軟控
——“輪胎智慧工廠”的“智”造者

焦清國(guó)（軟控股份有限公司，山東 青島 266042）

軟控
——“輪胎智慧工廠”的“智”造者

焦清國(guó)
（軟控股份有限公司，山東 青島 266042）

編者按：軟控股份有限公司自2000年成立以來(lái)，立足于橡膠輪胎行業(yè)，專(zhuān)注于信息技術(shù)與裝備的研發(fā)和制造，成功引領(lǐng)中國(guó)橡膠輪胎行業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化升級(jí)。2014年，在全球橡膠輪胎機(jī)械企業(yè)銷(xiāo)售額增長(zhǎng)大幅放緩的情況下，軟控實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)19.4%，榮登世界橡膠機(jī)械行業(yè)銷(xiāo)售排行榜第一名，為中國(guó)制造業(yè)樹(shù)立了榜樣。

在當(dāng)前國(guó)家提倡驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新、兩化融合的大形勢(shì)下，軟控的智能化、信息化管控系統(tǒng)也許是我們眾多企業(yè)迫切需要研究與應(yīng)用的，為此本刊特邀請(qǐng)軟控股份公司物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部總經(jīng)理焦清國(guó)先生，為我們解讀軟控的“智慧工廠”理念。

焦清國(guó) 軟控股份有限公司物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部總經(jīng)理，始終致力于工業(yè)信息化技術(shù)研發(fā)與數(shù)字化裝備制造，為橡膠輪胎企業(yè)提供軟硬結(jié)合、管控一體的智慧工廠整體解決方案， 參與和承擔(dān)了多個(gè)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)、市級(jí)科研項(xiàng)目，先后獲得中國(guó)儀器儀表協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，山東省企業(yè)管理獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，山東省計(jì)算機(jī)應(yīng)用優(yōu)秀成果二等獎(jiǎng)，青島市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)?，F(xiàn)已有13項(xiàng)專(zhuān)利獲得授權(quán)或得到受理。

軟控作為高端智能裝備供應(yīng)商，基于十多年的技術(shù)積累以及對(duì)輪胎制造工藝的深刻理解，2014年，軟控繼在行業(yè)內(nèi)率先推廣“自動(dòng)化工廠”之后進(jìn)一步發(fā)布融合全新互聯(lián)網(wǎng)理念的輪胎“智慧工廠”整體解決方案（參見(jiàn)圖1）。

軟控智慧工廠解決方案，依托于硬件設(shè)備的高度信息互聯(lián)和信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)采集，融合數(shù)據(jù)挖掘、物聯(lián)網(wǎng)、物流自動(dòng)化以及裝備自動(dòng)化等先進(jìn)技術(shù)，全面覆蓋輪胎企業(yè)生產(chǎn)流程，是一套實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈、生產(chǎn)過(guò)程、銷(xiāo)售的橫向交互以及生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)信息、過(guò)程管理、企業(yè)決策縱橫貫通的綜合管理解決方案。

圖1　輪胎“智慧工廠”整體解決方案

軟控智慧工廠解決方案能夠?qū)崟r(shí)獲取供應(yīng)鏈信息及生產(chǎn)過(guò)程信息，包括原材料、密煉、半制品、成型、硫化、質(zhì)檢、輪胎成品倉(cāng)儲(chǔ)等環(huán)節(jié)信息以及銷(xiāo)售訂單狀態(tài)信息，全面覆蓋供應(yīng)鏈、生產(chǎn)過(guò)程、銷(xiāo)售，實(shí)現(xiàn)輪胎制造企業(yè)產(chǎn)供銷(xiāo)一體化的可視化管理；實(shí)時(shí)獲取各生產(chǎn)工序設(shè)備狀態(tài)、工藝控制、生產(chǎn)進(jìn)度、人員信息和物料供應(yīng)等信息，實(shí)現(xiàn)輪胎制造過(guò)程的實(shí)時(shí)調(diào)度一體化閉環(huán)管理；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)及時(shí)掌握消費(fèi)者、產(chǎn)品使用和售后服務(wù)數(shù)據(jù)，建立以用戶評(píng)價(jià)和價(jià)值驅(qū)動(dòng)的輪胎制造業(yè)產(chǎn)品全程品質(zhì)和工藝動(dòng)態(tài)過(guò)程優(yōu)化體系；從而構(gòu)建一個(gè)以消費(fèi)者為中心、以銷(xiāo)售驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)以及供應(yīng)鏈優(yōu)化的高效節(jié)能的、綠色智能的智慧工廠。

軟控的智慧工廠解決方案架構(gòu)包括智能裝備層、感知互聯(lián)層和智能制造管理層，涵蓋裝備、控制和管理應(yīng)用三個(gè)層面，為輪胎企業(yè)提供貫穿整個(gè)價(jià)值鏈的端到端工程數(shù)字化解決方案（參見(jiàn)圖2）。

1　智能裝備層

如果將輪胎智慧工廠定義為特定的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，那么在這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下，每一臺(tái)裝備都可以看做是一個(gè)指定工藝功能的大型智能終端，就像在手機(jī)、電腦、PAD等作為不同應(yīng)用終端接入互聯(lián)網(wǎng)一樣。

軟控一直致力于信息化智能裝備的研發(fā)，通過(guò)裝備的智能化設(shè)計(jì)，在設(shè)備上集成各類(lèi)傳感器、遠(yuǎn)程控制和通訊模塊、嵌入式運(yùn)算功能模塊，提升輪胎智能裝備自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、可控化及智能化水平。如軟控設(shè)計(jì)研發(fā)的T-Pro成型機(jī)可作為輪胎成型工序的智能終端裝備接入輪胎制造企業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，具備單機(jī)工作能力的同時(shí)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的方式與其他各個(gè)工序的智能裝備協(xié)同工作。其自動(dòng)接取裝置實(shí)現(xiàn)更少的操作人員；通過(guò)設(shè)計(jì)的視覺(jué)模塊，實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程和成型接頭質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄、報(bào)警，有效提升成型質(zhì)量；軟控設(shè)計(jì)的液壓硫化機(jī)可作為輪胎硫化工序的智能終端裝備接入輪胎制造企業(yè)的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，具備單機(jī)工作能力的同時(shí)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同的方式與其前后工序智能裝備進(jìn)行協(xié)同工作。其采用自動(dòng)一體化設(shè)計(jì)理念，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，其開(kāi)機(jī)率達(dá)98%以上。軟控研發(fā)設(shè)計(jì)的輪胎生產(chǎn)自動(dòng)物流裝備和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輪胎各生產(chǎn)工序的自動(dòng)銜接；原材料、半部件和輪胎成品自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)立庫(kù)系統(tǒng)通過(guò)接入輪胎生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)，與各智能裝備及生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)存儲(chǔ)和配送，在提升物料流轉(zhuǎn)和生產(chǎn)效率同時(shí)，大幅降低勞動(dòng)強(qiáng)度（參見(jiàn)圖3）。

軟控以智能裝備為基礎(chǔ)，根據(jù)輪胎工藝、生產(chǎn)管理和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)等需求，研發(fā)設(shè)備智能故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的智能預(yù)警。對(duì)裝備關(guān)鍵零部件進(jìn)行狀況診斷，預(yù)先發(fā)現(xiàn)故障隱患，針對(duì)故障隱患對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)、保養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化管控。軟控以“智能裝備”為核心，貫通供應(yīng)鏈、生產(chǎn)、工藝、市場(chǎng)和用戶數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的精益閉環(huán)管理。

圖 2 輪胎“智慧工廠”整體架構(gòu)

圖3　輪胎“智慧工廠”自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)、物流

2　感知互聯(lián)層

輪胎智慧工廠感知層可以比喻為輪胎智慧工廠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將輪胎各工序智能裝備、物料、各項(xiàng)資源、人等生產(chǎn)要素通過(guò)各類(lèi)傳感方式及入網(wǎng)方式，接入到輪胎智慧工廠大的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中，是實(shí)現(xiàn)上層管理、底層設(shè)備生產(chǎn)協(xié)同運(yùn)行的中間橋梁。

軟控在輪胎生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用傳感、遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、水電風(fēng)氣等能源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集和控制；在設(shè)備管理方面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、中央監(jiān)控中心和設(shè)備維修等環(huán)節(jié)的多級(jí)實(shí)時(shí)響應(yīng)機(jī)制。在能源管理方面實(shí)現(xiàn)全廠、工序、生產(chǎn)線設(shè)備以及每個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃的能源消耗多級(jí)管控（參見(jiàn)圖4）。

軟控通過(guò)RFID技術(shù)及其他傳感技術(shù)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用，結(jié)合信息化管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)掌控各類(lèi)物料庫(kù)存、物料移動(dòng)路線，設(shè)備能夠根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和工藝自動(dòng)識(shí)別物料，判斷物料剩余量及判定物料是否合規(guī)（參見(jiàn)圖5）。

軟控借助多年的信息化項(xiàng)目技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累研發(fā)控制管控連接件和數(shù)據(jù)傳輸中間件，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)控制系統(tǒng)以及移動(dòng)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊、采集、傳輸?shù)慕y(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化。

通過(guò)以上技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)輪胎生產(chǎn)人、機(jī)、料、法、環(huán)各生產(chǎn)要素的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、跟蹤和控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)各管理層級(jí)及各工序縱橫互聯(lián)互通，為實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)字化工程集成應(yīng)用打下基礎(chǔ)。在系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)通過(guò)對(duì)各生產(chǎn)元素進(jìn)行智能感知和聯(lián)通，并與計(jì)劃、工藝、庫(kù)存、物流進(jìn)行一體化集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)性、智能化管理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)企業(yè)制造的連續(xù)、拉動(dòng)式和零庫(kù)存生產(chǎn)模式，推動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)和管理模式創(chuàng)新升級(jí)。

圖4　能源管理系統(tǒng)在輪胎“智慧工廠”中應(yīng)用

圖5　RFID技術(shù)在輪胎“智慧工廠”中應(yīng)用

3　智能制造管理層

智能制造管理層可以比喻為輪胎智慧工廠的大腦，通過(guò)感知互聯(lián)層來(lái)控制各智能裝備層有序協(xié)同工作。

智能制造管理層由面向智能裝備、物流輸送、各類(lèi)終端的數(shù)據(jù)采集、查詢和可視化自適應(yīng)人機(jī)交互子系統(tǒng)、基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)控制和優(yōu)化子系統(tǒng)、面向產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量分析和管控子系統(tǒng)、以智能物流為載體的供應(yīng)鏈可視化子系統(tǒng)、企業(yè)績(jī)效和成本控制數(shù)據(jù)模型和仿真子系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、工藝、物料、質(zhì)量、設(shè)備、能耗的深度集成和優(yōu)化。輪胎企業(yè)通過(guò)實(shí)施和應(yīng)用上述管理系統(tǒng)，建立覆蓋供應(yīng)鏈、輪胎產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、經(jīng)營(yíng)管理、銷(xiāo)售和售后服務(wù)全生命周期的智能分析與決策支撐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)資源最佳配置、生產(chǎn)節(jié)奏和效率的最佳匹配（參見(jiàn)圖6）。

4　小結(jié)

軟控輪胎智慧工廠解決方案，以智能制造管理各系統(tǒng)為大腦，通過(guò)感知互聯(lián)層這個(gè)中樞神經(jīng)，將各工序輪胎制造智能裝備作為智能終端接入輪胎生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)輪胎企業(yè)供應(yīng)鏈、生產(chǎn)各工序、銷(xiāo)售的橫向信息交互，管理、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備的縱向信息交互，從而實(shí)現(xiàn)輪胎制造企業(yè)縱橫信息貫通，改變傳統(tǒng)的輪胎制造生產(chǎn)模式，提高輪胎生產(chǎn)企業(yè)管控和服務(wù)能力、創(chuàng)新能力和協(xié)同制造能力。

互聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用背景下，輪胎行業(yè)智慧工廠的建設(shè)可大幅度提高輪胎均勻性、動(dòng)平衡，提高輪胎壽命，降低輪胎滾動(dòng)阻力和噪音，縮短輪胎剎車(chē)距離，輪胎性能可以達(dá)到歐盟標(biāo)簽法規(guī)定的雙B級(jí)最高標(biāo)準(zhǔn)，將有效應(yīng)對(duì)輪胎技術(shù)壁壘，在“雙反”等政策制約下為輪胎企業(yè)“走出去”開(kāi)辟一條新的道路，對(duì)于我國(guó)輪胎產(chǎn)業(yè)的提升和轉(zhuǎn)型具有重大的里程碑意義。

MESNAC – Manufacturer of the "intelligent tire factory"

圖6　輪胎“智慧工廠”MES全生命周期管理系統(tǒng)