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轮胎行业 智能物流系统构建要点及EMS的应用（福玻斯（上海）物联网科技有限公司 朱力）
轮胎行业
智能物流系统构建要点及EMS的应用
随着轮胎制造规模快速扩大、行业竞争日趋激烈，轮胎企业的智能制造升级势在必行，引入软硬件物流设备与系统进行整厂智能物流系统，也成为建设的重点。其中，空中搬送系统EMS可应用于车间内部、车间之间的轮胎搬送，并凭借充分利用工厂现有空间且具有高速运行的特点，逐渐被越来越多的轮胎厂家采用。
CORPORATE
作者：朱力
福玻斯（上海）物联网科技有限公司
中国轮胎行业的发展变迁
从轮胎行业的历史发展变迁看，作为行业引领者的米其林（法国）、固特异（美国）、普利司通（日本）三大巨头，依靠技术创新和持续研发，始终占领着行业头部位置。中国汽车工业的快速发展以及轮胎企业的技术革新，使一大批优秀中国企业脱颖而出。2023年，中国汽车总产值超过10万亿元，占国内GDP近10%。尽管全球轮胎市场的60%份额以上还是被国外企业占据，中国排名前十的轮胎企业在全球市场占有率合计已有10%左右，随着中国轮胎行业的不断进步，有望出现世界级的自主品牌。
同时，对于中国轮胎行业来说，现存企业数量超过1400家，仅山东省就超过1100家，国内市场竞争已经相当激烈。伴随产品力不断提升，出口海外意味着更高的盈利水平和更大的市场空间。尤其是在欧美对中国轮胎出台各种贸易壁垒措施的背景下，中国轮胎企业更是纷纷选择出海之路，通过海外建厂来避免内卷和贸易壁垒风险，东南亚地区已成为中国轮胎企业第一波全球化布局的选择。
轮胎企业智能制造升级的驱动力
强劲的增长态势，势必引起众多厂商加大投入，轮胎制造规模快速扩大，这也是中国市场的一个惯性特点。并且，无论在国内还是海外，都呈现出人口红利逐渐消失、用工成本大幅上升、设备陈旧效率低、同质化趋势等问题，是轮胎企业不得不面对的现实压力。
因此，无论从国家及行业战略发展层面，还是从轮胎企业自身生存发展层面，都迫切需要进行智能化升级改造。中国轮胎企业一方面大力研发生产高技术含量产品，另一方面不断提高生产效率，而智能制造升级势在必行，其中就包括整厂智能物流系统建设。行业领头企业已早早迈出这一步，且效益显著。
智能物流系统的构建重点
轮胎的生产过程极其复杂，从生胶开始到成胎，需经过几十道专业工序。同时整体连贯性生产流程，又对工厂布局规划、各节点专业设备、信息控制系统等提出很高要求。
按轮胎结构划分，轮胎主要分为斜交轮胎和子午线轮胎，其中子午线轮胎按材料分类包括全钢胎、半钢胎、全纤维胎。全钢子午线轮胎BCR（子午线大车胎）一般都配置在载重较大的车型，例如货车、客车和公交车等；半钢子午线轮胎PCR（又称为“乘用车子午线轮胎”）则基本配置在轿车、皮卡、商务车等车型。在全球轮胎市场中，PCR轮胎占比超过60%，因此半钢胎市场空间大，也是众多企业发力的一个方向。轮胎工厂全面智能化升级的同时，半钢胎领域是物流自动化发展最快的一个板块。
整体而言，物流智能化升级，主要包含软件和硬件两个方面。
1.软件系统
因为产线的连续化生产以及对各个阶段产品的信息跟踪，实现节拍控制、贯穿整条生产线的信息传递，就需要强大的信息管理系统。目前，大多数轮胎厂仍处于各个工艺之间信息岛屿独立，岛与岛之间通过半自动、自动等各种接口转化进行链接，整厂的信息流还是存在走走停停、信息覆盖不全的现象。
而高水平智能工厂的标志之一，就是通过贯穿产线的MES系统，将各种输送系统、各种机器人、RGV、EMS、立体库等有机结合，实现智能排产、自动送料、自动调节不同环节的节拍、智能仓储保管等，大大减少人工的干预，这样不仅能直接提高生产效率，增加产出量，而且可降低员工劳动强度，减少多环节出现的不良品率。
根据公开资料综合分析，从国内已实现智能升级后的轮胎企业运行效果来看（领头企业的效率更高），基本可实现生产时间减少30%以上，生产效率提升35%以上，员工数量下降30%以上，不良品率降低30%以上。
2.智能装备
由于轮胎行业基本属于从头到尾的连续性生产，同时基于大卷帘布、圆形轮胎等搬送单元的特殊性，各个环节的搬送以及储存往往是轮胎企业的痛点，这是有别于其他行业最明显的特点。从涉及物流自动化的角度看，原材料仓储、胶片仓储、胎胚仓储、成品轮胎仓储等环节，均是能发挥物流自动化优势的区域。近期来看，在成型和硫化工序以及相关的检测保管环节，是众多轮胎企业进行智能化升级、改造的重点。
限于篇幅，本文仅对关键场景应用的智能物流系统进行简要介绍。
（1）针对成型工序
针对成型工序，也就是胎胚入库、自动保管，体现在采用智能仓储系统及周边设备上，主要由堆垛机立库/桁架机器人系统、胎胚输送系统、机器人码垛系统、AGV搬运系统、WMS仓库管理系统等组成，并可以与智能工厂的其他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。
这些机能以及设备要求，即使轮胎行业有些特殊要求，但对于现有的物流集成商、设备厂商来说，也属于常规系统，外加一点非标设计，因此单纯从设备角度看，并没有太高门槛，目前大部分的集成厂商都有能力实施。不过，针对这一环节的轮胎加工工艺以及物流作业流程，多数公司的理解相对较弱，是集成商需要学习和提升的地方，而且这也是物流系统交付后能够充分发挥效率的关键。公开资料显示，在采用实施后运行比较好的企业中，均能达到减少库存用地面积30%以上、物流流转效率提升40%以上的效果。
（2）针对硫化工序
在传统方式中，轮胎企业在此工序环节存在的痛点往往有以下几点：
一是硫化车间温度较高，工作环境恶劣。生产现场24小时连续作业，作业人员轮班劳动强度大。
二是通过手推车进行胎胚搬运，费时费力，也容易造成对产品的损害。
三是人工的介入可能造成轮胎信息传递不及时或者错误发生。
针对以上问题，采用AGV搬送系统是其中一个解决方案，但占地面积大，轮胎企业设备产能提升后需要的AGV台数增多而造成各种不便。因此，空中搬送系统EMS（Electrical Monorail System）凭借充分利用工厂现有空间且具有高速运行的特点，逐渐被更多的厂家采用。
常规性能的EMS
应用于轮胎行业的EMS
重型EMS
EMS系统的特点及关键技术
EMS系统主要应用于车间内部、车间之间的轮胎搬送，实现各工序和各工位之间的一系列工艺处理，以及与立体库的对接，在轮胎智能制造中逐步成为一个必不可少的组成部分。
轮胎行业通常的EMS系统，分为直线型和环线型2种。直线型EMS的基本配置是单轨上设置2台EMS小车进行搬送，小车各自负责一部分工位，也能够互相共用，但存在发生故障后会引起生产效率减半/停线的风险。环线型EMS是多台EMS小车在闭环中运行，小车的数量可以根据产能进行增减，发生故障后也不妨碍其他小车继续搬运，对产线效率的影响较小。
在空中搬送系统中，最关键的就是EMS小车，主要由走行系统、升降系统、抓取系统、安全门系统以及控制系统组成。如果从机械机构以及控制机能上进行理论探讨，EMS小车本身并没有高不可攀的技术，马达、控制器、光电、伸缩带等的品质虽有高有低，但都是市场上现存的产品。
如果谈到EMS小车的技术关键点，主要是以下几点：
1.机械结构的合理性和细节。实现走行和升降的原理都一样，但若要达到300m/min的平稳高速运行和90m/min的无振动无级停止精度，巧妙的机械结构以及加工精度是关键，长期的打磨和不断完善是需要企业有耐心的。
2.控制和调度系统。主要涉及EMS小车本体的S曲线无级速控，以及在环形多车系统时，多车实载率优化调度系统。这方面技术的高低，决定了EMS系统使用小车台数的多少。
3.安装精度。从严格意义上说这并非技术难点，但属于提升运行稳定性时不可忽略的关键点。
福玻斯的定位及行业经验
福玻斯聚焦在为用户提供核心产品和子系统（EMS、多穿、即插即用输送机），目前EMS已经拥有大量业绩，最大单体系统规模超过120台小车。除在食品、医药、化妆品、3C电子、家电、工业零部件等行业应用外，轮胎行业也是重点开拓的领域之一，目前福玻斯已有全钢和半钢胎型、成型和硫化工序的超大规模应用案例，在海外实施的某单体项目中，EMS台数就达到75台的规模。
一个产品的完善需要长时间打磨，特别是基于轮胎行业的特殊性，更需要专业经验的积累。福玻斯的EMS经过近5年不断更新换代、长时间耐久性测试以及多个项目的实战经验，水平速度、升降速度、走行稳定性等均已达到国际厂商的指标。在与苛刻的日韩厂商讨论具体落地规划时，给予我们非常大的压力，同时也是一种极大的认可和鼓舞。
EMS应用场景
对行业发展的一些思考
随着轮胎行业新一轮的爆发性增长，轮胎智能工厂大规模建设和升级，对现有物流系统及设备厂商带来新的要求和影响，主要表现在以下几点：
1.更高的专业度要求
首先，轮胎企业对物流设备厂商的品质要求、行业经验要求越来越高，压低价格肯定是回避不开的话题，但也不再仅仅停留在能用就行的阶段。其次，对系统软件的要求越来越高，轮胎整体流程中信息化、数字化、可视化等智能排产调度系统的需求也成为主流。在智能设备的自动化升级中，将人、机、料、节拍、效率、品控等因素数字化后进行互通互联，同时提供优化建议价值。
2.新入行者存在风险
行业快速发展的同时，终端客户也面临选择供应商时的专业性和谨慎度的挑战。以往只有少量有经验的集成商涉足轮胎行业，但随着轮胎行业智能化系统规模越来越大，一个项目就超数亿元投资，会吸引越来越多的集成商竞争抢单进入该领域。由于对轮胎制造工艺、生产环境的理解不足，一定存在新进入厂商的系统、设备不成熟而给轮胎企业带来许多潜在的运营风险。
针对某些关键产品，比如EMS，以往都是国外厂商占据主导，有成熟稳定和高速产品的国内厂商不多，随着今后市场应用增多，也必定出现大量参与者和模仿者。同样，开始卷价格的同时，新进入厂商的设备不成熟，也会带给轮胎企业许多潜在风险，甚至出现有苦说不出的非正常生产现象。
通俗地讲，轮胎行业在近几年会有一波行情，在全球智能制造转型升级的大背景下，轮胎企业应该根据各自不同的现状、自身的基础和定位，选择适合自己的智能化转型升级之路。同时，参与进入轮胎行业的物流自动化厂商也应该重视研发和产品质量，避免“一行兴起一窝蜂上”，出现同质化、劣质化而一地鸡毛的窘境，应该真正提高企业的生存力和竞争力，促进轮胎行业的健康发展。
———— 物流技术与应用 ————
编辑、排版：王茜
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