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(jiān)固耐磨的橡膠輪胎，輪子的出現(xiàn)讓人們的出行效率實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

從19世紀(jì)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(dòng)化與數(shù)字化水平相對(duì)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(jià)格競爭激烈等重重挑戰(zhàn)。

雙星集團(tuán)有限責(zé)任公司（雙星）是一家具有95年歷史的老橡膠企業(yè)，是全球?yàn)閿?shù)不多的既有輪胎制造經(jīng)驗(yàn)又有輪胎智能裝備制造經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。2014年，雙星開啟了“二次創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)雙星輪胎世界名牌”的新征程。面對(duì)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(jī)會(huì)，率先舉起了數(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(yīng)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(shí)現(xiàn)了從“制造”到“智造”的成功轉(zhuǎn)型。

會(huì)“思考”的輪胎工廠

時(shí)代飛速發(fā)展，如今，用戶對(duì)輪胎的需求除了體現(xiàn)在對(duì)耐磨、安全、靜音等性能上以外，還體現(xiàn)在對(duì)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單，這中間需要經(jīng)過煉膠、壓出、成型、硫化、檢測等多道復(fù)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(yīng)，結(jié)合了離散制造與過程工業(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縫對(duì)接。

“我們希望搭建一座會(huì)‘思考’的工廠，它既要對(duì)各生產(chǎn)線的狀態(tài)了如指掌，又要?jiǎng)幼髅艚荩瑢⒚總�(gè)訂單的生產(chǎn)安排得井井有條。”雙星集團(tuán)有限責(zé)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)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(dòng)化（TIA）解決方案，助力雙星打造“工業(yè)4.0”智能化工廠，實(shí)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(tái)Teamcenter支持研發(fā)設(shè)計(jì)與交互式產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝仿真，讓客戶的個(gè)性化需求得以實(shí)現(xiàn)。客戶購買輪胎時(shí)，可以在星猴網(wǎng)等平臺(tái)上針對(duì)車型、路況、輪胎性能和心儀顏色，通過交互式設(shè)計(jì)生成屬于自己的個(gè)性化訂單。通過企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)，Teamcenter將獲取訂單信息，根據(jù)用戶選擇的幾個(gè)維度，自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)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(chǔ)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(tái)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、一致、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(gè)與全球用戶交互的平臺(tái)“創(chuàng)客網(wǎng)”。全世界的用戶和專家都可以參與交互、設(shè)計(jì)，并對(duì)方案進(jìn)行評(píng)估。在用戶認(rèn)可設(shè)計(jì)方案后，雙星可利用PLM系統(tǒng)，整合全球?qū)＜遥瑢?duì)用戶認(rèn)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(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真和工藝仿真，以滿足用戶的個(gè)性化需求。

數(shù)字制造：心中有“數(shù)”，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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)，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(fù)責(zé)智能排產(chǎn)與智能制造。它既有不放過任何細(xì)節(jié)的精明，又對(duì)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(jìn)行綁定，并通過其高級(jí)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(gè)個(gè)具體的生產(chǎn)方案（包括原料、生產(chǎn)線、設(shè)備和時(shí)間等），下發(fā)到不同機(jī)器設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)智能排產(chǎn)。Simatic IT覆蓋了從投料到產(chǎn)品出廠的整個(gè)生產(chǎn)流程，可以實(shí)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(shí)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(yàn)豐富的計(jì)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(gè)實(shí)時(shí)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(dá)系統(tǒng)后可以結(jié)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(xiàng)因素，盡最大可能提高產(chǎn)能利用率，減少資源浪費(fèi)，讓生產(chǎn)接續(xù)更緊密。

“目前，雙星是全球第二家將APS運(yùn)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。”西門子中國數(shù)字化工廠集團(tuán)青島銷售業(yè)務(wù)區(qū)域高級(jí)銷售經(jīng)理王哲說。

在生產(chǎn)過程中，能夠準(zhǔn)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(dòng)器和工業(yè)交換機(jī)等自動(dòng)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(dòng)化設(shè)備與系統(tǒng)無縫連接，實(shí)現(xiàn)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(shè)備運(yùn)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(fù)責(zé)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(gè)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(jìn)行無縫集成。

生產(chǎn)完成后，Simatic IT會(huì)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋給ERP，方便其對(duì)物流系統(tǒng)下達(dá)指令。同時(shí)，它還會(huì)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(duì)工藝設(shè)計(jì)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(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)識(shí)而難以對(duì)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(tǒng)可對(duì)顆粒狀原材料或液體等各種物料、人員、設(shè)備和位置進(jìn)行信息智能匹配。它向上連接MES，可根據(jù)APS排產(chǎn)計(jì)劃拉動(dòng)物料調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)人、設(shè)備、工裝、位置等信息的全程管控。它還可橫向?qū)�接TIA，協(xié)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)過程。

雙星的數(shù)字化紅利

西門子PLM、MES與TIA三大系統(tǒng)自頂而下，天然集成。以這三大系統(tǒng)為核心，雙星建立了從客戶定制到研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)執(zhí)行，再到產(chǎn)品交付后的服務(wù)保障的全方位管控。通過對(duì)制造的全生命周期管理，西門子的數(shù)字化企業(yè)套件讓各個(gè)環(huán)節(jié)無縫銜接，搭建了一條暢通無阻的信息通道。

“數(shù)字化工廠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(tǒng)，不僅兼容性更佳，客戶也更省心。”王哲說，“西門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(shù)字化解決方案讓雙星工廠煥然一新，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、管理和服務(wù)方面的飛躍。

工廠的生產(chǎn)流程變得更加高效、規(guī)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(xiàn)原材料不足，需要先填寫物料單，再去倉庫運(yùn)回物料投入生產(chǎn)，效率較低。現(xiàn)在，Simatic IT可自動(dòng)監(jiān)測原材料的使用情況，一旦物料不足，會(huì)自動(dòng)呼叫無人駕駛小車將材料送出，大大節(jié)約了物料的運(yùn)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(shè)備狀態(tài)等，通常需要耗費(fèi)一天，而由APS完成則只要1分鐘。

在生產(chǎn)管理方面，覆蓋全廠的Simatic IT上承PLM與ERP，下接TIA和MEP，眼觀六路，把控全局。一旦生產(chǎn)線上某處發(fā)生問題，信息能夠?qū)崟r(shí)反饋給Simatic IT以做出自動(dòng)響應(yīng)，或提醒工作人員進(jìn)行決策，調(diào)整生產(chǎn)，幫助工作人員實(shí)現(xiàn)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。以前的輪胎銷售遵循傳統(tǒng)模式，即消費(fèi)者到實(shí)體店購買成品輪胎，此后如果遇到問題再回到實(shí)體店進(jìn)行維修。如今，雙星的客戶可以直接在星猴網(wǎng)等平臺(tái)上提交個(gè)性化訂單，自由選擇輪胎性能和顏色，由系統(tǒng)為客戶生成3D虛擬輪胎。訂單生成后，相應(yīng)信息即刻被傳回雙星數(shù)據(jù)中心，由數(shù)字化工廠完成研發(fā)、生產(chǎn)制造等。此外，客戶在使用輪胎的過程中還會(huì)定期收到輪胎保養(yǎng)的提醒，享受長期的貼心服務(wù)。

新的業(yè)務(wù)模式帶來了可喜的變化。雙星“工業(yè)4.0”智能化工廠內(nèi)勞動(dòng)強(qiáng)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(dá)到了過去的3倍以上。工廠的環(huán)保水平和能效更是達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。同時(shí)，雙星的產(chǎn)品也實(shí)現(xiàn)了高端、高差異化和高附加值。雙星輪胎品牌價(jià)值連續(xù)兩年榮登“亞洲品牌500強(qiáng)”中國輪胎第一名，并被稱為“中國輪胎智能制造引領(lǐng)者”，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)制造企業(yè)向智能制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型。

“在通向‘工業(yè)4.0’的路上，我們也有摸著石頭過河的時(shí)候。”劉宗良表示，“而與西門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(shù)字化工廠可以被稱為輪胎行業(yè)內(nèi)真正意義上的“工業(yè)4.0”工廠，引領(lǐng)了世界輪胎智能制造的趨勢。

為幫助雙星對(duì)工廠進(jìn)行全面規(guī)劃，西門子組建了一支跨部門的三十多人的團(tuán)隊(duì)。由于雙星工廠地處青島，而西門子業(yè)務(wù)專家大多在上海和北京，為聚齊所有人員制定最優(yōu)方案，專家們經(jīng)常需要在晚上11點(diǎn)后召開電話會(huì)議，討論至凌晨2、3點(diǎn)。經(jīng)過數(shù)年的精心打磨，雙星數(shù)字化工廠的藍(lán)圖才真正變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。

為保證項(xiàng)目效果，西門子專家還特意為雙星一線員工進(jìn)行了大量生產(chǎn)培訓(xùn)，悉心細(xì)致地教導(dǎo)工人進(jìn)行現(xiàn)場操作。

所謂有“智”者事竟成，雙星通過三年潛心“修煉”，終得一身“數(shù)字化”神功。未來，雙星將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)線上線下無縫對(duì)接，車輪滾滾，駛向“工業(yè)4.0”新時(shí)代。