查詢主要設計了正常查詢和二次凍結查詢等功能：

四、推動企業智能管理系統的升級應用實施效果

（一）低成本投入實現質檢精細化管理，提升外觀檢測效率

項目在輪胎行業應屬于首次應用，切合實際應用場景，實現了外觀質量的精確追溯，解決了現在外觀檢測的精益管理痛點，較傳統掃碼站建設成本降低5倍以上，避免了藍光掃碼產生的光污染對人眼的傷害。系統平均掃碼識別時間小于2秒，條碼識別率極高，超過預期效果，與現有質檢MES實現無縫對接，對WMS入庫前的輪胎進行校驗，未經外觀質檢的輪胎不允許入庫。系統實現掃碼系統的快捷凍結功能，大幅度提高操作效率，實現了記錄數據的自定義查詢和追溯查詢。

（二）提升產品質量穩定性，有效避免批量質量問題發生

系統的應用使得生產過程的每一條輪胎都必須通過外觀檢測紀錄，通過系統的質量預警功能，一旦發現嚴重的質量問題可以通過系統對上道生產工序進行聯動控制或告警，以達到及時止損的目的，利于生產現場實時跟進、糾正，對設備參數進行微調校驗，能夠有效預防大批量質量問題產生。

（三）積累數據資產，運用大數據提升生產工藝控制水平

系統實時記錄了每位質檢操作工的檢測過程，通過積累的數據進行分析，將十分有利于未來產品質量的改進和提升。如圖6所示是某成型機臺近5個月生產輪胎發生的質檢數據信息，X軸是異常數量，Y軸是病項類型，可以看出該機對產品質量控制不足之處，簾布接口開裂說明機臺壓合壓力或接口尺寸誤差控制欠缺，氣泡問題反映了貼合控制壓力參數設置需優化，通過對大量質檢數據分析可找出不穩定因素或規律，更好的優化前端生產，提升產品質量的穩定性。

通過對質量數據的干系人進行分析，分析操作工對質量控制的差異情況，對產生質檢問題較多的操作工進行定向培訓，重點關注。

（四）增強內部研發力和創新力，提升信息化管控水平

1.本次實施的智能外觀檢測管理系統的核心控制程序、設備傳輸聯網方設計、集成方案、管控邏輯均由豐源輪胎公司信息中心依據質量管理需求大膽嘗試、自主研發。在成功完成該項目后積累了豐富的研發經驗，后陸續自主研發了硫化放胎控制系統、基于物聯網的能源采集系統、胎胚庫管理系統、海關遠程稽查對接系統等十幾項中小規模系統和程序，逐步豐富了豐源輪胎的信息化系統的應用范圍和深度。

2.實踐應用是創新的關鍵，此次智能外觀檢測系統的落地應用為內部營造了良好的創新氛圍，極大增強了自主創新意識。不僅為公司節省了大量的實施費用，也打開了企業信息化發展的新局面，不斷積累開發經驗，逐步打造具有自主開發能力的團隊，打造企業獨具特色的智能化管理系統，逐步實現生產制造的精細化、智能化管理。