輪胎智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)策略

黃愛(ài)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(tái)建設(shè)策略

黃愛(ài)華

(廣州市華南橡膠輪胎有限公司，廣東 廣州 511400)

著眼當(dāng)前輪胎生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)狀，關(guān)注輪胎智能制造的生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)特征要求，聚焦智能工廠的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)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(gè)性化、性能趨于高端化、市場(chǎng)全球化的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)復(fù)雜而動(dòng)態(tài)多變，靠傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)管理方式方法難于駕馭這樣的大系統(tǒng)，去實(shí)現(xiàn)安全有序高效的生產(chǎn)并滿足客戶要求。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外輪胎市場(chǎng)的變化，已形成倒逼機(jī)制，激發(fā)我國(guó)輪胎企業(yè)尋求轉(zhuǎn)型突破。

國(guó)務(wù)院在2015年5月8日發(fā)布“中國(guó)制造2025”的十年行動(dòng)綱領(lǐng)，部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，給正在轉(zhuǎn)型的我國(guó)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(mèng)工廠”的規(guī)劃，思考怎樣以“實(shí)現(xiàn)信息化與工業(yè)化深度融合”為行動(dòng)指南，邁向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)智能制造的發(fā)展軌道。

輪胎智能制造“夢(mèng)工廠”的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，除了應(yīng)用好傳統(tǒng)制造和自動(dòng)化技術(shù)，還應(yīng)用系統(tǒng)識(shí)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(shù)，用計(jì)算機(jī)模擬人腦分析判斷生產(chǎn)活動(dòng)、優(yōu)化計(jì)劃、采用智能設(shè)備和智能機(jī)器人取代人力，具高度執(zhí)行力、高度實(shí)時(shí)性和靈活性，系統(tǒng)趨于柔性化，較好地適應(yīng)輪胎大規(guī)模復(fù)雜生產(chǎn)的要求。

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

1 我國(guó)輪胎生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)現(xiàn)狀

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

我國(guó)橡膠輪胎產(chǎn)業(yè)用了30年的時(shí)間，以引進(jìn)技術(shù)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(chǎng)動(dòng)力，發(fā)展成為一個(gè)子午線輪胎生產(chǎn)大國(guó)，速度史無(wú)前例。但是與國(guó)際先進(jìn)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(tái)的水平不高是不容忽視的。

對(duì)制約輪胎生產(chǎn)水平的因素，必須在智能工廠建設(shè)中得到正視并設(shè)法消除。因此關(guān)注如下經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，有助于我們堅(jiān)定創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的信心，有利于以國(guó)際化視覺(jué)來(lái)主導(dǎo)先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的確立，有利于找準(zhǔn)突破方向，以信息化與工業(yè)化的深度融合實(shí)現(xiàn)智能制造，打造企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力平臺(tái)。

（1） 過(guò)去我國(guó)長(zhǎng)期處于封閉對(duì)外開(kāi)放不足，以及國(guó)際輪胎巨頭對(duì)我國(guó)技術(shù)封鎖的原因，早年我國(guó)引進(jìn)輪胎技術(shù)總體處于二線水平。引進(jìn)技術(shù)成為標(biāo)準(zhǔn)和模板，投產(chǎn)后缺乏對(duì)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(jì)以來(lái)輪胎規(guī)模發(fā)展就同質(zhì)化。

（2） 我國(guó)改革開(kāi)放初期經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)還薄弱，引進(jìn)裝備時(shí)往往保證了生產(chǎn)線核心主體的采購(gòu)，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(lái)的裝備國(guó)產(chǎn)化制造自主創(chuàng)新時(shí)期，有些短板還沒(méi)得到補(bǔ)長(zhǎng)；國(guó)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(dòng)化程度不一、可靠性不穩(wěn)，機(jī)器故障增多就造成生產(chǎn)出力降低，設(shè)備不穩(wěn)定運(yùn)行就會(huì)造成質(zhì)量波動(dòng)。

（3） 我國(guó)是人口大國(guó)，勞動(dòng)者有勤勞勤奮的優(yōu)良傳統(tǒng)，對(duì)先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家依靠工業(yè)自動(dòng)化融合信息化產(chǎn)生高度生產(chǎn)力的方向路徑，長(zhǎng)期以來(lái)有著不同觀點(diǎn)；遇到投資資金捉襟見(jiàn)肘，往往對(duì)裝備自動(dòng)化和信息化的結(jié)構(gòu)作簡(jiǎn)化或舍棄，使投產(chǎn)后人工干預(yù)多，結(jié)果是勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品穩(wěn)定質(zhì)量水平被打了折扣。

（4） 我國(guó)輪胎集團(tuán)化生產(chǎn)尚在發(fā)展階段，過(guò)寬的產(chǎn)品線使工廠生產(chǎn)效率降低；輪胎客戶日趨個(gè)性化的市場(chǎng)需求，使訂單排產(chǎn)批量趨小、品種規(guī)格趨多，對(duì)系統(tǒng)柔性化應(yīng)變能力要求就高；否則生產(chǎn)裝備待機(jī)待料多、輔助生產(chǎn)時(shí)間多、動(dòng)力能源利用率低、生產(chǎn)成本高。

（5） 流程和工廠設(shè)計(jì)方面，欠缺對(duì)先進(jìn)先出、物流自動(dòng)化、工廠信息化的系統(tǒng)規(guī)劃和預(yù)留條件。當(dāng)規(guī)模達(dá)產(chǎn)階段，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理和操作仍靠個(gè)體人腦和大量勞動(dòng)力，復(fù)雜多樣在線物流平衡配送的組織管理難度很大，經(jīng)常會(huì)發(fā)生機(jī)器待料、送錯(cuò)料、裝錯(cuò)模、發(fā)錯(cuò)貨等損失。

（6） 本世紀(jì)以來(lái)雖不少企業(yè)起步信息化平臺(tái)建設(shè)，卻會(huì)因底層的生產(chǎn)設(shè)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(tái)對(duì)生產(chǎn)單元數(shù)據(jù)的接收處理和應(yīng)用不夠充分，生產(chǎn)和物流會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不對(duì)應(yīng)、匯集后信息不對(duì)稱，支持系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)決策的可靠性就得不到保障，支持計(jì)劃調(diào)度敏捷應(yīng)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(shí)期，國(guó)際輪胎巨頭們也在發(fā)展規(guī)模和提升先進(jìn)性。以近年Goodyear在美洲新建年產(chǎn)1 000萬(wàn)條高性能輪胎項(xiàng)目為例，全廠雇員只有1 000人，比我國(guó)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(lái)越大。

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

2 輪胎“夢(mèng)工廠”智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)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(yù)操作減少到最低，使生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)完成作業(yè)、在制品均衡化無(wú)人配送、各流程和節(jié)點(diǎn)通過(guò)標(biāo)簽和智能化感知技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化輸入輸出、匯集信息化系統(tǒng)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理；模擬人腦的計(jì)算機(jī)從大數(shù)據(jù)中優(yōu)選資源組合方式，優(yōu)化計(jì)劃調(diào)度，生成執(zhí)行指令快速傳輸，通過(guò)人、機(jī)、物無(wú)縫對(duì)接，使各點(diǎn)、面、線反應(yīng)敏捷動(dòng)作及時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)柔性化的提高來(lái)提升執(zhí)行力。

流程導(dǎo)向方式，要對(duì)進(jìn)廠后的原材料加載工藝標(biāo)簽，智能化配送至密煉機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)混煉；膠料、膠部件要加以信息標(biāo)簽，有緩沖按計(jì)劃地均衡進(jìn)入相應(yīng)的生產(chǎn)機(jī)臺(tái)；成型胎坯要加以身份標(biāo)簽，在硫化、終檢、入庫(kù)、出廠售后服務(wù)等流程中識(shí)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(gè)工廠的智能制造系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，系統(tǒng)特征的定制一定要著眼于工廠的環(huán)境、條件、未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力要求，把技術(shù)升級(jí)、工藝改進(jìn)、流程優(yōu)化、設(shè)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(jié)合起來(lái)，進(jìn)行有個(gè)性優(yōu)勢(shì)、具先進(jìn)水平的智能工廠整體規(guī)劃和建設(shè)計(jì)劃；即便對(duì)資金條件還不充裕的企業(yè)，也要立足智能工廠建設(shè)為著眼點(diǎn)，考慮好整體規(guī)劃，根據(jù)資源條件來(lái)分步建設(shè)、局部實(shí)施。

據(jù)有關(guān)資料，我國(guó)某先進(jìn)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(guò)對(duì)輪胎生產(chǎn)全程、實(shí)時(shí)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(bào)導(dǎo)的我國(guó)首家輪胎工業(yè)4.0智慧工廠，與我國(guó)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(guó)輪胎工業(yè)“兩化相融”智能化建設(shè)實(shí)例可知，對(duì)目前大多數(shù)輪胎企業(yè)來(lái)說(shuō)，進(jìn)行智能化工廠建設(shè)有較大的改善和經(jīng)濟(jì)效益提升空間。

但是，實(shí)現(xiàn)輪胎智能制造“夢(mèng)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(gè)系統(tǒng)層面尤其是交互和節(jié)點(diǎn)理細(xì)，建設(shè)投入可能達(dá)不到“智慧”的結(jié)果。所以，企業(yè)一定要認(rèn)真分析當(dāng)今生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)模式和成本現(xiàn)狀，明晰自身競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)是什么？特色是什么？問(wèn)題和障礙是什么？建設(shè)怎樣的智能模式既有先進(jìn)性又適合自己？從而進(jìn)行智能化生產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目的目標(biāo)設(shè)置、計(jì)劃、行動(dòng)。

3 輪胎智能制造的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)策略

為了建設(shè)好輪胎智能制造“夢(mèng)工廠”的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，對(duì)一些聚焦點(diǎn)關(guān)注權(quán)衡的問(wèn)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(dòng)，全面進(jìn)行智能制造“夢(mèng)工廠”的系統(tǒng)規(guī)劃、子系統(tǒng)構(gòu)架、標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)營(yíng)模式。任何只著眼現(xiàn)狀、不想創(chuàng)新技術(shù)和改變落后方法 、不追求先進(jìn)生產(chǎn)力和成本效益、不想創(chuàng)新改進(jìn)系統(tǒng)管理模式，只穿新鞋走老路的保守思想，都會(huì)降低“夢(mèng)工廠”的智慧水平能力，使建設(shè)預(yù)期打折扣。

（2） 智能化生產(chǎn)設(shè)備群，是智能工廠的底層，每一臺(tái)生產(chǎn)線設(shè)備將不再是過(guò)去單一而獨(dú)立的做功單元，還要求具自身“分析判斷”能力來(lái)決策自主行動(dòng)的功能。因此，底層的搭建要追求設(shè)備結(jié)構(gòu)先進(jìn)和自動(dòng)化，才有先進(jìn)生產(chǎn)能力；從機(jī)電性能來(lái)說(shuō)，設(shè)備的精度要高、動(dòng)作重復(fù)性要可靠、控制系統(tǒng)要智能化；從使用性能來(lái)說(shuō)，除了保證滿足工藝條件、操作無(wú)人工干預(yù)、過(guò)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(shè)備、動(dòng)力、耗材、監(jiān)測(cè)參數(shù)等數(shù)據(jù)能完整準(zhǔn)確地?cái)?shù)字化輸出。

（3） 對(duì)于擴(kuò)建項(xiàng)目的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)擴(kuò)展，新增與原有的生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施要統(tǒng)一先進(jìn)性標(biāo)準(zhǔn)，要求使用性能一致性；因此，新設(shè)備選型的定位，應(yīng)保證滿足工藝要求前提下追求先進(jìn)生產(chǎn)力；老設(shè)備性能水平方面的距離，要計(jì)劃與新建項(xiàng)目同步進(jìn)行大修改造提升性能和完備功能，對(duì)于改造提升都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的，作為落后產(chǎn)能要堅(jiān)決淘汰。

（4） 作為神經(jīng)傳導(dǎo)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(yùn)行環(huán)境和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，規(guī)定企業(yè)信息集成模式、接口標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，徹底消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間高速傳輸、高效互聯(lián)，達(dá)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(jié)果傳導(dǎo)至工廠的相關(guān)管理層面。除了滿足決策支持和生成指令下達(dá)以外，要利用大數(shù)據(jù)多開(kāi)發(fā)底層應(yīng)用的“智慧模塊”，如目標(biāo)水平導(dǎo)向、業(yè)績(jī)?cè)u(píng)估、缺陷分析對(duì)策、趨勢(shì)預(yù)測(cè)和警戒、故障查詢和對(duì)策、磨損預(yù)測(cè)、維保落實(shí)，等等，讓大數(shù)據(jù)服務(wù)好系統(tǒng)智能化。

（6） 要積極關(guān)注和適時(shí)應(yīng)用輪胎RFID電子標(biāo)簽。現(xiàn)用條碼作輪胎身份識(shí)別，所載信息量受限，不能后續(xù)寫(xiě)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(wú)法讀入，就意味著輪胎信息的丟失無(wú)可追溯。RFID電子標(biāo)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(gè)生命周期標(biāo)識(shí)，并可與輪胎的生產(chǎn)、參數(shù)、銷售、使用、翻新、報(bào)廢等全過(guò)程信息綁定記錄，通過(guò)專用軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(biāo)簽。有消息稱，國(guó)際輪胎巨頭Michelin計(jì)劃在2016年給輪胎都帶上RFID電子標(biāo)簽出廠。當(dāng)前我國(guó)輪胎RFID國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)起草完畢呈批中，輪胎生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)處于可靠性驗(yàn)證和完善階段，可見(jiàn)我國(guó)輪胎RFID標(biāo)簽時(shí)代不久就會(huì)來(lái)臨。

（7） 在各設(shè)備生產(chǎn)線上，以及在物流輸送系統(tǒng)中，凡是人工干預(yù)多、勞動(dòng)體力大、安全環(huán)境差的作業(yè)崗位，要設(shè)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，采用機(jī)器人、機(jī)械手、iAGV車等智能化輔助設(shè)備代工是好方式。這不只是應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力日趨緊缺的問(wèn)題，更重要的是能把過(guò)程人工干預(yù)大幅減少，既防止差錯(cuò)、減少質(zhì)量成本，又能保證各點(diǎn)、面、線的節(jié)拍均勻、輸入輸出平衡。對(duì)于傳統(tǒng)生產(chǎn)的輪胎工廠，筆者認(rèn)為可以根據(jù)表1中列舉的工序/位置，使用一些智能設(shè)備/裝置來(lái)代工，可收獲良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（8）智能制造“夢(mèng)工廠”的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)，是多學(xué)科專業(yè)知識(shí)、先進(jìn)技術(shù)和現(xiàn)代化管理的集成平臺(tái)，其建設(shè)和運(yùn)行必然要改變我們的思維模式、習(xí)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(jiǎn)單，對(duì)一線工人的技能要求降低了，體力勞動(dòng)減少了，用工數(shù)量下降了；但是，對(duì)平臺(tái)維護(hù)技術(shù)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的要求卻提高了。因此，管理維護(hù)的制度規(guī)范也要?jiǎng)?chuàng)新和修訂，相應(yīng)工程技術(shù)和管理隊(duì)伍的學(xué)科要拓展、應(yīng)用要深化。要求管理人員、工程師、技術(shù)工人的知識(shí)要擴(kuò)充，技能要熟練提高，既有的經(jīng)驗(yàn)要不斷注入新內(nèi)涵。企業(yè)人力資源管理方面，要切實(shí)重視智能化生產(chǎn)帶來(lái)的變化，適時(shí)調(diào)整人員匹配、培養(yǎng)和培訓(xùn)、激勵(lì)方面的管理和實(shí)施新方法，才能保障對(duì)智能化系統(tǒng)的維護(hù)使平臺(tái)正常運(yùn)行，才能長(zhǎng)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(shè)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(ài)華，1982年畢業(yè)于華南理工大學(xué)高分子材料加工機(jī)械專業(yè)，長(zhǎng)期從事橡膠企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)管理、技術(shù)改造、工廠規(guī)劃建設(shè)等方面工作，曾發(fā)表論文多篇。

2015-11-10