以智能管理系統(tǒng)的升級應(yīng)用，提升企業(yè)信息化管控水平

質(zhì)量檢驗(yàn)是橡膠輪胎企業(yè)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，山東豐源輪胎制造股份有限公司（以下簡稱豐源輪胎公司）豐源輪胎公司的“智能外觀檢測管理系統(tǒng)”由信息中心根據(jù)質(zhì)量管理科需求，自主設(shè)計(jì)開發(fā)，融合了公司的質(zhì)量控制和精準(zhǔn)追溯的思想，投入較低、成效明顯，對產(chǎn)品質(zhì)量管控過程較為敏感的制造企業(yè)具有良好的實(shí)際推廣應(yīng)用價值。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了較廣范圍內(nèi)的小尺寸條碼的實(shí)時采集處理、異常輪胎準(zhǔn)確快速凍結(jié)、上工序質(zhì)量風(fēng)險預(yù)警控制、統(tǒng)計(jì)分析報表等功能。該系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用使得外觀檢測環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)管理，有效提升操作人員操作效率和責(zé)任意識，同時杜絕了較為嚴(yán)重的“漏檢”問題，間接提升了產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平。

一、輪胎制造工藝流程

（一）密煉工序

密煉工序是把炭黑、天然或合成橡膠、油、添加劑、促進(jìn)劑等原材料混合到一起，在密煉機(jī)里進(jìn)行加工，生產(chǎn)出“膠料”的過程。輪胎里每一種膠部件所使用的膠料都是特定性能的。膠料的成分取決于輪胎使用性能的要求。

（二）膠部件準(zhǔn)備工序

膠部件準(zhǔn)備工序主要有6個工序，擠出→壓延→胎圈成型→簾布裁斷→貼三角膠條→帶束層成型在這個工序里，將準(zhǔn)備好的組成輪胎的所有半成品膠部件，期中有的膠部件是經(jīng)過初步組成的。

（三）成型工序

輪胎成型是在成型機(jī)上將胎面、緩沖層、膠簾布、膠帆布、鋼圈按照施工標(biāo)準(zhǔn)依次貼合組成外胎胎坯的工藝過程。主要有套筒法、層貼法、膠囊包邊成型法等工藝。

（四）硫化工序

生胎被裝到硫化機(jī)上，在模具里經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r間以及適宜的條件，從而硫化成成品輪胎。硫化完的輪胎即具備了成品輪胎的外觀、圖案、字體以及胎面花紋。隨后，輪胎將被送到最終檢驗(yàn)區(qū)域。

（五）檢驗(yàn)工序

在這個區(qū)域里，輪胎首先要經(jīng)過目視外觀檢查，然后是均勻性檢測，均勻性檢測是通過“均勻性實(shí)驗(yàn)機(jī)”來完成的。均勻性實(shí)驗(yàn)機(jī)主要測量徑向力，側(cè)向力，錐力以及波動情況的。均勻性檢測完之后要做動平衡測試，動平衡測試是在“動平衡實(shí)驗(yàn)機(jī)”上完成的。最后輪胎要經(jīng)過X光檢測，各項(xiàng)檢測合格后運(yùn)送到成品庫以備發(fā)貨。

二、企業(yè)智能管理系統(tǒng)的升級應(yīng)用在輪胎生產(chǎn)過程中的重要性

（一）輪胎生產(chǎn)過程中對質(zhì)量控制的嚴(yán)格要求愈發(fā)強(qiáng)烈

1、漏檢輪胎無法追溯到檢查人員，導(dǎo)致檢查人員工作責(zé)任心降低，原有外觀檢測流程僅對發(fā)現(xiàn)問題的輪胎成品才進(jìn)行掃碼記錄，對未發(fā)現(xiàn)問題的輪胎視為合格品，導(dǎo)致檢查人員存在僥幸心里。

2、原有流程僅記錄有檢出問題的胎，對未檢輪胎或檢完的輪胎不作記錄，極易出現(xiàn)未檢輪胎流入市場的風(fēng)險，增加客戶投訴概率。

3、原質(zhì)檢“蓋合格章”工序追溯效果差，信息容易擦除丟失，對誤檢、錯檢輪胎追溯效果差，易出錯，難以找到具體責(zé)任人。

（二）沒有真實(shí)數(shù)據(jù)支撐，難以運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展相關(guān)應(yīng)用

輪胎生產(chǎn)過程的質(zhì)檢數(shù)據(jù)采集、存儲都是企業(yè)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的積累將服務(wù)于未來的輪胎生產(chǎn)質(zhì)檢大數(shù)據(jù)。通過對海量數(shù)據(jù)的“清洗”“加工”“增值”不僅能夠提高數(shù)據(jù)的利用率，在優(yōu)化輪胎研發(fā)和生產(chǎn)工藝、提升質(zhì)量管控能力各個環(huán)節(jié)均會發(fā)揮重要作用。

三、企業(yè)智能管理系統(tǒng)的升級應(yīng)用的分析

（一）調(diào)研多家輪胎行業(yè)的外觀檢測管控現(xiàn)狀，確定實(shí)施方案

針對輪胎生產(chǎn)過程中關(guān)鍵的質(zhì)量控制管理，豐源輪胎公司曾多次組織管理人員和專業(yè)技術(shù)人員到知名輪胎廠家進(jìn)行調(diào)研學(xué)習(xí)交流，經(jīng)多次調(diào)研總結(jié)，在外觀檢測管控方面由于每個廠家的現(xiàn)狀和發(fā)展過程均不相同，其所采用的管理策略和技術(shù)手段并非統(tǒng)一。例如建廠時間較早的輪胎廠家并沒有采用信息化系統(tǒng)輔助管理，而新建的智能工廠生產(chǎn)線多以激光固定掃碼為主，這種方式需投資大規(guī)模改造輪胎檢測流水線，項(xiàng)目周期長、投資額極大且實(shí)時信息反饋到一線操作工的延時較長，對于批量的質(zhì)量問題難以做到及時管控。

而豐源輪胎公司要以有限的投資發(fā)揮高效管控能力為設(shè)計(jì)原則，受快遞應(yīng)用場景啟發(fā)，經(jīng)過多次分析論證采用工業(yè)相機(jī)掃碼方案解決讀碼問題，即根據(jù)檢測工位的數(shù)量增加對應(yīng)的工業(yè)相機(jī)，實(shí)現(xiàn)較大范圍、寬景深的自動掃描方案。該方案具有投資小，實(shí)施簡單且可根據(jù)現(xiàn)場定置靈活布置，不影響檢測過程等諸多優(yōu)點(diǎn)，并將該系統(tǒng)集同現(xiàn)有的MES系統(tǒng)無縫集成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)流的完美結(jié)合和應(yīng)用。

（二）討論并確定具體的管控流程和思想

1.系統(tǒng)管控程序如何并入檢測線

外觀檢測現(xiàn)場共有15個檢測工位，原檢測流程主要有以下幾步驟：

1. 外觀輪胎病項(xiàng)處置流程：流轉(zhuǎn)線體取胎→外觀、觸感檢測→發(fā)現(xiàn)異?；虿№?xiàng)→PDA掃碼→操作PDA選擇病項(xiàng)名稱→凍結(jié)→拖入底層質(zhì)檢返修區(qū)流轉(zhuǎn)線體，完成一次檢測流程操作。
2. 正常輪胎處理置流程：流轉(zhuǎn)線體取胎→外觀、觸感檢測→未發(fā)現(xiàn)異?；虿№?xiàng)→加蓋“合格章”→拖入上層返修區(qū)完成一次檢測流程操作。

智能外觀檢測管理系統(tǒng)方案：

1. 輪胎病項(xiàng)處置流程：流轉(zhuǎn)線體取胎→外觀、觸感檢測過程自動完成掃碼記錄→發(fā)現(xiàn)異?；虿№?xiàng)→觸控平板選擇病項(xiàng)→凍結(jié)→拖入底層質(zhì)檢返修區(qū)流轉(zhuǎn)線體，完成一次檢測流程操作。
2. 正常輪胎處理置流程：流轉(zhuǎn)線體取胎→外觀、觸感檢測過程自動完成掃碼記錄→未發(fā)現(xiàn)異?；虿№?xiàng)→拖入上層返修區(qū)完成一次檢測流程操作。

2.數(shù)據(jù)存儲增大，與原有MES交互頻繁，如何防止數(shù)據(jù)庫卡頓

（1）在數(shù)據(jù)庫內(nèi)建立專用表用于存儲檢測數(shù)據(jù)；

（2）對主表中的外觀檢測標(biāo)志列進(jìn)行索引優(yōu)化；

（3）將服務(wù)器內(nèi)存由128GB提升至192GB；

（4）對查詢項(xiàng)目進(jìn)行防鎖優(yōu)化，以滿足批量數(shù)據(jù)的一次導(dǎo)出需求。

3.如何防止應(yīng)用過程的非標(biāo)準(zhǔn)或違規(guī)操作行為

（1）增加重復(fù)掃描設(shè)計(jì)，對重復(fù)掃碼的必需經(jīng)過病項(xiàng)處理后方可進(jìn)再二次掃碼，否則記為無效條碼。

（2）增加漏掃攔截功能，在WMS入庫操作邏輯中增加外觀質(zhì)檢標(biāo)志判定，杜絕無檢測記錄的輪胎入庫發(fā)貨。

（3）系統(tǒng)管理終端提供按時間、機(jī)臺、操作工、條碼值查詢條件的檢測追溯報表，可對異常行為進(jìn)行分析判定，作為事后分析和追溯的依據(jù)。

4.如何軟件故障、設(shè)備異常處置

（1）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，操作工可切換至空閑檢測工位繼續(xù)操作，同時也以使用PDA進(jìn)行操作程序進(jìn)行應(yīng)急記錄，不會因故障而影響工作節(jié)奏造成產(chǎn)線輪胎積壓，而手動輸入模式可同樣對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、控制、判斷。

（2）系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時集成了在線更新功能，針對出現(xiàn)的軟件BUG或新需求可以隨時調(diào)整更換，操作端只需重啟終端軟件即可快速更新，完成軟件功能的優(yōu)化迭代。

（三）不斷嘗試確定技術(shù)研發(fā)路線

1.工業(yè)掃描相機(jī)選型要求

為確保掃碼識別效率，不需要操作工去專門對位，首先要滿足掃描范圍和掃描景深要求，其最低技術(shù)參數(shù)如下：掃描識視覺分辨率不低于4k，識別范圍需大于400cm²，景深可識別范圍為不小于15cm，具有環(huán)境亮度補(bǔ)償功能，曝光時間調(diào)整功能，影像傳輸需使用千兆以太網(wǎng)接口，通信標(biāo)準(zhǔn)符合IEEE 802.3ab通訊規(guī)范的相關(guān)要求及高可靠性要求，相機(jī)高度和水平位置可調(diào)，項(xiàng)目在可行性驗(yàn)證過程中選用了國內(nèi)知名品牌的工業(yè)相機(jī)產(chǎn)品，測試效果良好，成本得到有效控制，產(chǎn)品價格僅為進(jìn)口激光掃描頭的1/10。

2.系統(tǒng)設(shè)備選型及聯(lián)網(wǎng)方案

系統(tǒng)需要雙網(wǎng)絡(luò)接入，其生產(chǎn)網(wǎng)接入需求使用不低于54Mbps無線接入或有線接入均可，其工業(yè)相機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入需使用有線1000Mbps，以確保視頻信號傳輸不卡頓，現(xiàn)場操作平臺及觸控平板需支持工業(yè)級環(huán)境要求，需滿足高穩(wěn)定性和低故障率要求，實(shí)施前對觸控屏配置進(jìn)行了測試，選用性價比較高的賽揚(yáng)J1900平臺完全能夠滿足解碼要求，同時系統(tǒng)要有音頻輸出功能，對掃碼、信息異常、凍結(jié)等過程進(jìn)行語音提醒，利于操作工專心檢測輪胎，減少看系統(tǒng)屏幕的時間。

3.系統(tǒng)開發(fā)方案

（1）系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)方案確定

根據(jù)豐源輪胎公司信息中心開發(fā)人員能力和開發(fā)語言，基于Microsoft Visual Studio開發(fā)平臺的C#高級語言進(jìn)行代碼和功能設(shè)計(jì)，系統(tǒng)核心視覺解碼功能依據(jù)工業(yè)相機(jī)的SDK開發(fā)工具包為基礎(chǔ)進(jìn)行功能定制集成，引用MES系統(tǒng)的用戶權(quán)限管理模塊，使用MES提供的API接口與MES系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，PDA部分功能作為漏檢或應(yīng)急記錄使用，其功能集成到MES系統(tǒng)PDA框架中，以大幅降低開發(fā)工作量和開發(fā)成本。

（2）主程序軟件設(shè)計(jì)流程和功能

軟件依據(jù)現(xiàn)場操作工的工作流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)場操作習(xí)慣，定制開發(fā)平板電腦應(yīng)用程序，主功能是讀取固定掃描器條碼值，將條碼值和操作工代號進(jìn)行綁定并集成至MES系統(tǒng)，設(shè)計(jì)病項(xiàng)快速提交程序，以提高外檢效率，全新設(shè)計(jì)后臺管理程序，便于查詢分析數(shù)據(jù)。通過WMS入庫或分揀接口增加強(qiáng)制控制邏輯，限制未經(jīng)外觀掃描的輪胎流入成品庫。具體工序操作流程如下：

現(xiàn)場操作終端軟件主界面如下圖所示：

主程序所用的觸控平板吊裝在檢測功工位正上方，操作工抬頭即可操作，實(shí)時掃碼情況通過語音播報，系統(tǒng)具有相機(jī)掃描實(shí)時預(yù)覽功能，輪胎基本信息顯示、實(shí)時操作顯示，快捷凍結(jié)功能、自定義凍結(jié)功能、基本狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能。

1. PDA現(xiàn)場管理功能設(shè)計(jì)

依據(jù)MES 移動端框架，在PDA掃碼槍增加漏檢補(bǔ)錄功能，防止部分輪胎漏檢后可現(xiàn)場復(fù)檢處理，對WMS入庫前的異常處理提供最大的便捷管處理途徑。

1. 后端查詢設(shè)計(jì)

后端查詢主要設(shè)計(jì)了正常查詢和二次凍結(jié)查詢等功能：

四、推動企業(yè)智能管理系統(tǒng)的升級應(yīng)用實(shí)施效果

（一）低成本投入實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢精細(xì)化管理，提升外觀檢測效率

項(xiàng)目在輪胎行業(yè)應(yīng)屬于首次應(yīng)用，切合實(shí)際應(yīng)用場景，實(shí)現(xiàn)了外觀質(zhì)量的精確追溯，解決了現(xiàn)在外觀檢測的精益管理痛點(diǎn)，較傳統(tǒng)掃碼站建設(shè)成本降低5倍以上，避免了藍(lán)光掃碼產(chǎn)生的光污染對人眼的傷害。系統(tǒng)平均掃碼識別時間小于2秒，條碼識別率極高，超過預(yù)期效果，與現(xiàn)有質(zhì)檢MES實(shí)現(xiàn)無縫對接，對WMS入庫前的輪胎進(jìn)行校驗(yàn)，未經(jīng)外觀質(zhì)檢的輪胎不允許入庫。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)掃碼系統(tǒng)的快捷凍結(jié)功能，大幅度提高操作效率，實(shí)現(xiàn)了記錄數(shù)據(jù)的自定義查詢和追溯查詢。

（二）提升產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，有效避免批量質(zhì)量問題發(fā)生

系統(tǒng)的應(yīng)用使得生產(chǎn)過程的每一條輪胎都必須通過外觀檢測紀(jì)錄，通過系統(tǒng)的質(zhì)量預(yù)警功能，一旦發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題可以通過系統(tǒng)對上道生產(chǎn)工序進(jìn)行聯(lián)動控制或告警，以達(dá)到及時止損的目的，利于生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時跟進(jìn)、糾正，對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行微調(diào)校驗(yàn)，能夠有效預(yù)防大批量質(zhì)量問題產(chǎn)生。

（三）積累數(shù)據(jù)資產(chǎn)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)提升生產(chǎn)工藝控制水平

系統(tǒng)實(shí)時記錄了每位質(zhì)檢操作工的檢測過程，通過積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將十分有利于未來產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)和提升。如圖6所示是某成型機(jī)臺近5個月生產(chǎn)輪胎發(fā)生的質(zhì)檢數(shù)據(jù)信息，X軸是異常數(shù)量，Y軸是病項(xiàng)類型，可以看出該機(jī)對產(chǎn)品質(zhì)量控制不足之處，簾布接口開裂說明機(jī)臺壓合壓力或接口尺寸誤差控制欠缺，氣泡問題反映了貼合控制壓力參數(shù)設(shè)置需優(yōu)化，通過對大量質(zhì)檢數(shù)據(jù)分析可找出不穩(wěn)定因素或規(guī)律，更好的優(yōu)化前端生產(chǎn)，提升產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

通過對質(zhì)量數(shù)據(jù)的干系人進(jìn)行分析，分析操作工對質(zhì)量控制的差異情況，對產(chǎn)生質(zhì)檢問題較多的操作工進(jìn)行定向培訓(xùn)，重點(diǎn)關(guān)注。

（四）增強(qiáng)內(nèi)部研發(fā)力和創(chuàng)新力，提升信息化管控水平

1.本次實(shí)施的智能外觀檢測管理系統(tǒng)的核心控制程序、設(shè)備傳輸聯(lián)網(wǎng)方設(shè)計(jì)、集成方案、管控邏輯均由豐源輪胎公司信息中心依據(jù)質(zhì)量管理需求大膽嘗試、自主研發(fā)。在成功完成該項(xiàng)目后積累了豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，后陸續(xù)自主研發(fā)了硫化放胎控制系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)的能源采集系統(tǒng)、胎胚庫管理系統(tǒng)、海關(guān)遠(yuǎn)程稽查對接系統(tǒng)等十幾項(xiàng)中小規(guī)模系統(tǒng)和程序，逐步豐富了豐源輪胎的信息化系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和深度。

2.實(shí)踐應(yīng)用是創(chuàng)新的關(guān)鍵，此次智能外觀檢測系統(tǒng)的落地應(yīng)用為內(nèi)部營造了良好的創(chuàng)新氛圍，極大增強(qiáng)了自主創(chuàng)新意識。不僅為公司節(jié)省了大量的實(shí)施費(fèi)用，也打開了企業(yè)信息化發(fā)展的新局面，不斷積累開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，逐步打造具有自主開發(fā)能力的團(tuán)隊(duì)，打造企業(yè)獨(dú)具特色的智能化管理系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造的精細(xì)化、智能化管理。