【山东新智造】国家级智能制造试点示范项目巡礼第八期：轮胎制造行业优秀案例- 大数跨境

山东工信

2024-05-20

山东新智造

根据国家《“十四五”智能制造发展规划》要求，工业和信息化部已连续3年开展智能制造试点示范行动，遴选一批智能制造示范工厂和优秀场景，在各行业、各领域选树一批排头兵企业，推进智能制造高质量发展。近年来，我省积极推进企业开展“智改数转”，不断完善“市级-省级-国家级”智能制造示范项目梯次培育体系，取得了良好成效。目前，省级智能工厂（数字化车间、优秀场景）977个，累计培育国家级示范工厂35个、优秀场景108个，数量位居全国前列。

为进一步宣传智能制造典型企业和优秀案例，推广先进经验，现开展国家级智能制造试点示范项目巡礼宣传活动，展示优秀企业智能制造转型发展经验，共同学习提高，打造山东“智造”升级版。本期选择轮胎制造行业优秀案例，让我们走进山东玲珑轮胎股份有限公司、青岛森麒麟轮胎股份有限公司、济宁神州轮胎有限公司，感受山东“智造”魅力。

一、山东玲珑轮胎股份有限公司

（一）企业基本情况

山东玲珑轮胎股份有限公司自1975年成立以来，以“团结拼搏、争创一流”的企业精神，历经四十余载砥砺前行，已发展成为一家集轮胎的设计、开发、制造与销售为一体的技术型轮胎生产企业，主要产品分为乘用及轻卡子午线轮胎、卡客车子午线轮胎和非公路轮胎，广泛应用于乘用车、商用车以及工程机械车辆等。公司目前在全球拥有7个研发机构、7个生产基地、18000多名员工，形成了“玲珑”“利奥”“ATLAS”“EVOLUXX”等面向全球市场的差异化品牌。

公司通过智能设备、生产执行控制系统（MES）、自动化物流来实现半制品、成型、硫化、质检的一体化管理。同时，公司本部建立了设施完善成熟的车间级工业通信网络，结合人工智能、工业互联网、大数据、5G等先进技术，对生产设备、仓管设备、物流设备进行智能化升级改造，使用智能机器人、智能立库、智能AGV等智能生产设备，连接人、机、料、法、环，突破物理界限，有效地保证生产的连续性、产品智联的均一性和稳定性。

（二）智能工厂先进做法

1.车间智能排产-轮胎智能排产系统

根据轮胎行业的生产特点，轮胎行业的计划调度一体化系统提供市场销售分析与销售预测、月度和每周的轮胎产品销售计划、生产计划、工序作业调度计划，具体如下图所示。

图轮胎行业销售计划与生产计划

根据计划调度的周期和粒度，关注管理层和生产层的计划调度，实现由ERP层、MES层到PCS层的过渡，实现全方位计划调度管理。在MES层，主要进行计划详细排程和突发事件的动态调度，并根据轮胎生产施工表将轮胎计划分解为各个生产工序的半制品计划和胶料计划。轮胎制造高级计划与排产APS系统主要针对密炼、压延、裁切、成型、硫化五个工序步骤，为满足各种销售订单及保证库存的生产计划合理的分配生产资源。

2.智能仓储-轮胎智能仓储系统

智能仓储物流系统主要由立体仓库系统、胎胚/物料自动传输系统、自动码垛系统、物料搬运机器人与AGV无人小车、WMS仓库管理系统等组成，实现智能自动仓储、智能物流输送调度，并可以与智能工厂的其它系统和设备进行有效连接，实现与ERP、MES等信息平台的数据整合与互联互通，达成与数字化、自动化、智能化制造设备互联互通的目标。

图轮胎制造自动化生产线与自动仓储输送

图项目建设的智能仓储物流系统

3.质量精准追溯-轮胎全过程质量管控

针对轮胎质量数据量大、来源多的特性，海量质量数据的一致性和可追溯要求，建立了有效的质量信息集成平台，将轮胎生产制造过程质量控制相关数据采集与集成，实现对海量的产品质量数据的统计、分析和控制。借助大数据技术，挖掘工艺、设备、人员等制造数据对产品质量的影响规律，基于质量大数据统计方法建立产品质量可靠性模型。基于产品质量树构建统一的产品质量数据模型，建立多源数据融合的质量大数据存储结构；按照轮胎追溯要求快速查询轮胎产品数据、工艺、生产制造、质量检测与测试、试验等环节的质量数据，对轮胎产品的质量数据（包括轮胎信息、密炼、成型、硫化、质检信息）进行多维度追溯分析。

轮胎工厂感知互联与一体化数据采集的核心功能架构如下图所示，主要包括设备互联互通、数据储存与计算管理、工业现场多网融合和数据适配网关等模块。

图实时数据采集与监控SCADA系统功能架构

4.基于人工智能的生产过程控制参数优化

基于生产过程大数据建立生产控制优化的数据分析模型，将轮胎生产中密炼、成型、硫化工艺控制参数与轮胎动平衡和均匀性检测数据进行聚类、关联分析，基于深度学习与数据挖掘算法找出工艺控制参数及相关因素与产品质量优化的关系，研究轮胎挤出机、压延机、成型机工序设备的生产控制参数上下限，分析出最佳的设备控制参数，以保证生产的轮胎均匀性和动平衡的质量性能稳定。对照监控数据的分析差异点和共同点去分析生产监控参数上下限的差异，在设备上对能够控制的参数进行调整和报警处理，实现生产过程闭环智能管控。项目基于积累的生产工序大数据，构建工艺控制参数优化分析的工业智能AI模型，进行密炼工序中胶料与原料的最佳混炼工序、半部件压出工序的控制参数优化分析、轮胎均匀性的成型控制参数分析。

图基于AI的生产工艺控制参数优化

5.面向多工厂集中数据采集的供应链管理

玲珑轮胎企业设立的供应链数据共享中心包括单中心、多中心和去中心三种交换共享模式。通过供应链上下游协作化管理模式，针对橡胶轮胎产品协同研发管理、供应链流程协同与优化、供应链信息共享等应用需求，对轮胎工厂与上下游企业间的生产计划、供需计划协同方法，供应链协同运作机制等要素进行重构优化管理，突破了传统企业管理的组织界限，建立了跨组织双赢的供应链业务流程结构。

图供应链协同优化方法

通过供应链协同管理APP帮助企业建立自身的供应体系和经销商体系，构建供需双方在线业务协同平台，平台充分整合供需双方业务伙伴，帮助供需双方构建业务协同平台，不断提高企业的供应链竞争力。

图供应链协同管理APP功能

6.产品数字化研发与设计

针对轮胎设计研发，建设了轮胎产品设计全过程自动化系统，将企业积累的设计经验转化为数字化信息，实现了轮胎设计参数化、设计过程标准化、三维绘图自动化。

图产品数字化研发设计优化

根据轮胎设计工作流程及以往设计数据，进行参数模型设计，并对设计指标进行参数化配置。同时规范设计流程，使操作流程标准化，通过以上标准参数及标准流程操作，系统可实现轮胎三维图自动绘制。通过系统做到了设计标准化，使效率得到极大提升，建立各种产品库、半部件库，根据产品的要求，以“搭积木”的方式实现快速创建。

图 PLM整体产品结构

7.能耗数据监测-轮胎能源管理系统

通过大数据可视化监控分析平台，实现所有数据的归集和大数据分析，打造了玲珑数据中台。通过DCS系统，实现了电能计量表计和冷风、蒸汽等流量计的数据采集。将通过对能源动力中心各分站已有工艺设备和已运行控制系统进行整合，实现了设备自动化、信息化改造升级。实现了分散控制，集中管理的目标，提升能源动力运行的自动化程度，减少各分站人员编制，减轻工作劳动强度，减少能源消耗，实现数字信息化管理。在DCS上层，结合大数据平台，建设能源管理系统，实现对用能数据的分析、异常定位和用能合理规划。

图能源管理系统功能架构图

图公司层用能监控

8.轮胎智能工厂的生产作业

玲珑轮胎各分公司通过MES系统，在生产过程中对产品、设备按照技术下达的标准和工艺进行控制，实现了实时采集产品生产设备所有的生产参数数据信息。在公司大数据项目两期规划完成数据整合后，将利用整个公司数据资源，从生产过程的闭环控制、质量过程分析、配方设计方案优化、过程控制参数优化等方面进行功能开发，充分利用海量生产数据完成智能制造中“自学习”“自决策”的关键数据的分析提取，将为后期的各分公司之间的数据分析提供便利，实现生产数据的大融合，找到生产差异点并指导各分公司对产品质量进行改进。为更好的面向轮胎行业智能工厂和工业互联的应用需求，研究并突破面向智能制造和工业互联网的共性关键技术，针对MES系统在生产作业方面的应用，重点研究异构设备实时数据采集数据与工业数据边缘计算以及制造大数据智能分析算法等关键技术。

图生产现场

（三）智能工厂建设成效

1.通过轮胎智能排产场景建设，利用大数据平台与ERP对接，实现生产与销售的数据贯通。通过建立APS系统，快速制定符合各种生产约束条件（人机料法环）、满足计划目标与策略的、优化的详细生产作业计划，使整体排产准确率提升58%。以招远PCR6为试点，实现了从成型硫化到各个半部件的自动排产，其中半部件排产时间降低至1小时以内，排产工作量减少60%以上，误产率下降幅度61%，提升了排产的效率和准确性。

2.通过轮胎智能仓储场景建设，利用自动立库、自动AGV、运输轨道等硬件设备，实现设备出入库的无人化操作。通过WMS系统与生产及物流系统对接，完成对生产中物料和成品胎的出入库在线管理，解决了物料积压问题，提升物流流转效率，降低库存成本。以招远PCR6为例，目前减少库存用地面30%，物流流转效率提升350%，降低库存成本30%。

3.通过质量精准追溯场景建设，利用SRM系统、MES系统、WMS系统、CRM系统建立大数据平台，解决质量追溯问题，实现对轮胎全生命周期数据的整合、串联及可视化展示，使相关业务处理效率提升600%。

4.通过数据驱动产品设计优化场景建设，对已具备工艺参数采集缺少通信的设备通过加装PLC模块进行参数采集。搭建大数据平台，完成数据的实时采集，存储、计算及分析应用。通过追踪产品指标的波动进行提前干预，使产品A级品率提升5%。通过对产品生产参数的分析，已完成1000份以上轮胎工艺配方优化。

5.通过面向多工厂集中数据采集的供应链管理场景建设，

形成了单中心、多中心和去中心三种交换共享模式。依据全程的数据，进行供需预测分析并指导生产，实现了工厂的原料预采购安排，提升了经销商的资金周转率，提升了产业链上企业的供应链协作水平,实现公司内外部的有效协同。

6.通过产品数字化研发与设计场景建设，根据轮胎设计工作流程及以往设计数据，进行参数模型设计，同时规范设计流程，实现了轮胎三维图自动绘制，使逆向设计工作效率提升90%，花纹设计效率提升200%，模具设计效率提升300%。

7.通过能耗数据监测场景建设，利用能源管理系统，实现对用能数据的实时采集、能耗监控分析应用、能耗流量计的管理。利用能源动力DCS系统，将通过对能源动力中心各分站已有工艺设备和已运行控制系统进行系统整合，提升能源动力运行的自动化程度，减轻工作劳动强度，减少能源消耗。

8.通过轮胎智能工厂的生产作业场景建设，利用海量生产数据完成智能制造中“自学习”“自决策”的关键数据的分析提取，实现生产数据的大融合，找到生产差异点并指导各分公司对产品质量进行改进。玲珑完成智能化改造的工厂生产效率高于普通工厂200%，同时产品A级品量高于普通工厂80%。

二、青岛森麒麟轮胎股份有限公司

（一）企业基本情况

青岛森麒麟轮胎股份有限公司创建于2007年12月，于2020年9月在深交所上市，是全球轮胎行业智能制造的标杆企业，是国际少数航空轮胎制造企业之一。

公司专注于绿色、安全、高品质、高性能子午线轮胎及航空轮胎的研发、生产与销售。公司已与相关飞机制造企业签署合作研发协议，开展航空轮胎合作，并已进入供应商名录。同时，公司正在稳步推进航空轮胎应用领域的客户开发。公司是轮胎行业智能制造典范，2022年入选国家工信部关于智能制造及两化融合示范项目。公司为国家高新技术企业，拥有国家认可实验室、国家企业技术中心、国家工业设计中心、山东省航空轮胎技术创新中心、山东省工程研究中心等荣誉资质。

（二）智能工厂先进做法

森麒麟以轮胎生产工艺过程为主线进行智能制造转型，通过设备自动化改造升级，节省劳动力，降低员工劳动强度，使生产设备得以发挥最大效能，将人、机、料、工艺、质量、能源等信息资源互通、互联、互感，形成业务处理网络化、生产过程自动化、系统控制智能化，最终达成轮胎生产效率提高、运营成本降低、研发周期降低、产品不良率降低、能源利用率提高的目标。

图综合管控平台

1.产品研发-产品数字化研发与设计

基于MBSE构建结构化工艺数据，实现数据驱动的航空轮胎产品研发，确保产品安全性和可靠性。基于“PPR数据模型”建立航空轮胎知识库、数据库、AI库知识模型库。基于MBSE需求构建产品模型，将产品数据化；应用FEA仿真平台、CAD/CAE早期预知产品性能技术、ENOVIA研发管理平台，建立基于航空轮胎花纹性能过程仿真的工艺设计优化和基于力学性能过程仿真的分析系统，实现研发设计的仿真应用。

搭建新一代数字化工艺平台，实现工艺规划设计与仿真协同，建立设计模型、仿真数据、实验数据和文档的云端化。建立航空轮胎参数化结构设计系统，实现轮胎优化设计，将设计优化结果反馈给专家系统。

图数字化研发平台

图核心工艺数据强关联

2.计划调度-车间智能排产

目前公司航空轮胎与半钢轮胎采用混线生产模式,应用APS智能排产系统，基于TS+GA混合算法，实现航空轮胎与半钢轮胎在混线生产时车间排产优化。基于SOA架构，利用“产品模块化，模块产品化”的特点，按照企业现阶段业务需求及未来发展规划灵活地“按需部署”和分阶段导入。

APS智能排产系统与MES系统融“定制化、互联化、智能化”于一体，将所有的设备、机器人以及工艺流程“全线打通”，建设“快、好、省”的智能生产车间。

图资源甘特图

3.生产作业-工艺动态优化

以森麒麟智能管理系统为载体，构建产品数字化研发设计、产品生产全生命周期管控以及航空轮胎动态模拟试验机产品应用模拟的数字管控一体化平台，实现了人机合作智能优化决策、生产过程的数字化管控和航空轮胎在飞机起飞、降落、滑行等状态下前后轮胎性能表现的模拟。

通过MES系统集成产品研发设计、生产、检测、以及成品应用模拟测试全生命周期的精细化生产管控；建立了制造大数据中心，基于航空轮胎工业数据库，应用产品工艺模型实施优化调整。

图智能优化决策

4.质量管控-智能在线检测

自主研发国内领先的轮胎智能在线检测系统，实现了精细化质量管控，降低不合格品率，持续提升产品质量。综合检查系统包括胶料性能检测系统、帘布压延度在线检测与控制系统、胎面挤出尺寸在线检测与控制系统、轮胎成型在线检测系统、硫化在线检测系统和成品在线检测系统。

开发过程中融合缺陷机理分析、物性和成分分析和AI机器视觉等技术，在关键环节布局智能化检测设备，开展产品质量在线检测、分析和结果判定。检测设备采用PID技术和模糊控制理论实现在线100%检测，数据100%存储，通过在线检测与智能分析，实现标准化、高密度、模块化以及集中化管理，可定制缺陷检出类型，形成生产检测数据库并实现追溯管理。

图智能在线监测

图部件车间智能在线检测

5.仓储物流-精准配送

公司以“WCS+WMS+MES”为载体，构建精准配送平台，利用高速大行程空中运输系统、混合型地面运输系统、自动配送/分拣系统，形成了精益生产闭环的模式，实现了生产按需拉料、物流按需配送和产线智能化分拣。利用超大型数字化立体仓库、超高型堆垛机和高速运转穿梭机，解决了轮胎空间需求量大的问题。

图精准配送环节关键设备

（三）智能工厂建设成效

1.通过产品数字化研发与设计场景建设，搭建轮胎知识数据库，实现了产品多专业多环节协同创新以及工艺仿真优化，解决了产品、配方、工艺在研发方面的堵点问题，建设标准化、自动化处理任务，降低数据差异，减少人工干预，提高了仿真计算前期模型与历程数据的精准度，产品研发周期从5.5个月减少至4个月，计算周期缩短28%。

2.通过车间智能排产场景建设，将APS智能排产系统与MES系统相融合，实现了内外互联、人机互联、机机互联、机物互联、物位互联，解决了生产管理混乱问题，实现了生产管理透明化、可视化、可预测、可量化，使员工总数比传统生产模式下降62.45%，生产效率提升37.5%，产品不良率降低80%以上，订单完成周期缩短20%，提高准时交货率40%。

3.通过工艺动态优化场景建设，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，实现航空轮胎密炼、部件、成型、硫化四大工序联动生产控制最优化，使生产效率提高46%，运营成本降低40%。

4.通过智能在线检测场景建设，利用缺陷机理分析、智能传感、大数据等新一代信息技术与机器人深度融合，实现了全流程数据精准追溯，完成了国内首创的智能轮胎协作机器人智能在线检测系统的建设。解决了产品瑕疵问题，大幅度提升了产品检测效率，下线合格率达到99.8%，大幅提升交付能力，为客户带来高品质的产品保障。

5.通过精准配送场景建设，搭建精准配送平台，利用AGV及RGV运输车辆、EMS空中输送车辆、倍速链及提升机串联四大智能立库、六轴机器人等各类智能生产设备，实现全自动输送。通过车间配备LED显示屏，解决配送信息可视化问题，使物料配送准确率达到100%，广泛应用智能传感部件，减少中间人工检测、人工搬运部分，全面提升轮胎存储及运输效率，实现了全设备满负荷工作，大幅提高生产效率。

三、济宁神州轮胎有限公司

（一）企业基本情况

济宁神州轮胎有限公司成立于2017年3月，注册资本105000万元，位于山东省济宁市兖州区华勤工业园，主要生产高端轿车轮胎。公司自成立之初就启动建设了年产1200万条高性能子午线轿车轮胎项目，总投资35亿元。一期600万条项目已建成35万平方米的高水平生产工厂，入选山东省新旧动能转换重大项目库第一批优选项目。

公司致力于引领中国轮胎行业的发展，以高端轮胎市场为目标定位，围绕绿色环保、低碳节能的行业发展趋势，打造具有国际品牌技术背景和本土化优势的轮胎品牌。生产的轮胎坚持高端定位，为法拉利、特斯拉、奔驰、宝马等高端汽车进行原厂配套，全流程参与到国际知名汽车品牌的整车设计、配套生产和终端替换。产品性能远高于国内同类产品，填补国产高端轿车轮胎行业空白。

（二）轮胎虚拟仿真技术场景先进做法

轮胎虚拟仿真技术是汽车工业中的一项重要创新，它通过模拟轮胎在不同条件下的性能来优化设计和测试过程，形成高度自动化智能化的“虚拟开发设计环”。

1.实时仿真与虚拟仿真融合的联动开发环境

公司构建了实时仿真与虚拟仿真相融合的虚实结合开发环境，利用实时仿真与虚拟仿真的结合，实现轮胎在多种工况下的仿真测试，无需实际物理测试即可获得精确数据，从而实现了设计、仿真、测试的闭环管理与应用。

图实时仿真与虚拟仿真结合

2.设计仿真一体化技术赋能轮胎创新研制

利用自身科研实力，开发并运用了轮胎在研制流程中的设计仿真一体化技术，通过内部大数据库和自动化工具，从概念设计到详细设计，实现产品的快速迭代和轮胎高精度仿真。确保了设计到仿真的每个环节都能高效协同，让模拟仿真一体化技术“像血液般在产品研发的整个脉络中流动”，提升整体研发流程的效率。

图设计仿真一体化

3.力场与温度场耦合模拟仿真技术运用

通过耦合力场和温度场的仿真，获得轮胎内部复杂的热力学行为，为结构和材料设计提供数据支持。目前已创建轮胎的温度场模型，定义了轮胎的内热源，对轮胎内外表面采用对流换热的边界条件，实现了轮胎稳态分布的数值模拟与力场耦合模拟。

图力场与温度场耦合模拟仿真

4.结合整车动力学与虚拟赛道的磨耗模拟技术

将轮胎性能测试与整车动力学相结合，提供更接近真实使用情况的模拟环境。通过虚拟赛道模拟，以获取车辆的加速、制动、实时载荷等工况及比例，实现对轮胎磨耗性能的全面评估，无需实际赛道测试。

图虚拟赛道模拟

（三）智能制造场景建设成效

通过轮胎虚拟仿真技术场景建设，使轮胎开发可以在虚拟环境中进行广泛的测试和评估，同时为设计师提供了快速验证新想法和设计的机会，减少了实验测试的时间和成本，加速了创新和产品开发的步伐，缩短了产品开发周期，使得新产品的开发成本降低超过40%，开发时间缩短超过65%。通过模拟轮胎在不同路况下的性能，为轮胎结构和材料的优化提供数据支持，优化轮胎的滚动阻力，改善车辆的燃油经济性和环保性能，减少能耗和二氧化碳排放，显著提升产品的性能和品质，推动轮胎行业向更绿色、更可持续发展。

来源：装备产业处

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