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(xiàn)輪胎主要用于轎車(chē)和輕卡，具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，本文介紹的現(xiàn)代化輪胎制造車(chē)間主要生產(chǎn)高端乘用胎為目標(biāo)，為大眾、吉利、長(zhǎng)安等國(guó)內(nèi)外多家知名主機(jī)廠配套生產(chǎn)半鋼子午胎。車(chē)間緊緊精準(zhǔn)、柔性、高效、綠色、安全生產(chǎn)開(kāi)展一系列的工作。通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)，在建設(shè)中廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G、人工智能等新技術(shù)，催生出數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智慧化的輪胎生產(chǎn)新模式。

1 過(guò)程數(shù)據(jù)全采集系統(tǒng)

主要包含如下：

（1）魯?shù)婪驂貉訑?shù)據(jù)采集：自動(dòng)采集鋼絲簾布厚度。

（2）帶束裁斷機(jī)視覺(jué)檢測(cè)：自動(dòng)采集帶束寬度，角度，錯(cuò)角 。

（3）簾布裁斷機(jī)視覺(jué)檢測(cè)（見(jiàn)圖1）：自動(dòng)采集尼龍簾布拼接角度，寬度，錯(cuò)角數(shù)據(jù)。

圖1 簾布視覺(jué)檢測(cè)

（4）內(nèi)襯層數(shù)據(jù)采集（見(jiàn)圖2）：自動(dòng)采集內(nèi)襯層寬度，厚度。

圖2 內(nèi)襯層數(shù)據(jù)采集

（5）胎側(cè)數(shù)據(jù)采集：自動(dòng)采集內(nèi)襯層寬度，厚度。

（6）胎面數(shù)據(jù)采集（見(jiàn)圖3）：自動(dòng)采集內(nèi)襯層寬度，厚度。

圖3 胎面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

做到檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳MES，質(zhì)量數(shù)據(jù)可追述。形成制造過(guò)程中防錯(cuò)閉環(huán), 提升智能化控制水平。加入人工智能技術(shù)的統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制比起人工只能基于當(dāng)前現(xiàn)狀通過(guò)打分或者判同判異，可更好的串聯(lián)上下游數(shù)據(jù)為生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、技術(shù)開(kāi)發(fā)（包括新產(chǎn)品、工藝技術(shù)、設(shè)備技術(shù)）提供更多的優(yōu)化可能。

以在線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)軟件為基石，質(zhì)量信息管控系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)程收集現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括寬度、厚度、長(zhǎng)度、重量、角度以及檢測(cè)軟件計(jì)算的合格率、CPK、CP 等，形成質(zhì)量數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于質(zhì)量管控系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。另外，質(zhì)量管理員在系統(tǒng)管理界面錄入寬度、厚度等合 格率、CPK 控制指標(biāo)及相關(guān)影響產(chǎn)品質(zhì)量的參數(shù)信息，形成錄入數(shù)據(jù)， 儲(chǔ)于管控系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。最后，質(zhì)量數(shù)據(jù)與錄入數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行 數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)信息反饋、數(shù)據(jù)報(bào)警及過(guò)程改進(jìn)功能。

2 能源管理系統(tǒng)

能源管理系統(tǒng)界面見(jiàn)圖4。

圖4 能源管理系統(tǒng)界面

2.1 總體功能

（1）實(shí)現(xiàn)全車(chē)間各種用能數(shù)據(jù)采集改造。

（2）實(shí)現(xiàn)MES 生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)接。

（3）保證上傳數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)更新周期不超過(guò)90 s。

（4）保證上傳數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)

能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的采集時(shí)間間隔，主動(dòng)將數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)，采集的數(shù)據(jù)和電力儀表及現(xiàn)場(chǎng)安裝的二次儀表顯示的數(shù)據(jù)完全一致，數(shù)據(jù)在服務(wù)器中存儲(chǔ)6年。

2.2.2 平臺(tái)業(yè)務(wù)功能

平臺(tái)應(yīng)包括首頁(yè)、數(shù)據(jù)查詢(xún)、報(bào)警查詢(xún)、數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)分析、基礎(chǔ)信息、系統(tǒng)管理功能模塊。

2.2.2.1 領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙

實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源消耗數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)安全數(shù)據(jù)等企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注的企業(yè)數(shù)據(jù)，在首頁(yè)以列表、柱狀圖、曲線(xiàn)圖等多元化的形式直觀展示。

2.2.2.2 數(shù)據(jù)查詢(xún)

包含電、氣、汽、氮?dú)狻⑺葦?shù)據(jù)時(shí)、日、月、年查詢(xún)功能

2.2.2.3 數(shù)據(jù)報(bào)表

包含能耗日?qǐng)?bào)表、能耗周報(bào)表、能耗月報(bào)表。

2.2.2.4 數(shù)據(jù)分析

包含日同、環(huán)分析：周同、環(huán)比分析：月同、環(huán)比分析。

建立能源綜合管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)主要耗能設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制； 采集能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和指標(biāo)分析，形成優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)車(chē)間的綠色生產(chǎn)。系統(tǒng)展示如下圖。

有幸能夠較為系統(tǒng)就地拜觀畫(huà)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(shí)匪淺。盡管我對(duì)畫(huà)家相當(dāng)熟悉，卻從未一次觀賞過(guò)如此全面而又自成體系之作，心情之激動(dòng)可想而知，無(wú)怪對(duì)素有藝術(shù)修養(yǎng)的德國(guó)人民，為此掀起一股熱潮，當(dāng)屬意料中事。

3 高效穩(wěn)定的設(shè)備、系統(tǒng)的研發(fā)

3.1 高效的全自動(dòng)三角復(fù)合機(jī)

自動(dòng)三角復(fù)合機(jī)，見(jiàn)圖5，完全摒棄傳統(tǒng)的人工操作設(shè)置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擠膠，自動(dòng)塑性，自動(dòng)接頭，自動(dòng)裝卸，從原來(lái)的1 人1 臺(tái)設(shè)備提升到1 人4 臺(tái)設(shè)備，不管從用人，效率，質(zhì)量上都有一個(gè)質(zhì)的飛躍。設(shè)備如圖5。

圖5 全自動(dòng)三角復(fù)合機(jī)

3.2 高效的輪胎硫化機(jī)

該設(shè)備集成了溫度控制、壓力控制、時(shí)間控制、產(chǎn)能數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控等多項(xiàng)智能檢測(cè)手段，所有數(shù)據(jù)都與車(chē)間MES 進(jìn)行交互，真正的實(shí)現(xiàn)過(guò)程全監(jiān)控，同時(shí)該硫化設(shè)備比常規(guī)的硫化機(jī)運(yùn)行效率高出21%，設(shè)備如圖6。

圖6 高效、智能硫化機(jī)

3.3 高效、高精度機(jī)器人內(nèi)噴涂機(jī)

該設(shè)備采用6 軸機(jī)器人對(duì)輪胎進(jìn)行內(nèi)噴涂處理，比傳統(tǒng)的噴涂設(shè)備效率高18.7%，單條輪胎噴涂時(shí)間只需6 s，同時(shí)利用機(jī)器人手臂定位精準(zhǔn)的特點(diǎn)，使噴涂液在噴涂時(shí)不會(huì)污染輪胎導(dǎo)致廢品產(chǎn)生。如下圖7。

圖7 高效、高精度機(jī)器人內(nèi)噴涂機(jī)

對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改造，實(shí)施技改擴(kuò)能，相繼在淘汰原有老舊設(shè)備， 引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，提升單機(jī)工藝水平及制造效率，實(shí)施技改擴(kuò) 能。借鑒國(guó)際一流設(shè)備的設(shè)計(jì)及應(yīng)用思路，聯(lián)合國(guó)內(nèi)廠家研發(fā)設(shè)備、輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)淘汰原有生產(chǎn)線(xiàn)，確保主要生產(chǎn)設(shè)備具備自感知自適應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，工藝穩(wěn)定性較強(qiáng)，幫助車(chē)間打造世界級(jí)的工藝水平。

工廠高性能半鋼子午胎生產(chǎn)，現(xiàn)有半制品、成型、硫化、均動(dòng)檢測(cè)設(shè)備均具有獨(dú)立的工控機(jī)系統(tǒng)及較高的數(shù)字化集成控制水平，實(shí)現(xiàn)單設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)控和可視化展示。魯?shù)婪蜾摵熅€(xiàn)壓延機(jī)、Fisher 鋼簾線(xiàn)裁斷機(jī)、巴特爾鋼絲圈纏繞線(xiàn)、VMI 的三角膠復(fù)合機(jī)及VMI 一次法成型機(jī)等，均是采用國(guó)際最新技術(shù)。以VMI 一次法成型機(jī)（見(jiàn)圖8）為例，整 套系統(tǒng)具有高集成度、高可靠性，有效的支撐了工藝聯(lián)動(dòng)、生產(chǎn)計(jì)劃聯(lián)動(dòng)，幫助企業(yè)極大的提升了生產(chǎn)效率。

圖8 VMI 一次法成型機(jī)

4 MES 管理系統(tǒng)

在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化能源管理的基礎(chǔ)上，基于 MES 生產(chǎn)數(shù)據(jù)、能源消耗數(shù)據(jù)建立產(chǎn)耗模型，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化調(diào)度、平衡預(yù)測(cè)和有效管理，可視化監(jiān)測(cè)和管理，提高整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備利用率。

MES 系統(tǒng)采用強(qiáng)大數(shù)據(jù)采集引擎、整合數(shù)據(jù)采集渠道覆蓋整個(gè)車(chē)間制造現(xiàn)場(chǎng)，保證海量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面的采集（圖9）包括了制造過(guò)程數(shù)據(jù)、智能排產(chǎn)管理，生產(chǎn)調(diào)度管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理等，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)車(chē)間的統(tǒng)一管理與協(xié)調(diào)生產(chǎn)，為車(chē)間柔性化生產(chǎn)提供了智慧的“ 大腦”。真正實(shí)現(xiàn)了離開(kāi)MES就無(wú)法生產(chǎn)、離開(kāi)MES 就沒(méi)有數(shù)據(jù)、離開(kāi)MES 就沒(méi)有管理。從中也可以體現(xiàn)出MES 系統(tǒng)在整個(gè)車(chē)間應(yīng)用的廣度和深度。

5 安全物聯(lián)網(wǎng)智能云平臺(tái)

5.1 安全體系

設(shè)立工廠安全管理機(jī)構(gòu)，統(tǒng)一負(fù)責(zé)全廠人員、物料、過(guò)程、設(shè)備、環(huán)境、信息安全的管控；全面梳理生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)要素，制定風(fēng)險(xiǎn)管理準(zhǔn)則和風(fēng)險(xiǎn)管控流程；鼓勵(lì)建立多層級(jí)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)體系。建立了分廠級(jí)保障體系、分廠級(jí)運(yùn)營(yíng)安全管理體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全生產(chǎn)、生產(chǎn)負(fù)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(lián)網(wǎng)平臺(tái)

依托釘釘?shù)痊F(xiàn)代化管理軟件，建立安全生產(chǎn)數(shù)字化管理平臺(tái)包含安全裝置及設(shè)備的點(diǎn)檢及管理，自我檢測(cè)及判斷，面向員工的安全裝置提醒以及培訓(xùn)，人進(jìn)入安全管制區(qū)域，物品處于不安全狀態(tài)通過(guò)提醒以及安全報(bào)警方式來(lái)預(yù)警。并在此基礎(chǔ)上建立了安全生產(chǎn)事故預(yù)警機(jī)制，能有效的辨識(shí)和提取事故信息，進(jìn)行預(yù)測(cè)警報(bào)，使現(xiàn)場(chǎng)管理人員乃至公司及時(shí)、有針對(duì)性的采取預(yù)措施，降低事故發(fā)生。其中在軟件信息安全及流程安全模塊，依靠多級(jí)的權(quán)限管理以及防火墻管理，保護(hù)電子數(shù)據(jù)的安全性和業(yè)務(wù)流程的有效性。

5.2 安全預(yù)警

合理利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行感知、傳輸、分析處理、預(yù)警響應(yīng)、應(yīng)急預(yù)案觸發(fā)、善后處理、總結(jié)改進(jìn)提高；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中人員、物料、過(guò)程、設(shè)備、環(huán)境、信息等六類(lèi)安全風(fēng)險(xiǎn)要素的智能化管控。并且要有程序、有標(biāo)準(zhǔn)、有數(shù)據(jù)。對(duì)監(jiān)則到的信息進(jìn)行分析，識(shí)別生產(chǎn)中各類(lèi)事故征兆，事故誘因，綜合制定生產(chǎn)過(guò)程是否發(fā)生或即將發(fā)生事故。對(duì)各種異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析、判斷，找出影響最高、危害程度最嚴(yán)重的主要因素。對(duì)確認(rèn)的主要事故征兆進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷此時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)是正常、警戒、還是危險(xiǎn)、極度危險(xiǎn)，并確定發(fā)展趨勢(shì)，在必要時(shí)準(zhǔn)確報(bào)警。

5.3 風(fēng)險(xiǎn)控制

應(yīng)定期對(duì)用于工廠安全控制的裝置和系統(tǒng)開(kāi)展安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定安全控制有效性；鼓勵(lì)使用安全可控的軟件、系統(tǒng)和設(shè)備。

對(duì)于工廠運(yùn)行，生產(chǎn)流程、設(shè)備運(yùn)行中各種危險(xiǎn)源進(jìn)行有效識(shí)別，對(duì)于不同危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行危險(xiǎn)分析，采取對(duì)于安全等級(jí)的安全防護(hù)裝置。定期進(jìn)行安全點(diǎn)檢和維護(hù)。同時(shí)進(jìn)行有效的安全預(yù)知性管理，將風(fēng)險(xiǎn)降至合理范圍內(nèi)。輪胎制造過(guò)程中涉及到原材料、設(shè)備、技術(shù)人員、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)組織等多個(gè)方面的要素，形成一個(gè)有效的整體生產(chǎn)過(guò)程管理，同步為生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)防范指示方向。

6 結(jié)束語(yǔ)

在制造環(huán)節(jié)，探索 5G、人工智能、工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，提升產(chǎn)品智能和制造效率，構(gòu)建實(shí)施胎面大數(shù)據(jù)項(xiàng)目、壓延自動(dòng)反饋?lái)?xiàng)目、均動(dòng)大數(shù)據(jù)項(xiàng)目，應(yīng)用5G 技術(shù)在輪胎檢驗(yàn)工序、壓出、成型等工序幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)大容量、低延時(shí)的數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)上傳至云端開(kāi)發(fā)人工智能算法模型，對(duì)工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)控制進(jìn)行優(yōu)化并將結(jié)果實(shí)時(shí)的反饋給制造現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制中心、研發(fā)部門(mén)進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)用。

數(shù)字化的貫通，使得輪胎的生產(chǎn)工藝發(fā)生了巨大的變化，半鋼子午線(xiàn)輪胎數(shù)字化工廠通過(guò)信息化帶動(dòng)工業(yè)化、工業(yè)化促進(jìn)信息化的方式，實(shí)現(xiàn)了工廠生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和制造過(guò)程管理信息化，為工廠的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。工廠高性能子午胎數(shù)字化車(chē)間項(xiàng)目實(shí)施后，對(duì)橡膠產(chǎn)業(yè)鏈的具有帶頭帶動(dòng)作用，不僅可以作為輪胎制造行業(yè)的示范典型，也可以為橡膠產(chǎn)品的下工序工廠提供數(shù)據(jù)依據(jù)， 引導(dǎo)數(shù)字化制造不僅貫穿上下工序，還鏈接上下游產(chǎn)業(yè)，形成大數(shù)據(jù)生態(tài)圈。