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世界工业互联网之都加速崛起·青岛进行时 | 森麒麟:求解轮胎制造多元方程
来源:青报网
时间:2021-02-04 09:29:26 | 编辑:王伟 青报网

青岛日报2021年2月4日1版

用6000多个控制点将轮胎生产过程量化为近2万个数据参数——

森麒麟:求解轮胎制造多元方程

2012年,青岛森麒麟轮胎股份有限公司(以下简称“森麒麟”)董事长秦龙给森麒麟人出了一道方程式:实现密炼、部件、成型、硫化四大工序联动生产控制最优化,将物料流转、胎坯库存、成型时间把控、硫化机模具更换等各要素、流程统筹协调,计算出复杂工序间的最佳匹配数据。

这道复杂方程式的背后是生产过程的不可控,各道工序中过多的变量让方程式充满了未知数,以至于难以求解。不同于其他行业,橡胶本身的柔软与延展特性决定了其生产过程难以量化控制,从密炼、部件生产、成型到硫化、检测,轮胎生产过程复杂多变,也让轮胎行业的智能制造充满了多变与未知。

自2012年开始,森麒麟一直在尝试通过自主研发将未知数变为已知数、把变量转为常量。8年多时间中,森麒麟遇到过许多看似无解的方程,但通过智能化、数字化改造,越来越多的变量开始变为常量,也正是在不断求解的过程中,“森麒麟智能制造”系统一步步成长起来,成为森麒麟担纲全球轮胎行业智能制造领航者的最大底气。

从变量到常量

2012年,当轮胎行业的许多企业还处于半自动甚至手工生产状态时,森麒麟就开始了数字化改造。在国内,面对智能制造这个时代命题,先行者森麒麟没有可以借鉴的先例。

回忆起数字化改造的路径,森麒麟信息中心总监郭珂印象深刻。“很多生产设备都是国外进口的,双方的标准和数据交互方式都不一样,改造的过程也是双方相互博弈的过程。”郭珂说,只有统一了数据交互方式和系统规范,克服各国进口设备的“水土不服”,才能将所有设备联入森麒麟智能制造系统,实现物联网化的改造。

当所有生产环节都纳入到智能制造系统后,人、数据、机器建立深度关联,人的不确定的经验和判断被确定的数据标准所取代。在密炼车间,终炼胶的质量把控不是由人说了算,而是由240个数据指标“全权”控制,精准无误;在智能立体仓库,40米高的堆垛机器人以每秒2-3米的速度穿行其间,根据系统指令将几千种不同规格的轮胎放在指定位置,毫厘不差;在硫化程序,硫化的压力、温度控制,胎坯进入不同模具时的角度控制,硫化胶囊、模具的使用次数及更换节点,所有一切都按照系统排布的计划指令进行,有条不紊。

森麒麟智能生产车间。

告别人工经验的不确定,森麒麟的智能制造系统以6000多个控制点将每条轮胎生产所涉及的时间、温度、压力、宽度、厚度、贴合工艺和流程计算量化成了近2万个数据参数。

更直观的感受来自于森麒麟的智能管控驾驶舱。在智能管控驾驶舱占据整面墙的大屏幕上,密密麻麻的数字映入眼帘。森麒麟将泰国工厂和青岛工厂所有生产过程都量化、拆解成确定的数据指标。在轮胎成型控制屏幕上,车间成型机的实时生产数据清晰可见:G02号成型机A型号轮胎计划生产数1500条,已生产1479条,完成率99%。下午4点10分之前需要进行B型号轮胎的工装更换,且详细注明了新工装的带束鼓周长、鼓径大小、交叉侧环规格等各类信息。

这些信息同步连接到了车间工人的工业App系统,他们提前收到工装更换的信息提示并备齐装备。郭珂说,在传统轮胎工厂,成型机的工装更换是一大难题,过去由于信息在不同工序间传递不顺畅,无法判断上一型号轮胎何时完成生产,下一道工序的排产就变得随机、易变,工装更换时间有时长达几个小时。“这期间设备就无法运转,相当于设备停摆了,而现在我们已经把时间缩短到了15分钟,上下工序间基本无缝衔接。”郭珂说。

求解方程式

数字化改造让生产过程中的变量越来越少,常量越来越多,轮胎制造各个环节的多元方程也随之在森麒麟不断求解。“不断求解的过程就是系统在大数据分析和数学模型基础上寻找设备联动最优解,达到最佳生产节奏的过程。”郭珂说。

轮胎制造既有离散型生产特点,也有连续性生产特点,离散型生产意味着各个复杂工序间的串联与并联同时发生,信息庞杂、难以测算;而连续性生产则意味着各工序间紧密衔接、环环相扣,需要统筹协调。这意味着,在轮胎生产过程中,产品与所需物料在生产上下游工序之间都有确定的数量比例、规格指标,系统需在物料的动态变化中找出各物料及各工序之间的最佳平衡点,以最大限度提升设备利用率及生产效率。

以轮胎胎坯成型这个典型的离散型生产流程为例,胎坯由胎体、胎侧、胎面等不同半部件配比组成,而这些部件在上一道部件工序中都是由特定原料配方的胶料进行生产。另外,工厂数百个不同型号的轮胎同时生产,不同型号胎坯又需要对应特定厚度、宽度、材质的半部件,最终在成型机上组合而成。

“所以从源头炭黑、橡胶等原材料的配比到各类不同型号半部件的物料流转,再到成型、硫化的排产,这些看似独立实际环环相扣的流程只有智能系统才能实现最优的工序匹配。”郭珂认为。

在森麒麟的智能管控驾驶舱屏幕上,成型机控制屏幕上标示着每台设备实时运行的遂行率指标。“比如这台成型机的设备遂行率是-4%,就意味着在目前的流程控制下,它比最优的生产效率低了4%,我们可以通过系统追溯查找原因,也可能要通过全流程的优化管控将指标再优化提升。”郭珂说。

8年前秦龙出的方程式在一步一步破解。随着成型及硫化时间把控、成型机工装切换、硫化机模具更改流程中的常量越来越多,森麒麟正在一步步接近成型与硫化这两道工序之间配合的最优解。

改变成长逻辑

在不断求解多元方程的过程中,森麒麟的成长逻辑也随之改变。

在“森麒麟智能制造”系统严密的生产把控中,森麒麟泰国工厂的设备利用率已达到97%以上,青岛工厂达到91%以上,这个指标意味着生产设备的产出效率已接近最优生产状态。在智能制造系统启用之前,森麒麟的设备利用率只有不到80%,目前行业平均设备利用率基本上在60%-70%。

产品质量不断提升。由于前序物料匹配及生产流程的标准化控制,森麒麟每连续四条轮胎间的最大重量差都小于60克,相较于每条轮胎1400克的均重,这个误差被精确控制在了4.3‰以内。“我们的产品质量非常稳定,对高端轮胎来说,这是非常重要的一项指标。”郭珂说。

人均产出创新高。森麒麟董秘金胜勇认为,智能制造模式让轮胎企业用工大幅减少,工厂管理由“管人”转为“管设备”,管理成本及生产成本更低,人均收入及人均利润更高,改变了轮胎行业“劳动密集型”的行业特性及成长逻辑。目前,森麒麟泰国工厂年产1000万条高性能半钢子午胎用工不足700人,用工成本远低于同行业企业;2019年森麒麟人均创收达到206.44万元/年,高居行业之首。

森麒麟要成为全球轮胎行业智能制造领航者的“底气”来源于此,这样的“底气”还将带着森麒麟进行全球布局。森麒麟结合全球轮胎行业发展趋势及公司发展实际制定了 “833Plus”战略规划,即在未来10年左右时间内最终形成8座数字化轮胎智能制造基地(中国3座,泰国2座,欧洲、非洲、北美各1座)、3座全球化研发中心(中国、欧洲、北美各一座)、3座全球用户体验中心的格局,Plus即择机并购一家全球知名轮胎制造商。森麒麟给自己的定位则是:成为一家全球领先的科技型、数字型的轮胎智能制造商和轮胎工业工程技术标准供应商,将公司打造成全球轮胎工业的新高地—技术研发高地、数字智造高地、卓越产品高地。

在智能制造带来的全新成长逻辑下,森麒麟或将走得更快、更远。(青岛日报/观海新闻记者 王 伟 文/图)

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