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車輪滾滾，駛向“工業(yè)4.0”

西門子數(shù)字化企業(yè)套件助力雙星從“制造”走向“智造”

自2015年起，雙星攜手西門子，共同打造數(shù)字化工廠，通過應用數(shù)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(shù)字化浪潮中的領(lǐng)頭羊，實現(xiàn)了從“制造”到“智造”的成功轉(zhuǎn)型。

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

從19世紀輪胎的發(fā)明至今，歷史的車輪已駛過兩百多年。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)的自動化與數(shù)字化水平相對較低，輪胎廠商大多面臨著質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)靈活性欠佳、價格競爭激烈等重重挑戰(zhàn)。

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(shù)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，雙星開啟了“二次創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)雙星輪胎世界”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，*舉起了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大旗并加速智能轉(zhuǎn)型。

自2015年起，雙星攜手西門子，共同打造數(shù)字化工廠，通過應用數(shù)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(shù)字化浪潮中的領(lǐng)頭羊，實現(xiàn)了從“制造”到“智造”的成功轉(zhuǎn)型。

會“思考”的輪胎工廠

時代飛速發(fā)展，如今，用戶對輪胎的需求除了體現(xiàn)在對耐磨、安全、靜音等性能上以外，還體現(xiàn)在對輪胎個性化的追求上。要想生產(chǎn)出定制化的輪胎可并不簡單，這中間需要經(jīng)過煉膠、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反應，結(jié)合了離散制造與過程工業(yè)的特點，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縫對接。

“我們希望搭建一座會‘思考’的工廠，它既要對各生產(chǎn)線的狀態(tài)了如指掌，又要動作敏捷，將每個訂單的生產(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。

雙星與西門子一拍即合，共同成立了輪胎行業(yè)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(shù)字化技術(shù)，為工廠配上了智慧的“大腦”與高效全面的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。西門子根據(jù)輪胎行業(yè)特點為雙星量身定制了一套完整的數(shù)字化企業(yè)套件，包括產(chǎn)品生命周期管理軟件（PLM）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和全集成自動化（TIA）解決方案，助力雙星打造“工業(yè)4.0”智能化工廠，實現(xiàn)數(shù)字制造，成為全球系統(tǒng)最完善、智能化程度最高的輪胎工廠之一。

數(shù)字研發(fā)：讓客戶“心想事成”

在研發(fā)階段，雙星借助西門子數(shù)據(jù)協(xié)同平臺Teamcenter支持研發(fā)設(shè)計與交互式產(chǎn)品設(shè)計和工藝仿真，讓客戶的個性化需求得以實現(xiàn)?？蛻糍徺I輪胎時，可以在星猴網(wǎng)等平臺上針對車型、路況、輪胎性能和心儀顏色，通過交互式設(shè)計生成屬于自己的個性化訂單。通過企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)，Teamcenter將獲取訂單信息，根據(jù)用戶選擇的幾個維度，自動將其轉(zhuǎn)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(jù)產(chǎn)品在生產(chǎn)執(zhí)行和市場中的表現(xiàn)，改進生產(chǎn)工藝。

研發(fā)過程中生成的海量資料與數(shù)據(jù)也將儲存在Teamcenter中，供生產(chǎn)部門調(diào)用。它為研發(fā)與生產(chǎn)部門提供共享數(shù)據(jù)庫，可作為涵蓋研發(fā)、工藝、制造的數(shù)據(jù)管理和協(xié)同平臺，保證數(shù)據(jù)的準確、*、有效，避免研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的信息傳輸壁壘，解決了不同部門間“信息孤島”的問題。

此外，雙星還搭建了一個與全球用戶交互的平臺“創(chuàng)客網(wǎng)”。全世界的用戶和專家都可以參與交互、設(shè)計，并對方案進行評估。在用戶認可設(shè)計方案后，雙星可利用PLM系統(tǒng)，整合全球?qū)＜?，對用戶認可的方案進行研發(fā)，并利用3D打印和虛擬仿真技術(shù)對方案進行設(shè)計仿真和工藝仿真，以滿足用戶的個性化需求。

數(shù)字制造：心中有“數(shù)”，靈動快速

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，雙星與西門子根據(jù)輪胎行業(yè)的特點，以西門子Simatic IT為核心，聯(lián)合開發(fā)了適合行業(yè)的MES系統(tǒng)。它是車間“大腦”的核心，負責智能排產(chǎn)與智能制造。它既有不放過任何細節(jié)的精明，又對大局心中有數(shù)。

Simatic IT將來自Teamcenter的工藝信息與來自ERP的產(chǎn)品訂單進行綁定，并通過其高級生產(chǎn)規(guī)劃及排程系統(tǒng)（APS）模塊將訂單信息拆解為一個個具體的生產(chǎn)方案（包括原料、生產(chǎn)線、設(shè)備和時間等），下發(fā)到不同機器設(shè)備上，實現(xiàn)智能排產(chǎn)。Simatic IT覆蓋了從投料到產(chǎn)品出廠的整個生產(chǎn)流程，可以實現(xiàn)生產(chǎn)執(zhí)行和物料追溯，為產(chǎn)品的后續(xù)服務(wù)提供數(shù)據(jù)支持，可謂“無所不知，無所不曉”。

APS是工廠實現(xiàn)高效有序生產(chǎn)的大功臣。以前，工廠的排產(chǎn)一般由經(jīng)驗豐富的計劃員來完成。但由于排產(chǎn)需要充分考慮產(chǎn)品庫存、模具等多個實時變化的因素，人工作業(yè)難免出現(xiàn)疏漏。雙星與西門子聯(lián)合開發(fā)了適合輪胎行業(yè)的APS系統(tǒng)。它就像一位心算高手，在訂單信息到達系統(tǒng)后可以結(jié)合雙星的實際生產(chǎn)狀況，在排產(chǎn)時充分考慮工裝、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(xù)更緊密。

在生產(chǎn)過程中，能夠準確、靈活執(zhí)行大腦命令的四肢也至關(guān)重要。TIA就是雙星生產(chǎn)線上靈活的關(guān)節(jié)。西門子的可編程邏輯控制器、工控觸屏、伺服驅(qū)動器和工業(yè)交換機等自動化產(chǎn)品覆蓋雙星自主研發(fā)的遍布全廠的智能化裝備。TIA可通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、通訊、組態(tài)和編程環(huán)境，讓這些自動化設(shè)備與系統(tǒng)無縫連接，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，不僅縮短工程時間、提高生產(chǎn)效率，也降低設(shè)備運行和維修成本。

此外，TIA也是雙星工廠里的高效“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，可負責智能采集與智能輸送。它可以將來自Simatic IT的指令下發(fā)到各個西門子數(shù)字控制產(chǎn)品上，再由這些產(chǎn)品控制設(shè)備完成高效生產(chǎn)。TIA中的WinCC與WinCC OA還能廣泛采集底層數(shù)據(jù)，與Simatic IT進行無縫集成。

生產(chǎn)完成后，Simatic IT會將生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時反饋給ERP，方便其對物流系統(tǒng)下達指令。同時，它還會通過Teamcenter將相關(guān)工藝數(shù)據(jù)反饋給研發(fā)部門，方便研發(fā)部門對工藝設(shè)計進行優(yōu)化，形成信息流的閉環(huán)。

此外，在信息采集方面，雙星通過自主研發(fā)的智能信息匹配系統(tǒng)（MEP）解決了在制造過程中，由于無法利用標簽進行標識而難以對微小物料或液體和粉體原料進行信息采集的難題。MEP系統(tǒng)可對顆粒狀原材料或液體等各種物料、人員、設(shè)備和位置進行信息智能匹配。它向上連接MES，可根據(jù)APS排產(chǎn)計劃拉動物料調(diào)度，實現(xiàn)對人、設(shè)備、工裝、位置等信息的全程管控。它還可橫向?qū)覶IA，協(xié)調(diào)整個生產(chǎn)過程。