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智能装备制造技术推动高效绿色轮胎工厂成为现实
发布时间:2012/11/02    作者: 软控股份有限公司党委书记、常务副总裁 王金健    来源: 中国橡胶网 订阅

一、全球轮胎市场的现状及形势

众所周知,我国已经成为世界轮胎制造大国,据中国橡胶工业协会统计,2011年,全国轮胎总产量达4.56亿条,占到全球轮胎总产量的三分之一,比上年增长2.93%;其中子午胎产量3.98亿条,子午化率达87%。但是,近几年,尤其是进入2012年以来,由于受到全球经济减速影响,加上橡胶等原材料价格不稳定,欧美市场门槛增高,轮胎市场整体面临着更加复杂严峻的形势,出现了较为明显的两极分化,质量和能耗前所未有地被重视和关注,我国橡胶轮胎行业走到了一个关键阶段。

1、全球轮胎市场两极分化明显

从经济数据看,世界轮胎巨头——米其林、普利司通、固特异等都保持了快速增长,2012年上半年虽然销售量出现小幅下降,但是盈利却大幅增加。今年上半年,米其林实现净利润11.23亿美元,利润同比增长37%;普利司通实现营业利润为1337亿日元,比去年同期增长43%,固特异净盈利从去年同期的4000万美元增至8500万美元,增幅超过110%。这些企业在全球市场大举扩张,东南亚、南亚、美洲、俄罗斯等区域新建项目和扩建项目激增,可以预料,2012年是全球橡胶轮胎行业有史以来投资额度最大的一年。

但是,由于宏观环境、市场、技术等多方面原因,国内企业却相对惨淡,多数轮胎企业都出现了产能严重过剩,开工率持续低迷,库存不断上涨等问题。以轮胎大省山东为例,上半年山东的轮胎企业全钢胎开工率仅为60.5%,半钢胎则略高,为72.5%。部分中小型轮胎企业甚至已经停工,大型轮胎企业有的开工率也不足六成。与此同时,我国轮胎库存居高不下,且持续增加,过剩的生产能力及高库存将使轮胎销售竞争更加激烈、更加白热化,进一步加剧了轮胎企业的两极分化。在这种形势下,可以断言,国内轮胎企业依靠规模高速扩张的时代已经终结,高效节能的集约化发展成为整个行业的必由之路。

2、轮胎质量和能耗的重要性前所未有

从国际市场来看,质量和能耗已经成为轮胎产品进入国际高端市场的准入指标。今年9月份,轮胎特保案到期,但这并不能让大家感到轻松。11月1日,欧盟轮胎标签法将正式实施,欧盟标签法案通过燃油效率、滚动噪声和湿抓着力三个性能指标的规定对轮胎的生产工艺提出了更高的要求。显而易见,贸易壁垒将逐步过渡到技术壁垒,中国轮胎的价格优势将丧失。美洲市场、欧洲市场对轮胎品牌、质量、效率和能耗的要求明显越来越高,这已经不是价格高低的问题,而是市场准入的问题。这就让国外轮胎市场充满了极大的不确定性,对国内轮胎企业而言更是一个巨大的冲击,不在质量、能耗等关键性能指标上实现突破,我们将被阻挡在欧美市场之外。

从国内市场来看,质量和能耗也已经成为国内企业转型发展的关键标志。2011年,公安部和交通部联合统计数据显示,全国交通事故导致死亡的人数高达10万人,在高速公路上发生的交通事故中,70%都因爆胎而引起。时速120公里以上的汽车,任何一个前胎爆破,翻车事故率达100%。这些由轮胎质量引发的事故和死亡让我们不得不正视和解决质量问题。

另一个严峻问题就是能耗问题,当前能耗问题主要来自两个方面:一是轮胎工厂,轮胎企业是高耗能、高污染的传统大户。另一个就是轮胎,轮胎作为汽车高速运转的重要部件,在行驶过程中的能耗占到整车能耗的20%以上,仅次于发动机。但是,目前,我们对轮胎质量的保证和对污染、能耗的控制还十分有限,与世界轮胎巨头相比还存在巨大的进步空间。

3、人工成本激增,退赔率居高不下

近年来,随着中国老龄化的加剧,中国的人口红利逐渐消失,人力资源成本激增。这一点大家也可以通过近年来轮胎巨头的投资走向来进行判断,东南亚、南亚、拉丁美洲等区域成为轮胎行业新一轮投资的热土,中国的人工成本优势明显减弱。

以青岛地区为例,2001年,青岛市月平均工资为952元,2011年,月平均工资激增至2730元,十年间增长了近两倍,对于用工企业而言,加上保险、公积金、管理等成本,十年间,用工成本增加幅度超过300%。轮胎行业作为劳动密集型和技术密集型行业,人工成本远高于社会均值,日益增加的人工成本严重挤压着轮胎企业的利润空间,导致中国轮胎企业利润率不足5%。而且可以预见的是,随着CPI指数的不断上扬、通货膨胀的加剧和适龄劳动力的减少,未来几年,中国的人工成本仍将持续走高。

在人工成本激增的同时,我国轮胎企业的退赔率居高不下,部分企业仍然保持在0.5%以上。虽然近年来,随着广大轮胎厂商对新设备、新工艺的采用和对质量的重视,退赔率有了明显改善,但是相对世界轮胎巨头而言,这些数据并不乐观。再加上仍然较高的废品率,中国轮胎企业的利润空间进一步收窄。

4、信息化应用落后,自动化程度低

信息化和工业化的深度融合是国家对工业企业可持续发展的要求。自十六大提出两化融合概念后,十年来,我国工业企业的信息化程度发生了天翻地覆的变化,但是具体到轮胎行业,系统的、集成的信息化应用仍然非常欠缺。因为欠缺有效的信息采集、信息传输和信息挖掘手段,多数轮胎企业的ERP、SAP等管理系统未能发挥其应有的作用。信息化应用程度的低下导致轮胎企业管理混乱,生产计划排布不合理、生产设备故障不能及时发现、质量事故频发、发货错误不断等问题仍然困扰着很多轮胎企业。

与此同时,我国轮胎行业仍然是典型的劳动密集型行业,虽然近年来轮胎制造设备的自动化程度不断提高,但是相比汽车等行业,整体的自动化水平很低,对人工操作的依赖性很高,多人操作一台设备或者一人操作一台设备是当前的业内常态。机器人技术在这一行业应用稀少,仍然处于拓荒阶段,大量繁重、辛苦的体力工作仍然由人工完成。

面临如此复杂的行业市场形势,如果再不关注质量、效率与能耗,再不从根本上推动技术创新与升级,我们就真正到了“最危险的时候”!大危机酝酿大变革,大困境呼唤着大调整。在全球工业变革的大潮下,重视技术创新与应用,关注质量、性能、稳定性,关注节能、安全、环保,降低成本,提升品牌,实现产品结构的调整和转型升级,借助智能装备制造技术,建设高效绿色轮胎工厂,进而提高市场竞争力应该成为我们共同的选择。

二、运用智能装备制造技术,打造高效绿色轮胎工厂

在前不久召开的全国科技创新大会上,温家宝总理指出“如果能在‘中国制造’前面再加上‘中国设计’、‘中国创造’,我国的经济和产业格局就会发生根本性变化。”对于橡胶轮胎行业而言,更是如此。橡胶轮胎行业要想从根本上提升产品的质量性能,大幅地降低能耗和污染,不能从单台设备、单个环节上下功夫,而应该运用智能装备制造技术,从整个轮胎生产全线进行考虑,重点攻克关键生产环节技术难题,整体上推进,有重点地解决,克服“高耗能、高污染、低产出”短板,打造高效绿色轮胎工厂。

软控作为橡胶机械设备供应商,同时又是国家轮胎工艺与控制工程技术研究中心的依托单位,有意愿、有能力、有责任、也有义务推动我国高效绿色轮胎工厂的建设,通过不断地推出新设备、新技术、新工艺,助力轮胎企业突出重围,争取到2015年,推动我国橡胶轮胎业内企业实现劳动生产率提高20%~30%,单位产品能耗降低20%~30%。

1、革新生产工艺,采用先进节能技术,推动轮胎企业清洁化、绿色化发展

轮胎是一个工艺水平、安全系数要求很高的产品,它未来的发展方向是安全、环保、节能。但是,长期以来,我国轮胎企业都遵循着“高污染、高能耗、低产出”的发展模式,大烟囱不断冒出的黑烟和空气中刺鼻的味道已经成为轮胎厂的典型标志。

针对轮胎工厂整体耗能高、污染重的问题,软控开发了一套橡胶轮胎企业能源包整体解决方案,通过气动系统节能技术、智能配电节能技术、轮胎硫化节能技术、轮胎智能化热水除氧节能技术、闪蒸汽回收利用技术、信息化能源计量管理技术及其他节能技术在橡胶轮胎企业的应用,能够实现轮胎企业整厂能耗降低30%-40%,污染物排放量大大降低。国内某年产800万条全钢轮胎、200万条半钢轮胎的知名轮胎企业,在应用该节能方案后,每年可节省费用1100万元左右。

此外,软控还充分发挥可提供覆盖轮胎生产工艺过程85%以上装备的产品线优势,不仅注重克服短板效应,同时从整个系统出发,优化轮胎生产工艺路线,从轮胎企业全生产过程思考和推进节能减排,重点研发关键生产环节可替代的、可优化的新技术、新设备、新工艺。其中,炼胶工序是轮胎生产过程中能耗最高的一道工序,约占整个轮胎生产流程能耗的40%。目前,软控针对炼胶工艺成功开发了低温一次法炼胶工艺。该技术将传统的多段混炼改为一次混炼,即胶料通过密炼机高温密炼后,先经过第一台开炼机进行冷却,再通过中央输送系统对称地分配到周围多台开炼机进行连续低温混炼,直接得到终炼胶,整个过程强化了下辅机的混炼作用,且全过程实现自动控制。新工艺减少了胶料中间传递环节,从而减少了大量的周转胶料占用场地,节约占地1/2以上;使原材料转化成混炼胶的时间由12小时缩短为30分钟,大大节约了原材料成本;实现吨胶耗电降低20%左右,提高生产效率两倍以上;密炼车间综合能耗整体降低5%以上。

同时,软控自主开发的电子辐照预硫化轮胎胶片生产线,在硫化环节前进行预硫化处理,可以实现连续化生产和轮胎质量的提升,轮胎的废品率、油耗和尾气排放都大大下降。使用电子辐照技术对半钢纤维帘布进行辐照后,可减薄内衬层厚度,平均每条胎可减0.2kg,每条胎可节约材料成本3.2元,按年产量500万条计算,全部投入电子辐照生产后,每年将节约材料成本1600万元。

2、加强集成创新,引进工业机器人技术,推动轮胎企业自动化、智能化发展

目前,我国轮胎行业依然是典型的劳动密集型产业,生产过程自动化程度低,人工依然占据着主导地位。招工困难,人员流失率高,用工成本逐年激增在严重挤压轮胎企业的利润空间,这也已经成为国内轮胎企业共同的心病,国际轮胎巨头也因此逐渐转移在中国的投资。因此,自动化、智能化,甚至无人化将是轮胎行业未来发展的重要方向,也是高效绿色轮胎工厂的应有之义。

其一,国内轮胎工厂轮胎生产线中的成品、半成品搬运多数由人工来完成,工人劳动强度大、不安全,工作效率低、易出错,劳动成本高、不合算。为此,软控遵循“以信息软件为灵魂,以系统装备为载体,以工艺技术为基础”的发展思路,借助十多年从事橡胶机械行业的丰富经历,把机器人技术系统性地引入到了橡胶轮胎行业,自主开发了面向轮胎企业的工业机器人,可以实现轮胎胎胚从成型、硫化、检测、仓储全过程的智能输送,可以使工序物流质量提升1%,混装差错率降低90%,生产效率提升10%,人工成本降低50%。

以国内某轮胎工厂为例,动平衡、均匀性检测操作工位,单班共14人,每台设备需1人操作,使用自动分拣搬运机器人后,每两台设备需1人,单班共7人,三班节省21人;轮胎仓库物流操作工位,单班共15人,3人一组,使用分拣机械手后,该工位全部自动化,无需人工,三班节省45人。仅这两个工位,累计可以节省工人66人,按年人均工资5万元计算,每年可节省人工费用330万元。

其二,以往轮胎厂最乱的地方就是轮胎仓库,各种型号、各种批次的轮胎到处摆放,出入库管理混乱,经常出现发货失误,同时,由于土地紧张等原因,轮胎存储量大大受限。为了解决这些问题,软控集成机器人技术、条码识别技术,开发了轮胎企业立体仓储系统(简称“立库”),货架高度可达8—30,长度可达70-100,含25-30列,一排货架宽度1米左右,可以充分利用高处空间,单位面积存储能力是其他仓库模式的5-10倍,节省土地成本60%左右。立库配备功能完备的物流输送系统,可以实现堆垛机水平运行速度达到0-160m/min,垂直起升速度达到0-40m/min,货叉运行速度达到0-30m/min,起升、运行定位停准精度≤10mm,工作噪音低于80分贝,额定载重量不超过3吨。同时,该系统可以采用连续输出、直入直出、往返穿梭车、环形穿梭车等不同的输送方式,物流效率是其他存储模式的3-5倍。该系统运用条码识别技术,可便捷地与ERP等系统结合,实现全流程的自动化作业,有利于加强出入库管理,最大限度减少人为干预,保证信息准确、物流顺畅。

自动化、智能化,对轮胎行业来说,就是一场革命,将有力地推动我国轮胎行业实现由劳动力密集型向技术密集型的转型升级。我们可以预见,未来,人工将不再成为行业的瓶颈,高效率、低能耗、高精度将成为现实。

3、克服信息孤岛,加强生产执行管理,推动轮胎企业信息化与工业化深度融合

打造现代高效绿色轮胎工厂,有赖于完善的信息化系统,更取决于企业信息化管理系统与工厂生产过程的融合程度。目前,许多国内轮胎生产企业应用了ERP、SCM、CRM等信息化管理软件,取得了一定的经济效益,但对于生产环节并没有起到根本性的提升作用。这主要是因为这些软件主要应用在计划、分析等方面,没有深入到生产现场管理环节,而且往往是通用软件,定制化程度低,这样就不可避免地导致在轮胎工厂内部形成“信息孤岛”,相互之间的融通相当困难。

为此,软控历时十年开发了轮胎企业生产执行系统,简称“MES”系统,该系统基于公司对行业的深刻认识和理解,将自动化控制技术与现代ERP管理概念相结合,解决了轮胎行业普遍存在的企业管理与车间生产控制管理的数据断层及动态调度问题,使信息化贯穿了从产、供、销直至技术开发等全过程,能够在轮胎生产各个工序进行数据实时自动采集、监控,实现了MES系统与生产现场操作的无缝集成,以及生产过程中人员、设备、物料、工艺、质量、能源各要素的全流程追溯和控制,实现了人工孤岛自动化、自动化孤岛网络化、单机作业连续化、企业决策科学化。

根据部分轮胎企业的MES系统上线前后的数据对比分析,按照年产量60万套全钢子午线轮胎计算,通过计划合理排产调度使生产效率优化提高了5%左右;通过工艺严格控制使重大产品质量发生事故降低了62%,产品合格率提升了3%;通过能源计量系统可以使企业运营综合成本降低1%-2%;通过生产过程控制可以使硫化在换模工艺调整过程中工艺人员的工作效率提高了80%;通过对硫化间隔时间采集分析制定纠错措施将硫化效率提高了7.2%;其他在轮胎检验和仓库管理环节减少人员10%左右,在非法轮胎理赔方面能年节约误赔额度300余万,从订单的下达到装车完毕至少每车可以节省40分钟左右的时间等,给客户节约了巨大的成本,创造了巨大的经济收益,用“0”和“1”开辟了橡胶轮胎行业一个新的征程。

4、关注产品细节,系统提升装备性能,推动轮胎企业高效化、高质化生产

高效绿色轮胎工厂的核心在于高效率、高产出,而保证这一切实现的关键还是配备运转效率高、生产精度高、稳定性好的轮胎设备。软控关注和把握橡胶轮胎行业的整体发展方向,更加关注产品的质量、效率和稳定性等核心性能指标,引入CPK等关键性能指标,自主开发了一批高性能的橡胶轮胎成套装备。

软控开发并推出的高性能全自动半钢子午线轮胎一次法成型机,可以实现14-22英寸高性能轿车子午胎的制造,设备能耗降低10%,单条轮胎制造周期时间50秒,班产达400条以上。软控自主开发的新一代高效裁断生产线,可以实现拉料和裁断次数稳定在18次/分钟,导开换料卷时间控制在2.5分钟以内,接头偏差在±0.5mm以内,包贴边胶条定位精度±1mm,卷取装置稳定运行在60m/min。此外,该裁断生产线还应用了具有国际水平的新型裁刀,全钢生产线可使用30—40万次/口,半钢生产线可使用60—70万次/口,远高于国内同类产品。目前,这些产品在市场上表现得非常好,受到了国内外客户的广泛好评。

未来1—2年内,我们还将陆续推出目前正在研发的性能更好的Twin-Pro全自动半钢两次法成型机、T-Pro全钢载重胎一次法三鼓成型机、平行双挤出半钢内衬层生产线、胶料预处理系统等行业领先的高端装备。2年以后,我们还将推出橡胶轮胎柔性生产线,集成应用现代物流技术、智能技术、柔性系统技术、机器人技术、信息化技术,实现生产全线自动化,预计可以实现1—2人操作,班产600-2000条,占地减少2/3,这将彻底改变轮胎行业的生产现状。

运用智能装备制造技术,关注产品结构、质量、品牌、效益,建设高效绿色轮胎工厂是我国橡胶轮胎行业未来发展的必然选择。有道是“沉舟侧畔千帆过,病树前头万木春”,在这条行业共进的路上,软控愿意与大家同心协力,风雨与共。相信有国家和协会有关领导的关心,有行业同仁的戮力同心,我们一定能推动我国橡胶轮胎行业顺利实现转型升级、做大做强!