張暉
(中策橡膠有限公司,浙江 杭州310018)
改革開(kāi)放之初,中國(guó)巨大的市場(chǎng)潛力和低廉的勞動(dòng)力成本使全球制造業(yè)紛紛在中國(guó)設(shè)廠,促進(jìn)了國(guó)內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展。 我國(guó)在加入WTO 以后,隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,尤其是汽車(chē)工業(yè)的快速增長(zhǎng),輪胎工業(yè)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 雖然“十一五”期間,隨著汽車(chē)進(jìn)入家庭時(shí)代的到來(lái),輪胎生產(chǎn)制造和銷(xiāo)售呈現(xiàn)井噴式的增長(zhǎng),但近年來(lái)經(jīng)歷了美國(guó)金融危機(jī)和歐洲主權(quán)債務(wù)危機(jī),世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展持續(xù)疲軟,輪胎市場(chǎng)需求不旺,同時(shí)隨著人民生活水平的不斷改善和提高,勞動(dòng)力成本的紅利也大為減少,輪胎產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性矛盾和產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題日益凸顯,能源和環(huán)境資源的制約,以及日益加劇的國(guó)際貿(mào)易摩擦,亟需輪胎企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。 輪胎企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)必須依托自主創(chuàng)新,把發(fā)展從規(guī)模擴(kuò)張為主轉(zhuǎn)向提升質(zhì)量和效益為主。
輪胎行業(yè)屬于傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè),轉(zhuǎn)型升級(jí)必須從產(chǎn)業(yè)鏈的整體以及市場(chǎng)、 設(shè)計(jì)到制造的整個(gè)系統(tǒng)出發(fā),運(yùn)用各種現(xiàn)代科技成果,進(jìn)行流程再造,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)高端化。 產(chǎn)業(yè)高端化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品高端化、制造技術(shù)和裝備高端化、市場(chǎng)高端化三個(gè)方面。 傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)主要以先進(jìn)的信息系統(tǒng)和信息技術(shù)為手段,以顧客的中長(zhǎng)期需要為目標(biāo),通過(guò)最大限度地減少對(duì)產(chǎn)品增值無(wú)實(shí)質(zhì)作用的環(huán)節(jié)和過(guò)程,建立起科學(xué)的組織結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程,使產(chǎn)品的質(zhì)量和規(guī)模發(fā)生根本性變化。 可見(jiàn),轉(zhuǎn)型升級(jí)是全方位的,不僅僅指生產(chǎn)制造過(guò)程,而且包括了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、原材料供應(yīng),甚至包括業(yè)務(wù)流程和工作程序等管理在內(nèi)的整個(gè)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)的過(guò)程,提升這些過(guò)程,需要的核心技術(shù)之一是信息系統(tǒng)和信息技術(shù),而智能化技術(shù)是信息技術(shù)的進(jìn)化版或是升級(jí)版。
中策橡膠集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中策橡膠集團(tuán))始建于1958年,經(jīng)過(guò)五十多年的艱苦創(chuàng)業(yè),已經(jīng)由當(dāng)初一個(gè)200 萬(wàn)元投資規(guī)模的小型企業(yè),發(fā)展成為現(xiàn)擁有凈資產(chǎn)幾十億元的大型企業(yè),是中國(guó)輪胎自主品牌最大規(guī)模的企業(yè)。 2013年實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入317.33 億元,完成各類(lèi)子午線輪胎3585余萬(wàn)套,其中全鋼子午線輪胎1224 余萬(wàn)套,子午化率達(dá)89%,位列中國(guó)企業(yè)500 強(qiáng)第320 位,是中國(guó)輪胎企業(yè)首次且唯一進(jìn)入全球行業(yè)前10 的企業(yè)。作為傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè),中策橡膠集團(tuán)十分重視企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)工作,早在“十一五”末就提出了“五最”原則,即“以全球最先進(jìn)的裝備、全球最新的技術(shù)、最好的原材料、最低的能耗,來(lái)生產(chǎn)最適應(yīng)市場(chǎng)的產(chǎn)品”。 2013年技改資金投入達(dá)42.8億元,科研經(jīng)費(fèi)投入約8.4 億元,全年已生產(chǎn)和批量生產(chǎn)的新產(chǎn)品達(dá)378 個(gè),平均一天就有一個(gè)新產(chǎn)品投產(chǎn),設(shè)計(jì)和試制儲(chǔ)備的新產(chǎn)品達(dá)460 個(gè),為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。 智能化技術(shù)的應(yīng)用始終是中策橡膠集團(tuán)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方面,也是中策橡膠集團(tuán)得以穩(wěn)健發(fā)展的關(guān)鍵保障。 智能化技術(shù)的主要應(yīng)用在以下三個(gè)方面。
從2013年的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)數(shù)量,不難看出要完成如此高密度的研發(fā)設(shè)計(jì),如按傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式是很難適應(yīng)市場(chǎng)變化需要的,必須在傳統(tǒng)依托的輪廓設(shè)計(jì)軟件、花紋設(shè)計(jì)軟件、力學(xué)特性分析軟件的基礎(chǔ)上,運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)手段,通過(guò)大量數(shù)據(jù)的積累和長(zhǎng)期分析優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)仿真設(shè)計(jì)的目標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)使用虛擬模擬設(shè)計(jì)軟件,在輪胎進(jìn)入實(shí)質(zhì)制造階段前,對(duì)輪胎的各項(xiàng)性能要求進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn),以改進(jìn)輪胎設(shè)計(jì),達(dá)到輪胎設(shè)計(jì)的智能化。 3D 打印技術(shù)和PDM 等系統(tǒng)的應(yīng)用也將成為必然的趨勢(shì)。就產(chǎn)品本身而言,能記憶生命周期重要參數(shù)并反饋傳輸重要信息的智能輪胎的研發(fā)也是必然的,智能輪胎就是產(chǎn)品高端化的具體表現(xiàn)。此外,輪胎產(chǎn)品高端化還包括安全輪胎、防水滑輪胎、冬季輪胎、綠色輪胎等。通過(guò)與高校及科研院所合作以及高端檢測(cè)設(shè)備的增添,中策橡膠集團(tuán)已有部分實(shí)現(xiàn)了仿真設(shè)計(jì),積極推進(jìn)各種虛擬模擬設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā),產(chǎn)品方面正在進(jìn)行智能輪胎各類(lèi)芯片材料和讀取技術(shù)的應(yīng)用研究,開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品涉及高端化產(chǎn)品的各個(gè)種類(lèi)。
市場(chǎng)高端化是智能化應(yīng)用的另一端,借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和信息處理分析軟件,實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)、 遠(yuǎn)程咨詢(xún)?cè)\斷服務(wù)、 顧客需求管理、移動(dòng)裝配服務(wù)、即時(shí)產(chǎn)品配送物流和需求計(jì)劃等各項(xiàng)功能,使工廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)更符合市場(chǎng)需求,避免了重復(fù)生產(chǎn)和盲目擴(kuò)大規(guī)模,以利于有效投資。目前,中策橡膠集團(tuán)積極探求輪胎電子商務(wù)的新型銷(xiāo)售服務(wù)模式,如獲成功,將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)過(guò)去以市場(chǎng)銷(xiāo)售渠道為主的銷(xiāo)售模式產(chǎn)生重大影響。多種智能化技術(shù)將會(huì)廣泛使用,極大地降低銷(xiāo)售成本,產(chǎn)品由于服務(wù)的提升將得到顯著的增值。
輪胎企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)是輪胎制造工藝技術(shù)的高端化。 要實(shí)現(xiàn)輪胎制造技術(shù)水平的巨大提升,必須依托高端裝備,通過(guò)流程再造,建立起多種集數(shù)字化、智能化、集約化、模塊化、自動(dòng)化于一身的輪胎制造系統(tǒng),通過(guò)信息化、數(shù)字化、可視化、智能化于一體的控制技術(shù),對(duì)輪胎從密煉→壓出→成型→硫化→檢測(cè)→入庫(kù)出庫(kù)→用戶(hù)使用的制造系統(tǒng)的全過(guò)程的質(zhì)量和成本在線適時(shí)控制,以及信息收集、 跟蹤追溯生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備工藝和能源消耗情況,達(dá)到產(chǎn)品性能品質(zhì)的一致性、效率的最大化、成本和損耗的最小化的目標(biāo)。 目前,國(guó)外先進(jìn)輪胎企業(yè)都具有自己的高端制造技術(shù),如米其林的C3M 技術(shù)、大陸的MMP 技術(shù)、固特異的IMPACT 技術(shù)、倍耐力的MIRS 技術(shù)、鄧祿普的數(shù)碼輪胎技術(shù)等,這些高端制造技術(shù)都依托具有各自特點(diǎn)的高端裝備,如米其林的特種編織機(jī)和擠出機(jī)、固特異的熱成型機(jī)、倍耐力的多組擠出機(jī)配合遙控機(jī)械手等,拓寬了我們的思路,明確了改進(jìn)方向。 這些高端技術(shù)的共同特點(diǎn)就是從系統(tǒng)整體考慮,抓住核心工序,充分統(tǒng)一和運(yùn)用數(shù)字化、智能化、集約化、模塊化、自動(dòng)化技術(shù),其中智能化技術(shù)是相當(dāng)重要的一環(huán),因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)信息流這個(gè)神經(jīng)中樞下達(dá)產(chǎn)品的配方、工藝參數(shù)、公差標(biāo)準(zhǔn)以及任務(wù)計(jì)劃和過(guò)程追溯等決策性的指令,并且對(duì)每個(gè)工序都作出最嚴(yán)格的判斷。 所以,不管產(chǎn)品流的效率多高,沒(méi)有判斷,就沒(méi)有明確的方向,就有可能成為“南轅北轍”中的那輛馬車(chē):跑得越快,離目標(biāo)就越遠(yuǎn)。 通俗地說(shuō),就是如果你的配方、工藝甚至生產(chǎn)計(jì)劃錯(cuò)了,生產(chǎn)線的效率越高,生產(chǎn)得越快,生產(chǎn)的不合格品和堆積的庫(kù)存就越多,損失也就越大。
在企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中,中策橡膠集團(tuán)不斷引進(jìn)國(guó)內(nèi)外高端智能化系統(tǒng)及其配套裝備來(lái)滿(mǎn)足需求。MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及基于MES 管理系統(tǒng)的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)就是諸多高端制造技術(shù)中極具代表性的技術(shù)之一。
MES 系統(tǒng)即制造執(zhí)行系統(tǒng),是位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車(chē)間層的管理信息系統(tǒng),它為操作人員/管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶(hù)需求等)的當(dāng)前狀態(tài)。
輪胎生產(chǎn)涉及煉膠、半制品、成型、硫化和成品質(zhì)檢等多個(gè)流程工序,而且輪胎規(guī)格眾多,工序間物料對(duì)應(yīng)關(guān)系復(fù)雜,包括生產(chǎn)工序、工藝質(zhì)量的判斷預(yù)測(cè)、輪胎生產(chǎn)計(jì)劃和銷(xiāo)售計(jì)劃制定的準(zhǔn)確性、輪胎生產(chǎn)設(shè)備的精益管理、輪胎生產(chǎn)過(guò)程中各工序的質(zhì)檢、 工藝數(shù)據(jù)的采集統(tǒng)計(jì)分析等,如采用傳統(tǒng)的人工收集判斷管理是無(wú)法實(shí)時(shí)完成的。 要實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)計(jì)劃的變化,做到信息的網(wǎng)絡(luò)化、準(zhǔn)確化及動(dòng)態(tài)化,必須依靠MES 生產(chǎn)管理(智能)系統(tǒng)。
中策橡膠集團(tuán)MES 系統(tǒng)的功能模塊主要包括:從原材料到成品的庫(kù)存管理;生產(chǎn)成本控制與管理;設(shè)備管理(實(shí)時(shí)監(jiān)控、維修、潤(rùn)滑、點(diǎn)檢、故障、備品備件);產(chǎn)品跟蹤與追溯;生產(chǎn)過(guò)程決策與分析;文檔管理;質(zhì)量管理(標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)、SPC);工藝管理等。 它可以全方位收集車(chē)間生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息,控制生產(chǎn)流程,管理施工標(biāo)準(zhǔn)和工藝配方參數(shù),規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)人員操作,防止不良產(chǎn)品的出現(xiàn)。
使用MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)后可以達(dá)到以下目的:
(1)優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)制造管理模式,強(qiáng)化過(guò)程管理和控制,實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理;
(2)加強(qiáng)各生產(chǎn)部門(mén)的協(xié)同辦公能力,提高工作效率、降低生產(chǎn)成本;
(3)提高生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的及時(shí)性、 準(zhǔn)確性,避免人為干擾,促使企業(yè)管理標(biāo)準(zhǔn)化;
(4)為企業(yè)的產(chǎn)品、中間產(chǎn)品、原材料等質(zhì)量檢驗(yàn)提供有效、規(guī)范的管理支持,最終為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的一致性提供有力的保障;
(5)實(shí)時(shí)掌控計(jì)劃、調(diào)度、質(zhì)量、工藝、裝置運(yùn)行等信息情況,使各相關(guān)部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題;
(6)建立起規(guī)范的生產(chǎn)管理信息平臺(tái),使企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)控制層與管理層之間的信息互聯(lián)互通,以此提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
該系統(tǒng)現(xiàn)在半鋼子午胎生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行試運(yùn)行。
說(shuō)到煉膠,我們馬上會(huì)想到這樣的場(chǎng)景:原材料或者生產(chǎn)備料各種規(guī)格混雜在一起平地堆放,當(dāng)我們需要使用時(shí),采用的物流方式是叉車(chē)運(yùn)輸,叉車(chē)的尾氣、 噪音及各種安全隱患讓工人的工作環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜,而且所有的信息流靠人工辨識(shí)和紙質(zhì)傳遞,出錯(cuò)幾率非常高。這種情況下生產(chǎn)的產(chǎn)品首先就缺乏一致性,質(zhì)量就更不會(huì)好到哪里去。
那么,現(xiàn)代化的煉膠生產(chǎn)到底是怎樣的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)呢? 我們可以用“三化”來(lái)概括,即自動(dòng)化、信息化、生態(tài)化。其中,自動(dòng)化指的是人員精少、物流自動(dòng)流轉(zhuǎn)、生產(chǎn)節(jié)拍最優(yōu)、移動(dòng)式管理。 信息化指的是物料狀態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤、協(xié)同計(jì)劃全面感知、物料與信息同步流轉(zhuǎn)、全生命周期信息管理。生態(tài)化指的是無(wú)叉車(chē)污染、無(wú)膠片堆積、無(wú)苦力藍(lán)領(lǐng)、無(wú)安全死角。
智能化煉膠系統(tǒng),共分為三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng):智能化的原材料立體庫(kù)、密煉車(chē)間和智能化膠片立體庫(kù)。
智能化原材料立體庫(kù)有三個(gè)主要功能模塊——小料自動(dòng)稱(chēng)量、膠料粉碎稱(chēng)量和自動(dòng)供膠。
密煉車(chē)間對(duì)應(yīng)的也有三個(gè)主要功能模塊——小料自動(dòng)到位、膠料自動(dòng)喂料和膠片自動(dòng)到位。
智能化膠片立體庫(kù)同樣也是三個(gè)主要功能模塊——膠片自動(dòng)流轉(zhuǎn)、 膠片自動(dòng)存取和空托盤(pán)自動(dòng)供應(yīng)。
三個(gè)模塊之間既有物流的關(guān)系,又有信息流的關(guān)系,通過(guò)物料的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息流的實(shí)時(shí)共享,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的協(xié)同管控作用。
這樣一套系統(tǒng),我們從固定投資(土建、物流設(shè)施設(shè)備)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用(叉車(chē)、電梯、物流系統(tǒng)、工裝等)及年收益(品牌提升、換配方效率提升)這幾方面來(lái)分析的話,約3年的時(shí)間可以收回投資成本;5年的時(shí)間,可以比傳統(tǒng)模式節(jié)約3500 萬(wàn)元;10年的時(shí)間,可以節(jié)約1 億元。 目前將在新生產(chǎn)基地進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用。
以半鋼子午線輪胎成型、硫化、檢測(cè)系統(tǒng)為核心,通過(guò)對(duì)輪胎成型機(jī)、硫化機(jī)以及檢測(cè)線的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新和研發(fā)改進(jìn),將微電子技術(shù)、智能數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)融合在一起,建立一套基于現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)條件下的智能化輪胎成型硫化檢測(cè)系統(tǒng)。 具體的結(jié)構(gòu)圖如下所示:
智能化成型硫化檢測(cè)系統(tǒng)涉及到的智能化設(shè)備和物流系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面:
(1)半鋼子午線輪胎成型機(jī)組
新型半鋼成型機(jī)組,實(shí)現(xiàn)了多工位并行工程,含行走裝置定位及鎖定技術(shù),離散式供料系統(tǒng)等技術(shù),可大大降低單胎成型時(shí)間,提高勞動(dòng)效率,實(shí)現(xiàn)多規(guī)格、小批量柔性生產(chǎn)。該成型機(jī)適用輪輞直徑在Ф 14″ ~Ф 22″,單胎成型時(shí)間可縮短20 s/條,提升15%的效率。
(2)氮?dú)饬蚧簤毫蚧瘷C(jī)組
氮?dú)饬蚧に嚧媪藗鹘y(tǒng)的蒸汽或過(guò)熱水硫化方式,縮短了硫化時(shí)間,且大大提高了硫化的質(zhì)量。 而液壓式這種創(chuàng)新改變,解決了機(jī)械式關(guān)鍵的磨損問(wèn)題,并且能源消耗大大降低,特別是可以進(jìn)行硫化過(guò)程的智能化控制,實(shí)時(shí)采集硫化中的熱效應(yīng)數(shù)據(jù)并判斷下一步的動(dòng)作,真正實(shí)現(xiàn)智能控制。
(3)全自動(dòng)成品輪胎檢驗(yàn)系統(tǒng)
根據(jù)生產(chǎn)狀況自動(dòng)配置動(dòng)平衡、均勻性試驗(yàn),確保設(shè)備的有效利用;自動(dòng)檢測(cè)檢驗(yàn)進(jìn)程,對(duì)不同規(guī)格不同等級(jí)的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、判斷和分選。
(4)成品胎智能立體庫(kù)系統(tǒng)
自動(dòng)輪胎規(guī)格分揀、入庫(kù);全智能倉(cāng)儲(chǔ)管理;自動(dòng)根據(jù)發(fā)貨單配置輪胎規(guī)格; 全自動(dòng)發(fā)貨輪胎儲(chǔ)存線;高速裝車(chē),直接輸送輪胎至集裝箱內(nèi),最快裝車(chē)時(shí)間20 min/每標(biāo)準(zhǔn)箱。
智能化成型硫化檢測(cè)系統(tǒng)涉及到的關(guān)鍵智能部件主要有:空中懸掛輸送小車(chē)系統(tǒng)、輪胎(胎胚、成品胎)自動(dòng)抓取系統(tǒng)、無(wú)線射頻(RFID)技術(shù)、可編程總控制系統(tǒng)、 嵌入式專(zhuān)用控制系統(tǒng)、 在線檢測(cè)、安全控制等。
智能化成型硫化檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用在生產(chǎn)效率提升、人力資源減少、土地資源節(jié)約、人為差錯(cuò)率減少等方面有明顯的效果。
生產(chǎn)效率:?jiǎn)螚l輪胎成型效率可以提升20%~30%,整體系統(tǒng)生產(chǎn)效率提升15% ~20%。
人力資源:可以解決用工荒、招工難的現(xiàn)象,減少工人的需求量,降低人力成本20%~30%。
土地資源:減少工廠占地面積,提高土地利用率15%~25%。
人為差錯(cuò)率:沒(méi)有人工干預(yù),人為差錯(cuò)率幾乎為零。
總之,智能化技術(shù)的應(yīng)用才剛起步,作為中國(guó)輪胎制造的排頭兵,中策橡膠集團(tuán)將進(jìn)一步推廣應(yīng)用智能化技術(shù),特別要結(jié)合工業(yè)智能機(jī)器人的使用,從采購(gòu)到生產(chǎn)再到銷(xiāo)售全過(guò)程應(yīng)用智能化技術(shù),實(shí)現(xiàn)品牌質(zhì)量、能耗成本、人員環(huán)境和企業(yè)管理等方面的全面突破,最終實(shí)現(xiàn)超越國(guó)際巨頭、成為世界一流的輪胎制造企業(yè)的宏偉夢(mèng)想。