青島日報2021年2月4日1版

用6000多個控制點將輪胎生產過程量化為近2萬個數據參數——

森麒麟：求解輪胎制造多元方程

2012年，青島森麒麟輪胎股份有限公司（以下簡稱“森麒麟”）董事長秦龍給森麒麟人出了一道方程式：實現(xiàn)密煉、部件、成型、硫化四大工序聯(lián)動生產控制最優(yōu)化，將物料流轉、胎坯庫存、成型時間把控、硫化機模具更換等各要素、流程統(tǒng)籌協(xié)調，計算出復雜工序間的最佳匹配數據。

這道復雜方程式的背后是生產過程的不可控，各道工序中過多的變量讓方程式充滿了未知數，以至于難以求解。不同于其他行業(yè)，橡膠本身的柔軟與延展特性決定了其生產過程難以量化控制，從密煉、部件生產、成型到硫化、檢測，輪胎生產過程復雜多變，也讓輪胎行業(yè)的智能制造充滿了多變與未知。

自2012年開始，森麒麟一直在嘗試通過自主研發(fā)將未知數變?yōu)橐阎獢怠炎兞哭D為常量。8年多時間中，森麒麟遇到過許多看似無解的方程，但通過智能化、數字化改造，越來越多的變量開始變?yōu)槌Ａ浚舱窃诓粩嗲蠼獾倪^程中，“森麒麟智能制造”系統(tǒng)一步步成長起來，成為森麒麟擔綱全球輪胎行業(yè)智能制造領航者的最大底氣。

從變量到常量

2012年，當輪胎行業(yè)的許多企業(yè)還處于半自動甚至手工生產狀態(tài)時，森麒麟就開始了數字化改造。在國內，面對智能制造這個時代命題，先行者森麒麟沒有可以借鑒的先例。

回憶起數字化改造的路徑，森麒麟信息中心總監(jiān)郭珂印象深刻。“很多生產設備都是國外進口的，雙方的標準和數據交互方式都不一樣，改造的過程也是雙方相互博弈的過程。”郭珂說，只有統(tǒng)一了數據交互方式和系統(tǒng)規(guī)范，克服各國進口設備的“水土不服”，才能將所有設備聯(lián)入森麒麟智能制造系統(tǒng)，實現(xiàn)物聯(lián)網化的改造。

當所有生產環(huán)節(jié)都納入到智能制造系統(tǒng)后，人、數據、機器建立深度關聯(lián)，人的不確定的經驗和判斷被確定的數據標準所取代。在密煉車間，終煉膠的質量把控不是由人說了算，而是由240個數據指標“全權”控制，精準無誤；在智能立體倉庫，40米高的堆垛機器人以每秒2-3米的速度穿行其間，根據系統(tǒng)指令將幾千種不同規(guī)格的輪胎放在指定位置，毫厘不差；在硫化程序，硫化的壓力、溫度控制，胎坯進入不同模具時的角度控制，硫化膠囊、模具的使用次數及更換節(jié)點，所有一切都按照系統(tǒng)排布的計劃指令進行，有條不紊。

森麒麟智能生產車間。

告別人工經驗的不確定，森麒麟的智能制造系統(tǒng)以6000多個控制點將每條輪胎生產所涉及的時間、溫度、壓力、寬度、厚度、貼合工藝和流程計算量化成了近2萬個數據參數。

更直觀的感受來自于森麒麟的智能管控駕駛艙。在智能管控駕駛艙占據整面墻的大屏幕上，密密麻麻的數字映入眼簾。森麒麟將泰國工廠和青島工廠所有生產過程都量化、拆解成確定的數據指標。在輪胎成型控制屏幕上，車間成型機的實時生產數據清晰可見：G02號成型機A型號輪胎計劃生產數1500條，已生產1479條，完成率99%。下午4點10分之前需要進行B型號輪胎的工裝更換，且詳細注明了新工裝的帶束鼓周長、鼓徑大小、交叉?zhèn)拳h(huán)規(guī)格等各類信息。

這些信息同步連接到了車間工人的工業(yè)App系統(tǒng)，他們提前收到工裝更換的信息提示并備齊裝備。郭珂說，在傳統(tǒng)輪胎工廠，成型機的工裝更換是一大難題，過去由于信息在不同工序間傳遞不順暢，無法判斷上一型號輪胎何時完成生產，下一道工序的排產就變得隨機、易變，工裝更換時間有時長達幾個小時。“這期間設備就無法運轉，相當于設備停擺了，而現(xiàn)在我們已經把時間縮短到了15分鐘，上下工序間基本無縫銜接。”郭珂說。

求解方程式

數字化改造讓生產過程中的變量越來越少，常量越來越多，輪胎制造各個環(huán)節(jié)的多元方程也隨之在森麒麟不斷求解。“不斷求解的過程就是系統(tǒng)在大數據分析和數學模型基礎上尋找設備聯(lián)動最優(yōu)解，達到最佳生產節(jié)奏的過程。”郭珂說。

輪胎制造既有離散型生產特點，也有連續(xù)性生產特點，離散型生產意味著各個復雜工序間的串聯(lián)與并聯(lián)同時發(fā)生，信息龐雜、難以測算；而連續(xù)性生產則意味著各工序間緊密銜接、環(huán)環(huán)相扣，需要統(tǒng)籌協(xié)調。這意味著，在輪胎生產過程中，產品與所需物料在生產上下游工序之間都有確定的數量比例、規(guī)格指標，系統(tǒng)需在物料的動態(tài)變化中找出各物料及各工序之間的最佳平衡點，以最大限度提升設備利用率及生產效率。

以輪胎胎坯成型這個典型的離散型生產流程為例，胎坯由胎體、胎側、胎面等不同半部件配比組成，而這些部件在上一道部件工序中都是由特定原料配方的膠料進行生產。另外，工廠數百個不同型號的輪胎同時生產，不同型號胎坯又需要對應特定厚度、寬度、材質的半部件，最終在成型機上組合而成。

“所以從源頭炭黑、橡膠等原材料的配比到各類不同型號半部件的物料流轉，再到成型、硫化的排產，這些看似獨立實際環(huán)環(huán)相扣的流程只有智能系統(tǒng)才能實現(xiàn)最優(yōu)的工序匹配。”郭珂認為。

在森麒麟的智能管控駕駛艙屏幕上，成型機控制屏幕上標示著每臺設備實時運行的遂行率指標。“比如這臺成型機的設備遂行率是-4%，就意味著在目前的流程控制下，它比最優(yōu)的生產效率低了4%，我們可以通過系統(tǒng)追溯查找原因，也可能要通過全流程的優(yōu)化管控將指標再優(yōu)化提升。”郭珂說。

8年前秦龍出的方程式在一步一步破解。隨著成型及硫化時間把控、成型機工裝切換、硫化機模具更改流程中的常量越來越多，森麒麟正在一步步接近成型與硫化這兩道工序之間配合的最優(yōu)解。

改變成長邏輯

在不斷求解多元方程的過程中，森麒麟的成長邏輯也隨之改變。

在“森麒麟智能制造”系統(tǒng)嚴密的生產把控中，森麒麟泰國工廠的設備利用率已達到97%以上，青島工廠達到91%以上，這個指標意味著生產設備的產出效率已接近最優(yōu)生產狀態(tài)。在智能制造系統(tǒng)啟用之前，森麒麟的設備利用率只有不到80%，目前行業(yè)平均設備利用率基本上在60%-70%。

產品質量不斷提升。由于前序物料匹配及生產流程的標準化控制，森麒麟每連續(xù)四條輪胎間的最大重量差都小于60克，相較于每條輪胎1400克的均重，這個誤差被精確控制在了4.3‰以內。“我們的產品質量非常穩(wěn)定，對高端輪胎來說，這是非常重要的一項指標。”郭珂說。

人均產出創(chuàng)新高。森麒麟董秘金勝勇認為，智能制造模式讓輪胎企業(yè)用工大幅減少，工廠管理由“管人”轉為“管設備”，管理成本及生產成本更低，人均收入及人均利潤更高，改變了輪胎行業(yè)“勞動密集型”的行業(yè)特性及成長邏輯。目前，森麒麟泰國工廠年產1000萬條高性能半鋼子午胎用工不足700人，用工成本遠低于同行業(yè)企業(yè)；2019年森麒麟人均創(chuàng)收達到206.44萬元/年，高居行業(yè)之首。

森麒麟要成為全球輪胎行業(yè)智能制造領航者的“底氣”來源于此，這樣的“底氣”還將帶著森麒麟進行全球布局。森麒麟結合全球輪胎行業(yè)發(fā)展趨勢及公司發(fā)展實際制定了 “833Plus”戰(zhàn)略規(guī)劃，即在未來10年左右時間內最終形成8座數字化輪胎智能制造基地（中國3座，泰國2座，歐洲、非洲、北美各1座）、3座全球化研發(fā)中心（中國、歐洲、北美各一座）、3座全球用戶體驗中心的格局，Plus即擇機并購一家全球知名輪胎制造商。森麒麟給自己的定位則是：成為一家全球領先的科技型、數字型的輪胎智能制造商和輪胎工業(yè)工程技術標準供應商，將公司打造成全球輪胎工業(yè)的新高地—技術研發(fā)高地、數字智造高地、卓越產品高地。

在智能制造帶來的全新成長邏輯下，森麒麟或將走得更快、更遠。（青島日報/觀海新聞記者 王 偉 文/圖）

責任編輯：岳文燕