用6000多個(gè)控制點(diǎn)將輪胎生產(chǎn)過程量化為近2萬個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)——

森麒麟：求解輪胎制造多元方程

森麒麟智能生產(chǎn)車間。

2012年，青島森麒麟輪胎股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“森麒麟”）董事長(zhǎng)秦龍給森麒麟人出了一道方程式：實(shí)現(xiàn)密煉、部件、成型、硫化四大工序聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)控制最優(yōu)化，將物料流轉(zhuǎn)、胎坯庫(kù)存、成型時(shí)間把控、硫化機(jī)模具更換等各要素、流程統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，計(jì)算出復(fù)雜工序間的最佳匹配數(shù)據(jù)。

這道復(fù)雜方程式的背后是生產(chǎn)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(shù)，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(chǎn)過程難以量化控制，從密煉、部件生產(chǎn)、成型到硫化、檢測(cè)，輪胎生產(chǎn)過程復(fù)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(shù)變?yōu)橐阎獢?shù)、把變量轉(zhuǎn)為常量。8年多時(shí)間中，森麒麟遇到過許多看似無解的方程，但通過智能化、數(shù)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(zhǎng)起來，成為森麒麟擔(dān)綱全球輪胎行業(yè)智能制造領(lǐng)航者的最大底氣。

從變量到常量

2012年，當(dāng)輪胎行業(yè)的許多企業(yè)還處于半自動(dòng)甚至手工生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，森麒麟就開始了數(shù)字化改造。在國(guó)內(nèi)，面對(duì)智能制造這個(gè)時(shí)代命題，先行者森麒麟沒有可以借鑒的先例。

回憶起數(shù)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(chǎn)設(shè)備都是國(guó)外進(jìn)口的，雙方的標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)交互方式和系統(tǒng)規(guī)范，克服各國(guó)進(jìn)口設(shè)備的“水土不服”，才能將所有設(shè)備聯(lián)入森麒麟智能制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)化的改造。

當(dāng)所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)都納入到智能制造系統(tǒng)后，人、數(shù)據(jù)、機(jī)器建立深度關(guān)聯(lián)，人的不確定的經(jīng)驗(yàn)和判斷被確定的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所取代。在密煉車間，終煉膠的質(zhì)量把控不是由人說了算，而是由240個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)“全權(quán)”控制，精準(zhǔn)無誤；在智能立體倉(cāng)庫(kù)，40米高的堆垛機(jī)器人以每秒2-3米的速度穿行其間，根據(jù)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(jìn)入不同模具時(shí)的角度控制，硫化膠囊、模具的使用次數(shù)及更換節(jié)點(diǎn)，所有一切都按照系統(tǒng)排布的計(jì)劃指令進(jìn)行，有條不紊。

告別人工經(jīng)驗(yàn)的不確定，森麒麟的智能制造系統(tǒng)以6000多個(gè)控制點(diǎn)將每條輪胎生產(chǎn)所涉及的時(shí)間、溫度、壓力、寬度、厚度、貼合工藝和流程計(jì)算量化成了近2萬個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)。

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(jù)整面墻的大屏幕上，密密麻麻的數(shù)字映入眼簾。森麒麟將泰國(guó)工廠和青島工廠所有生產(chǎn)過程都量化、拆解成確定的數(shù)據(jù)指標(biāo)。在輪胎成型控制屏幕上，車間成型機(jī)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)清晰可見：G02號(hào)成型機(jī)A型號(hào)輪胎計(jì)劃生產(chǎn)數(shù)1500條，已生產(chǎn)1479條，完成率99%。下午4點(diǎn)10分之前需要進(jìn)行B型號(hào)輪胎的工裝更換，且詳細(xì)注明了新工裝的帶束鼓周長(zhǎng)、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(jī)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(hào)輪胎何時(shí)完成生產(chǎn)，下一道工序的排產(chǎn)就變得隨機(jī)、易變，工裝更換時(shí)間有時(shí)長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)小時(shí)。“這期間設(shè)備就無法運(yùn)轉(zhuǎn)，相當(dāng)于設(shè)備停擺了，而現(xiàn)在我們已經(jīng)把時(shí)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(shù)字化改造讓生產(chǎn)過程中的變量越來越少，常量越來越多，輪胎制造各個(gè)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(shù)據(jù)分析和數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上尋找設(shè)備聯(lián)動(dòng)最優(yōu)解，達(dá)到最佳生產(chǎn)節(jié)奏的過程。”郭珂說。

輪胎制造既有離散型生產(chǎn)特點(diǎn)，也有連續(xù)性生產(chǎn)特點(diǎn)，離散型生產(chǎn)意味著各個(gè)復(fù)雜工序間的串聯(lián)與并聯(lián)同時(shí)發(fā)生，信息龐雜、難以測(cè)算；而連續(xù)性生產(chǎn)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(diào)。這意味著，在輪胎生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品與所需物料在生產(chǎn)上下游工序之間都有確定的數(shù)量比例、規(guī)格指標(biāo)，系統(tǒng)需在物料的動(dòng)態(tài)變化中找出各物料及各工序之間的最佳平衡點(diǎn)，以最大限度提升設(shè)備利用率及生產(chǎn)效率。

以輪胎胎坯成型這個(gè)典型的離散型生產(chǎn)流程為例，胎坯由胎體、胎側(cè)、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(jìn)行生產(chǎn)。另外，工廠數(shù)百個(gè)不同型號(hào)的輪胎同時(shí)生產(chǎn)，不同型號(hào)胎坯又需要對(duì)應(yīng)特定厚度、寬度、材質(zhì)的半部件，最終在成型機(jī)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(hào)半部件的物料流轉(zhuǎn)，再到成型、硫化的排產(chǎn)，這些看似獨(dú)立實(shí)際環(huán)環(huán)相扣的流程只有智能系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的工序匹配。”郭珂認(rèn)為。

在森麒麟的智能管控駕駛艙屏幕上，成型機(jī)控制屏幕上標(biāo)示著每臺(tái)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行的遂行率指標(biāo)。“比如這臺(tái)成型機(jī)的設(shè)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(chǎn)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(biāo)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(shí)間把控、成型機(jī)工裝切換、硫化機(jī)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(zhǎng)邏輯

在不斷求解多元方程的過程中，森麒麟的成長(zhǎng)邏輯也隨之改變。

在“森麒麟智能制造”系統(tǒng)嚴(yán)密的生產(chǎn)把控中，森麒麟泰國(guó)工廠的設(shè)備利用率已達(dá)到97%以上，青島工廠達(dá)到91%以上，這個(gè)指標(biāo)意味著生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)出效率已接近最優(yōu)生產(chǎn)狀態(tài)。在智能制造系統(tǒng)啟用之前，森麒麟的設(shè)備利用率只有不到80%，目前行業(yè)平均設(shè)備利用率基本上在60%-70%。

產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升。由于前序物料匹配及生產(chǎn)流程的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)誤差被精確控制在了4.3‰以內(nèi)。“我們的產(chǎn)品質(zhì)量非常穩(wěn)定，對(duì)高端輪胎來說，這是非常重要的一項(xiàng)指標(biāo)。”郭珂說。

人均產(chǎn)出創(chuàng)新高。森麒麟董秘金勝勇認(rèn)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(zhuǎn)為“管設(shè)備”，管理成本及生產(chǎn)成本更低，人均收入及人均利潤(rùn)更高，改變了輪胎行業(yè)“勞動(dòng)密集型”的行業(yè)特性及成長(zhǎng)邏輯。目前，森麒麟泰國(guó)工廠年產(chǎn)1000萬條高性能半鋼子午胎用工不足700人，用工成本遠(yuǎn)低于同行業(yè)企業(yè)；2019年森麒麟人均創(chuàng)收達(dá)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(lǐng)航者的“底氣”來源于此，這樣的“底氣”還將帶著森麒麟進(jìn)行全球布局。森麒麟結(jié)合全球輪胎行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及公司發(fā)展實(shí)際制定了 “833Plus”戰(zhàn)略規(guī)劃，即在未來10年左右時(shí)間內(nèi)最終形成8座數(shù)字化輪胎智能制造基地（中國(guó)3座，泰國(guó)2座，歐洲、非洲、北美各1座）、3座全球化研發(fā)中心（中國(guó)、歐洲、北美各一座）、3座全球用戶體驗(yàn)中心的格局，Plus即擇機(jī)并購(gòu)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(lǐng)先的科技型、數(shù)字型的輪胎智能制造商和輪胎工業(yè)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)商，將公司打造成全球輪胎工業(yè)的新高地—技術(shù)研發(fā)高地、數(shù)字智造高地、卓越產(chǎn)品高地。

在智能制造帶來的全新成長(zhǎng)邏輯下，森麒麟或?qū)⒆叩酶臁⒏h(yuǎn)。（青島日?qǐng)?bào)/觀海新聞?dòng)浾?王 偉 文/圖）

責(zé)任編輯：張慕鑫