在人類(lèi)文明發(fā)展史上，輪子的作用不可不提。從簡(jiǎn)單粗糙的木質(zhì)車(chē)輪到堅固耐磨的橡膠輪胎，輪子的出現讓人們的出行效率實(shí)現了質(zhì)的飛躍。

從19世紀輪胎的發(fā)明至今，歷史的車(chē)輪已駛過(guò)兩百多年。世界日新月異，輪胎的生產(chǎn)也在經(jīng)歷深刻的變革。然而，由于中國輪胎行業(yè)的自動(dòng)化與數字化水平相對較低，輪胎廠(chǎng)商大多面臨著(zhù)質(zhì)量不穩定、生產(chǎn)靈活性欠佳、價(jià)格競爭激烈等重重挑戰。

雙星集團有限責任公司(雙星)是一家具有95年歷史的老橡膠企業(yè)，是全球為數不多的既有輪胎制造經(jīng)驗又有輪胎智能裝備制造經(jīng)驗的企業(yè)。2014年，雙星開(kāi)啟了“二次創(chuàng )業(yè)、創(chuàng )雙星輪胎世界名牌”的新征程。面對行業(yè)困境，雙星抓住全球互聯(lián)網(wǎng)大潮和“第四次工業(yè)革命”等機會(huì )，率先舉起了數字化轉型的大旗并加速智能轉型。

自2015年起，雙星攜手西門(mén)子，共同打造數字化工廠(chǎng)，通過(guò)應用數字化解決方案，降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量和靈活性，一舉成為輪胎行業(yè)數字化浪潮中的領(lǐng)頭羊，實(shí)現了從“制造”到“智造”的成功轉型。

會(huì )“思考”的輪胎工廠(chǎng)

時(shí)代飛速發(fā)展，如今，用戶(hù)對輪胎的需求除了體現在對耐磨、安全、靜音等性能上以外，還體現在對輪胎個(gè)性化的追求上。要想生產(chǎn)出定制化的輪胎可并不簡(jiǎn)單，這中間需要經(jīng)過(guò)煉膠、壓出、成型、硫化、檢測等多道復雜工序。

由于輪胎的生產(chǎn)工藝既包括物理變化又涵蓋化學(xué)反應，結合了離散制造與過(guò)程工業(yè)的特點(diǎn)，要讓生產(chǎn)效率更上一層樓，雙星不僅需要提高各流程自身的效率，還要保證流程之間的無(wú)縫對接。

“我們希望搭建一座會(huì )‘思考’的工廠(chǎng)，它既要對各生產(chǎn)線(xiàn)的狀態(tài)了如指掌，又要動(dòng)作敏捷，將每個(gè)訂單的生產(chǎn)安排得井井有條。”雙星集團有限責任公司副總經(jīng)理劉宗良說(shuō)。

雙星與西門(mén)子一拍即合，共同成立了輪胎行業(yè)唯一的“工業(yè)4.0”創(chuàng )新中心，打造符合行業(yè)“工業(yè)4.0”標準的智能化生產(chǎn)方案。雙方利用數字化技術(shù)，為工廠(chǎng)配上了智慧的“大腦”與高效全面的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )”。西門(mén)子根據輪胎行業(yè)特點(diǎn)為雙星量身定制了一套完整的數字化企業(yè)套件，包括產(chǎn)品生命周期管理軟件(PLM)、制造執行系統(MES)和全集成自動(dòng)化(TIA)解決方案，助力雙星打造“工業(yè)4.0”智能化工廠(chǎng)，實(shí)現數字制造，成為全球系統最完善、智能化程度最高的輪胎工廠(chǎng)之一。

西門(mén)子的制造執行系統是車(chē)間“大腦”的核心，負責智能排產(chǎn)與智能制造

數字研發(fā)：讓客戶(hù)“心想事成”

在研發(fā)階段，雙星借助西門(mén)子數據協(xié)同平臺Teamcenter支持研發(fā)設計與交互式產(chǎn)品設計和工藝仿真，讓客戶(hù)的個(gè)性化需求得以實(shí)現?？蛻?hù)購買(mǎi)輪胎時(shí)，可以在星猴網(wǎng)等平臺上針對車(chē)型、路況、輪胎性能和心儀顏色，通過(guò)交互式設計生成屬于自己的個(gè)性化訂單。通過(guò)企業(yè)資源計劃(ERP)系統，Teamcenter將獲取訂單信息，根據用戶(hù)選擇的幾個(gè)維度，自動(dòng)將其轉化為產(chǎn)品工藝需求，并制定產(chǎn)品配方和工藝標準，還可以根據產(chǎn)品在生產(chǎn)執行和市場(chǎng)中的表現，改進(jìn)生產(chǎn)工藝。

研發(fā)過(guò)程中生成的海量資料與數據也將儲存在Teamcenter中，供生產(chǎn)部門(mén)調用。它為研發(fā)與生產(chǎn)部門(mén)提供共享數據庫，可作為涵蓋研發(fā)、工藝、制造的數據管理和協(xié)同平臺，保證數據的準確、一致、有效，避免研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節之間的信息傳輸壁壘，解決了不同部門(mén)間“信息孤島”的問(wèn)題。

此外，雙星還搭建了一個(gè)與全球用戶(hù)交互的平臺“創(chuàng )客網(wǎng)”。全世界的用戶(hù)和專(zhuān)家都可以參與交互、設計，并對方案進(jìn)行評估。在用戶(hù)認可設計方案后，雙星可利用PLM系統，整合全球專(zhuān)家，對用戶(hù)認可的方案進(jìn)行研發(fā)，并利用3D打印和虛擬仿真技術(shù)對方案進(jìn)行設計仿真和工藝仿真，以滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求。

數字制造：心中有“數”，靈動(dòng)快速

研發(fā)完成后，Teamcenter將成熟的工藝文件與質(zhì)量標準連同物料清單一起下發(fā)至MES。在MES方面，雙星與西門(mén)子根據輪胎行業(yè)的特點(diǎn)，以西門(mén)子Simatic IT為核心，聯(lián)合開(kāi)發(fā)了適合行業(yè)的MES系統。它是車(chē)間“大腦”的核心，負責智能排產(chǎn)與智能制造。它既有不放過(guò)任何細節的精明，又對大局心中有數。

Simatic IT將來(lái)自Teamcenter的工藝信息與來(lái)自ERP的產(chǎn)品訂單進(jìn)行綁定，并通過(guò)其高級生產(chǎn)規劃及排程系統(APS)模塊將訂單信息拆解為一個(gè)個(gè)具體的生產(chǎn)方案(包括原料、生產(chǎn)線(xiàn)、設備和時(shí)間等)，下發(fā)到不同機器設備上，實(shí)現智能排產(chǎn)。Simatic IT覆蓋了從投料到產(chǎn)品出廠(chǎng)的整個(gè)生產(chǎn)流程，可以實(shí)現生產(chǎn)執行和物料追溯，為產(chǎn)品的后續服務(wù)提供數據支持，可謂“無(wú)所不知，無(wú)所不曉”。

APS是工廠(chǎng)實(shí)現高效有序生產(chǎn)的大功臣。以前，工廠(chǎng)的排產(chǎn)一般由經(jīng)驗豐富的計劃員來(lái)完成。但由于排產(chǎn)需要充分考慮產(chǎn)品庫存、模具等多個(gè)實(shí)時(shí)變化的因素，人工作業(yè)難免出現疏漏。雙星與西門(mén)子聯(lián)合開(kāi)發(fā)了適合輪胎行業(yè)的APS系統。它就像一位心算高手，在訂單信息到達系統后可以結合雙星的實(shí)際生產(chǎn)狀況，在排產(chǎn)時(shí)充分考慮工裝、工序等各項因素，盡最大可能提高產(chǎn)能利用率，減少資源浪費，讓生產(chǎn)接續更緊密。

“目前，雙星是全球第二家將APS運用到實(shí)際生產(chǎn)中的輪胎企業(yè)，是真真正正走在了世界前列，引領(lǐng)了世界輪胎行業(yè)智能制造的方向。”西門(mén)子中國數字化工廠(chǎng)集團青島銷(xiāo)售業(yè)務(wù)區域高級銷(xiāo)售經(jīng)理王哲說(shuō)。

雙星“工業(yè)4.0”智能化工廠(chǎng)中的硫化機安裝了西門(mén)子的可編程邏輯控制器和伺服驅動(dòng)等，TIA可通過(guò)統一的數據管理、通訊、組態(tài)和編程環(huán)境，讓這些自動(dòng)化設備與系統無(wú)縫連接，不僅縮短工程時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，也降低設備運行和維修成本

在生產(chǎn)過(guò)程中，能夠準確、靈活執行大腦命令的四肢也至關(guān)重要。TIA就是雙星生產(chǎn)線(xiàn)上靈活的關(guān)節。西門(mén)子的可編程邏輯控制器、工控觸屏、伺服驅動(dòng)器和工業(yè)交換機等自動(dòng)化產(chǎn)品覆蓋雙星自主研發(fā)的遍布全廠(chǎng)的智能化裝備。TIA可通過(guò)統一的數據管理、通訊、組態(tài)和編程環(huán)境，讓這些自動(dòng)化設備與系統無(wú)縫連接，實(shí)現智能化生產(chǎn)，不僅縮短工程時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，也降低設備運行和維修成本。

此外，TIA也是雙星工廠(chǎng)里的高效“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )”，可負責智能采集與智能輸送。它可以將來(lái)自Simatic IT的指令下發(fā)到各個(gè)西門(mén)子數字控制產(chǎn)品上，再由這些產(chǎn)品控制設備完成高效生產(chǎn)。TIA中的WinCC與WinCC OA還能廣泛采集底層數據，與Simatic IT進(jìn)行無(wú)縫集成。

生產(chǎn)完成后，Simatic IT會(huì )將生產(chǎn)數據實(shí)時(shí)反饋給ERP，方便其對物流系統下達指令。同時(shí)，它還會(huì )通過(guò)Teamcenter將相關(guān)工藝數據反饋給研發(fā)部門(mén)，方便研發(fā)部門(mén)對工藝設計進(jìn)行優(yōu)化，形成信息流的閉環(huán)。

此外，在信息采集方面，雙星通過(guò)自主研發(fā)的智能信息匹配系統(MEP)解決了在制造過(guò)程中，由于無(wú)法利用標簽進(jìn)行標識而難以對微小物料或液體和粉體原料進(jìn)行信息采集的難題。MEP系統可對顆粒狀原材料或液體等各種物料、人員、設備和位置進(jìn)行信息智能匹配。它向上連接MES，可根據APS排產(chǎn)計劃拉動(dòng)物料調度，實(shí)現對人、設備、工裝、位置等信息的全程管控。它還可橫向對接TIA，協(xié)調整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

雙星的數字化紅利

西門(mén)子PLM、MES與TIA三大系統自頂而下，天然集成。以這三大系統為核心，雙星建立了從客戶(hù)定制到研發(fā)設計、生產(chǎn)執行，再到產(chǎn)品交付后的服務(wù)保障的全方位管控。通過(guò)對制造的全生命周期管理，西門(mén)子的數字化企業(yè)套件讓各個(gè)環(huán)節無(wú)縫銜接，搭建了一條暢通無(wú)阻的信息通道。

“數字化工廠(chǎng)中最重要的就是研發(fā)與生產(chǎn)的雙向信息通道。若在搭建這條信息通道時(shí)全部使用同一品牌的系統，不僅兼容性更佳，客戶(hù)也更省心。”王哲說(shuō)，“西門(mén)子是世界上唯一一家能搭建從研發(fā)端到底層硬件自動(dòng)化全流程信息通道的企業(yè)。”

全面數字化解決方案讓雙星工廠(chǎng)煥然一新，實(shí)現了生產(chǎn)、管理和服務(wù)方面的飛躍。

工廠(chǎng)的生產(chǎn)流程變得更加高效、規范，不僅生產(chǎn)成本降低，效率也大大提高。例如，以前，如果操作員發(fā)現原材料不足，需要先填寫(xiě)物料單，再去倉庫運回物料投入生產(chǎn)，效率較低?，F在，Simatic IT可自動(dòng)監測原材料的使用情況，一旦物料不足，會(huì )自動(dòng)呼叫無(wú)人駕駛小車(chē)將材料送出，大大節約了物料的運輸時(shí)間。在排產(chǎn)方面，如果依靠人工拆解訂單、檢查庫存和設備狀態(tài)等，通常需要耗費一天，而由APS完成則只要1分鐘。

在生產(chǎn)管理方面，覆蓋全廠(chǎng)的Simatic IT上承PLM與ERP，下接TIA和MEP，眼觀(guān)六路，把控全局。一旦生產(chǎn)線(xiàn)上某處發(fā)生問(wèn)題，信息能夠實(shí)時(shí)反饋給Simatic IT以做出自動(dòng)響應，或提醒工作人員進(jìn)行決策，調整生產(chǎn)，幫助工作人員實(shí)現高效生產(chǎn)管理。

雙星的業(yè)務(wù)模式也發(fā)生了徹底變革。以前的輪胎銷(xiāo)售遵循傳統模式，即消費者到實(shí)體店購買(mǎi)成品輪胎，此后如果遇到問(wèn)題再回到實(shí)體店進(jìn)行維修。如今，雙星的客戶(hù)可以直接在星猴網(wǎng)等平臺上提交個(gè)性化訂單，自由選擇輪胎性能和顏色，由系統為客戶(hù)生成3D虛擬輪胎。訂單生成后，相應信息即刻被傳回雙星數據中心，由數字化工廠(chǎng)完成研發(fā)、生產(chǎn)制造等。此外，客戶(hù)在使用輪胎的過(guò)程中還會(huì )定期收到輪胎保養的提醒，享受長(cháng)期的貼心服務(wù)。

新的業(yè)務(wù)模式帶來(lái)了可喜的變化。雙星“工業(yè)4.0”智能化工廠(chǎng)內勞動(dòng)強度降低了60%以上，產(chǎn)品不良率降低80%以上，而勞動(dòng)生產(chǎn)率則達到了過(guò)去的3倍以上。工廠(chǎng)的環(huán)保水平和能效更是達到了世界領(lǐng)先水平。同時(shí)，雙星的產(chǎn)品也實(shí)現了高端、高差異化和高附加值。雙星輪胎品牌價(jià)值連續兩年榮登“亞洲品牌500強”中國輪胎第一名，并被稱(chēng)為“中國輪胎智能制造引領(lǐng)者”，實(shí)現了由傳統制造企業(yè)向智能制造企業(yè)的轉型。

“在通向‘工業(yè)4.0’的路上，我們也有摸著(zhù)石頭過(guò)河的時(shí)候。”劉宗良表示，“而與西門(mén)子的合作則讓我們在改革時(shí)更加踏實(shí)、有信心。”

跨領(lǐng)域的通力合作

雙星的數字化工廠(chǎng)可以被稱(chēng)為輪胎行業(yè)內真正意義上的“工業(yè)4.0”工廠(chǎng)，引領(lǐng)了世界輪胎智能制造的趨勢。

為幫助雙星對工廠(chǎng)進(jìn)行全面規劃，西門(mén)子組建了一支跨部門(mén)的三十多人的團隊。由于雙星工廠(chǎng)地處青島，而西門(mén)子業(yè)務(wù)專(zhuān)家大多在上海和北京，為聚齊所有人員制定最優(yōu)方案，專(zhuān)家們經(jīng)常需要在晚上11點(diǎn)后召開(kāi)電話(huà)會(huì )議，討論至凌晨2、3點(diǎn)。經(jīng)過(guò)數年的精心打磨，雙星數字化工廠(chǎng)的藍圖才真正變?yōu)榱爽F實(shí)。

為保證項目效果，西門(mén)子專(zhuān)家還特意為雙星一線(xiàn)員工進(jìn)行了大量生產(chǎn)培訓，悉心細致地教導工人進(jìn)行現場(chǎng)操作。

所謂有“智”者事竟成，雙星通過(guò)三年潛心“修煉”，終得一身“數字化”神功。未來(lái)，雙星將進(jìn)一步實(shí)現線(xiàn)上線(xiàn)下無(wú)縫對接，車(chē)輪滾滾，駛向“工業(yè)4.0”新時(shí)代。