現代化輪胎制造車間模式建設

唐曉范，李勝利，葉松

( 杭州海潮橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

半鋼子午線輪胎主要用于轎車和輕卡，具有廣闊的應用市場，本文介紹的現代化輪胎制造車間主要生產高端乘用胎為目標，為大眾、吉利、長安等國內外多家知名主機廠配套生產半鋼子午胎。車間緊緊精準、柔性、高效、綠色、安全生產開展一系列的工作。通過應用現代化的信息技術，在建設中廣泛應用物聯網、大數據、5G、人工智能等新技術，催生出數字化、網絡化、智慧化的輪胎生產新模式。

1 過程數據全采集系統

主要包含如下：

（1）魯道夫壓延數據采集：自動采集鋼絲簾布厚度。

（2）帶束裁斷機視覺檢測：自動采集帶束寬度，角度，錯角 。

（3）簾布裁斷機視覺檢測（見圖1）：自動采集尼龍簾布拼接角度，寬度，錯角數據。

圖1 簾布視覺檢測

（4）內襯層數據采集（見圖2）：自動采集內襯層寬度，厚度。

圖2 內襯層數據采集

（5）胎側數據采集：自動采集內襯層寬度，厚度。

（6）胎面數據采集（見圖3）：自動采集內襯層寬度，厚度。

圖3 胎面數據采集系統

做到檢測數據上傳MES，質量數據可追述。形成制造過程中防錯閉環, 提升智能化控制水平。加入人工智能技術的統計質量控制比起人工只能基于當前現狀通過打分或者判同判異，可更好的串聯上下游數據為生產管理、質量管理、技術開發（包括新產品、工藝技術、設備技術）提供更多的優化可能。

以在線檢測設備及檢測軟件為基石，質量信息管控系統通過遠程收集現場在線檢測數據，包括寬度、厚度、長度、重量、角度以及檢測軟件計算的合格率、CPK、CP 等，形成質量數據，存儲于質量管控系統服務器數據庫中。另外，質量管理員在系統管理界面錄入寬度、厚度等合 格率、CPK 控制指標及相關影響產品質量的參數信息，形成錄入數據， 儲于管控系統服務器數據庫中。最后，質量數據與錄入數據相結合進行 數據分析，得出結果，從而實現信息反饋、數據報警及過程改進功能。

2 能源管理系統

能源管理系統界面見圖4。

圖4 能源管理系統界面

2.1 總體功能

（1）實現全車間各種用能數據采集改造。

（2）實現MES 生產數據對接。

（3）保證上傳數據實時性，數據更新周期不超過90 s。

（4）保證上傳數據的穩定。

2.2 系統功能

2.2.1 數據采集與存儲

能源數據采集系統根據設定的采集時間間隔，主動將數據上傳到主站系統，采集的數據和電力儀表及現場安裝的二次儀表顯示的數據完全一致，數據在服務器中存儲6年。

2.2.2 平臺業務功能

平臺應包括首頁、數據查詢、報警查詢、數據報表、數據分析、基礎信息、系統管理功能模塊。

2.2.2.1 領導駕駛艙

實現生產數據、能源消耗數據、經濟數據、生產安全數據等企業領導關注的企業數據，在首頁以列表、柱狀圖、曲線圖等多元化的形式直觀展示。

2.2.2.2 數據查詢

包含電、氣、汽、氮氣、水等數據時、日、月、年查詢功能

2.2.2.3 數據報表

包含能耗日報表、能耗周報表、能耗月報表。

2.2.2.4 數據分析

包含日同、環分析：周同、環比分析：月同、環比分析。

建立能源綜合管理監測系統，對主要耗能設備實現實時監測與控制； 采集能源統計數據，進行數據和指標分析，形成優化方案，實現車間的綠色生產。系統展示如下圖。

有幸能夠較為系統就地拜觀畫家客歲金秋在西德首都波恩以及名城科隆幾處展出的大批作品，如行山陰道中，目不暇接，眼福委實匪淺。盡管我對畫家相當熟悉，卻從未一次觀賞過如此全面而又自成體系之作，心情之激動可想而知，無怪對素有藝術修養的德國人民，為此掀起一股熱潮，當屬意料中事。

3 高效穩定的設備、系統的研發

3.1 高效的全自動三角復合機

自動三角復合機，見圖5，完全摒棄傳統的人工操作設置，實現自動擠膠，自動塑性，自動接頭，自動裝卸，從原來的1 人1 臺設備提升到1 人4 臺設備，不管從用人，效率，質量上都有一個質的飛躍。設備如圖5。

圖5 全自動三角復合機

3.2 高效的輪胎硫化機

該設備集成了溫度控制、壓力控制、時間控制、產能數據、設備運行監控等多項智能檢測手段，所有數據都與車間MES 進行交互，真正的實現過程全監控，同時該硫化設備比常規的硫化機運行效率高出21%，設備如圖6。

圖6 高效、智能硫化機

3.3 高效、高精度機器人內噴涂機

該設備采用6 軸機器人對輪胎進行內噴涂處理，比傳統的噴涂設備效率高18.7%，單條輪胎噴涂時間只需6 s，同時利用機器人手臂定位精準的特點，使噴涂液在噴涂時不會污染輪胎導致廢品產生。如下圖7。

圖7 高效、高精度機器人內噴涂機

對傳統生產線進行改造，實施技改擴能，相繼在淘汰原有老舊設備， 引進先進設備，提升單機工藝水平及制造效率，實施技改擴 能。借鑒國際一流設備的設計及應用思路，聯合國內廠家研發設備、輔助設備實現淘汰原有生產線，確保主要生產設備具備自感知自適應能力，實現精準控制，工藝穩定性較強，幫助車間打造世界級的工藝水平。

工廠高性能半鋼子午胎生產，現有半制品、成型、硫化、均動檢測設備均具有獨立的工控機系統及較高的數字化集成控制水平，實現單設備的運行狀態在線監控和可視化展示。魯道夫鋼簾線壓延機、Fisher 鋼簾線裁斷機、巴特爾鋼絲圈纏繞線、VMI 的三角膠復合機及VMI 一次法成型機等，均是采用國際最新技術。以VMI 一次法成型機（見圖8）為例，整 套系統具有高集成度、高可靠性，有效的支撐了工藝聯動、生產計劃聯動，幫助企業極大的提升了生產效率。

圖8 VMI 一次法成型機

4 MES 管理系統

在實現數字化能源管理的基礎上，基于 MES 生產數據、能源消耗數據建立產耗模型，實現實時監控、自動分析，實現能源資源的優化調度、平衡預測和有效管理，可視化監測和管理，提高整個系統的設備利用率。

MES 系統采用強大數據采集引擎、整合數據采集渠道覆蓋整個車間制造現場，保證海量現場數據的實時、準確、全面的采集（圖9）包括了制造過程數據、智能排產管理，生產調度管理、設備管理、質量管理等，實現對多個車間的統一管理與協調生產，為車間柔性化生產提供了智慧的“ 大腦”。真正實現了離開MES就無法生產、離開MES 就沒有數據、離開MES 就沒有管理。從中也可以體現出MES 系統在整個車間應用的廣度和深度。

5 安全物聯網智能云平臺

5.1 安全體系

設立工廠安全管理機構，統一負責全廠人員、物料、過程、設備、環境、信息安全的管控；全面梳理生產運營過程中潛在的風險要素，制定風險管理準則和風險管控流程；鼓勵建立多層級的工業互聯網安全防護體系。建立了分廠級保障體系、分廠級運營安全管理體系，實現對安全生產、生產負荷、物料短缺及消耗、能源保供、信息安全等等多方面的安全管理流程，如圖10。

圖10 安全物聯網平臺

依托釘釘等現代化管理軟件，建立安全生產數字化管理平臺包含安全裝置及設備的點檢及管理，自我檢測及判斷，面向員工的安全裝置提醒以及培訓，人進入安全管制區域，物品處于不安全狀態通過提醒以及安全報警方式來預警。并在此基礎上建立了安全生產事故預警機制，能有效的辨識和提取事故信息，進行預測警報，使現場管理人員乃至公司及時、有針對性的采取預措施，降低事故發生。其中在軟件信息安全及流程安全模塊，依靠多級的權限管理以及防火墻管理，保護電子數據的安全性和業務流程的有效性。

5.2 安全預警

合理利用物聯網、大數據、人工智能等技術，對風險進行感知、傳輸、分析處理、預警響應、應急預案觸發、善后處理、總結改進提高；實現生產過程中人員、物料、過程、設備、環境、信息等六類安全風險要素的智能化管控。并且要有程序、有標準、有數據。對監則到的信息進行分析，識別生產中各類事故征兆，事故誘因，綜合制定生產過程是否發生或即將發生事故。對各種異?，F象進行分析、判斷，找出影響最高、危害程度最嚴重的主要因素。對確認的主要事故征兆進行評價，判斷此時生產狀態是正常、警戒、還是危險、極度危險，并確定發展趨勢，在必要時準確報警。

5.3 風險控制

應定期對用于工廠安全控制的裝置和系統開展安全風險評估，確定安全控制有效性；鼓勵使用安全可控的軟件、系統和設備。

對于工廠運行，生產流程、設備運行中各種危險源進行有效識別，對于不同危險源和危險系數進行危險分析，采取對于安全等級的安全防護裝置。定期進行安全點檢和維護。同時進行有效的安全預知性管理，將風險降至合理范圍內。輪胎制造過程中涉及到原材料、設備、技術人員、生產工藝及生產組織等多個方面的要素，形成一個有效的整體生產過程管理，同步為生產風險防范指示方向。

6 結束語

在制造環節，探索 5G、人工智能、工業大數據應用，提升產品智能和制造效率，構建實施胎面大數據項目、壓延自動反饋項目、均動大數據項目，應用5G 技術在輪胎檢驗工序、壓出、成型等工序幫助企業實現大容量、低延時的數據通信，數據上傳至云端開發人工智能算法模型，對工藝設計、產品設計及生產控制進行優化并將結果實時的反饋給制造現場生產控制中心、研發部門進行優化應用。

數字化的貫通，使得輪胎的生產工藝發生了巨大的變化，半鋼子午線輪胎數字化工廠通過信息化帶動工業化、工業化促進信息化的方式，實現了工廠生產過程自動化和制造過程管理信息化，為工廠的可持續發展奠定基礎。工廠高性能子午胎數字化車間項目實施后，對橡膠產業鏈的具有帶頭帶動作用，不僅可以作為輪胎制造行業的示范典型，也可以為橡膠產品的下工序工廠提供數據依據， 引導數字化制造不僅貫穿上下工序，還鏈接上下游產業，形成大數據生態圈。