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以智能管理系统的升级应用，提升 企业信息化管控水平

质量检验是橡胶轮胎企业生产过程中的关键控制环节，山东丰源轮胎制造股份有限公司（以下简称丰源轮胎公司）丰源轮胎公司的“智能外观检测管理系统”由信息中心根据质量管理科需求，自主设计开发，融合了公司的质量控制和精准追溯的思想，投入较低、成效明显，对产品质量管控过程较为敏感的制造企业具有良好的实际推广应用价值。该系统主要实现了较广范围内的小尺寸条码的实时采集处理、异常轮胎准确快速冻结、上工序质量风险预警控制、统计分析报表等功能。该系统的实践应用使得外观检测环节实现了精准管理，有效提升操作人员操作效率和责任意识,同时杜绝了较为严重的“漏检”问题，间接提升了产品的整体质量水平。

一、轮胎制造工艺流程

（一）密炼工序

密炼工序是把炭黑、天然或合成橡胶、油、添加剂、促进剂等原材料混合到一起，在密炼机里进行加工，生产出“胶料”的过程。轮胎里每一种胶部件所使用的胶料都是特定性能的。胶料的成分取决于轮胎使用性能的要求。

（二）胶部件准备工序

胶部件准备工序主要有6个工序，挤出→压延→胎圈成型→帘布裁断→贴三角胶条→带束层成型在这个工序里，将准备好的组成轮胎的所有半成品胶部件，期中有的胶部件是经过初步组成的。

（三）成型工序

轮胎成型是在成型机上将胎面、缓冲层、胶帘布、胶帆布、钢圈按照施工标准依次贴合组成外胎胎坯的工艺过程。主要有套筒法、层贴法、胶囊包边成型法等工艺。

（四）硫化工序

生胎被装到硫化机上，在模具里经过适当的时间以及适宜的条件，从而硫化成成品轮胎。硫化完的轮胎即具备了成品轮胎的外观、图案、字体以及胎面花纹。随后，轮胎将被送到最终检验区域。

（五）检验工序

在这个区域里，轮胎首先要经过目视外观检查，然后是均匀性检测，均匀性检测是通过“均匀性实验机”来完成的。均匀性实验机主要测量径向力，侧向力，锥力以及波动情况的。均匀性检测完之后要做动平衡测试，动平衡测试是在“动平衡实验机”上完成的。最后轮胎要经过X光检测，各项检测合格后运送到成品库以备发货。

二、企业智能管理系统的升级应用在轮胎生产过程中的重要性

（一）轮胎生产过程中对质量控制的严格要求愈发强烈

1、漏检轮胎无法追溯到检查人员，导致检查人员工作责任心降低，原有外观检测流程仅对发现问题的轮胎成品才进行扫码记录，对未发现问题的轮胎视为合格品，导致检查人员存在侥幸心里。

2、原有流程仅记录有检出问题的胎，对未检轮胎或检完的轮胎不作记录，极易出现未检轮胎流入市场的风险，增加客户投诉概率。

3、原质检“盖合格章”工序追溯效果差，信息容易擦除丢失，对误检、错检轮胎追溯效果差,易出错，难以找到具体责任人。

（二）没有真实数据支撑，难以运用大数据技术开展相关应用

轮胎生产过程的质检数据采集、存储都是企业的数据资产，这部分数据的积累将服务于未来的轮胎生产质检大数据。通过对海量数据的“清洗”“加工”“增值”不仅能够提高数据的利用率,在优化轮胎研发和生产工艺、提升质量管控能力各个环节均会发挥重要作用。

三、企业智能管理系统的升级应用的分析

（一）调研多家轮胎行业的外观检测管控现状，确定实施方案

针对轮胎生产过程中关键的质量控制管理，丰源轮胎公司曾多次组织管理人员和专业技术人员到知名轮胎厂家进行调研学习交流，经多次调研总结，在外观检测管控方面由于每个厂家的现状和发展过程均不相同，其所采用的管理策略和技术手段并非统一。例如建厂时间较早的轮胎厂家并没有采用信息化系统辅助管理，而新建的智能工厂生产线多以激光固定扫码为主，这种方式需投资大规模改造轮胎检测流水线，项目周期长、投资额极大且实时信息反馈到一线操作工的延时较长，对于批量的质量问题难以做到及时管控。

而丰源轮胎公司要以有限的投资发挥高效管控能力为设计原则，受快递应用场景启发，经过多次分析论证采用工业相机扫码方案解决读码问题，即根据检测工位的数量增加对应的工业相机，实现较大范围、宽景深的自动扫描方案。该方案具有投资小，实施简单且可根据现场定置灵活布置，不影响检测过程等诸多优点，并将该系统集同现有的MES系统无缝集成，实现系统间数据流的完美结合和应用。

（二）讨论并确定具体的管控流程和思想

1.系统管控程序如何并入检测线

外观检测现场共有15个检测工位，原检测流程主要有以下几步骤:

（1）外观轮胎病项处置流程：流转线体取胎→外观、触感检测→发现异常或病项→PDA扫码→操作PDA选择病项名称→冻结→拖入底层质检返修区流转线体，完成一次检测流程操作。

（2）正常轮胎处理置流程：流转线体取胎→外观、触感检测→未发现异常或病项→加盖“合格章”→拖入上层返修区完成一次检测流程操作。

智能外观检测管理系统方案：

（1）轮胎病项处置流程：流转线体取胎→外观、触感检测过程自动完成扫码记录→发现异常或病项→触控平板选择病项→冻结→拖入底层质检返修区流转线体，完成一次检测流程操作。

（2）正常轮胎处理置流程：流转线体取胎→外观、触感检测过程自动完成扫码记录→未发现异常或病项→拖入上层返修区完成一次检测流程操作。

2.数据存储增大，与原有MES交互频繁，如何防止数据库卡顿

（1）在数据库内建立专用表用于存储检测数据；

（2）对主表中的外观检测标志列进行索引优化；

（3）将服务器内存由128GB提升至192GB；

（4）对查询项目进行防锁优化，以满足批量数据的一次导出需求。

 3.如何防止应用过程的非标准或违规操作行为

（1）增加重复扫描设计，对重复扫码的必需经过病项处理后方可进再二次扫码，否则记为无效条码。

（2）增加漏扫拦截功能，在WMS入库操作逻辑中增加外观质检标志判定，杜绝无检测记录的轮胎入库发货。

（3）系统管理终端提供按时间、机台、操作工、条码值查询条件的检测追溯报表，可对异常行为进行分析判定，作为事后分析和追溯的依据。

4.如何软件故障、设备异常处置

（1）当系统出现故障时，操作工可切换至空闲检测工位继续操作，同时也以使用PDA进行操作程序进行应急记录，不会因故障而影响工作节奏造成产线轮胎积压，而手动输入模式可同样对输入的数据进行存储、控制、判断。

（2）系统在设计时集成了在线更新功能，针对出现的软件BUG或新需求可以随时调整更换，操作端只需重启终端软件即可快速更新，完成软件功能的优化迭代。

（三）不断尝试确定技术研发路线

1.工业扫描相机选型要求

为确保扫码识别效率，不需要操作工去专门对位，首先要满足扫描范围和扫描景深要求，其最低技术参数如下：扫描识视觉分辨率不低于4k，识别范围需大于400cm²，景深可识别范围为不小于15cm，具有环境亮度补偿功能，曝光时间调整功能，影像传输需使用千兆以太网接口，通信标准符合IEEE 802.3ab通讯规范的相关要求及高可靠性要求，相机高度和水平位置可调，项目在可行性验证过程中选用了国内知名品牌的工业相机产品，测试效果良好，成本得到有效控制，产品价格仅为进口激光扫描头的1/10。

2.系统设备选型及联网方案

系统需要双网络接入，其生产网接入需求使用不低于54Mbps无线接入或有线接入均可，其工业相机网络接入需使用有线1000Mbps，以确保视频信号传输不卡顿，现场操作平台及触控平板需支持工业级环境要求，需满足高稳定性和低故障率要求，实施前对触控屏配置进行了测试，选用性价比较高的赛扬J1900平台完全能够满足解码要求，同时系统要有音频输出功能，对扫码、信息异常、冻结等过程进行语音提醒，利于操作工专心检测轮胎，减少看系统屏幕的时间。

3.系统开发方案

（1）系统开发技术方案确定

根据丰源轮胎公司信息中心开发人员能力和开发语言，基于Microsoft Visual Studio开发平台的C#高级语言进行代码和功能设计，系统核心视觉解码功能依据工业相机的SDK开发工具包为基础进行功能定制集成，引用MES系统的用户权限管理模块，使用MES提供的API接口与MES系统进行互联，PDA部分功能作为漏检或应急记录使用，其功能集成到MES系统PDA框架中，以大幅降低开发工作量和开发成本。

（2）主程序软件设计流程和功能

软件依据现场操作工的工作流程进行设计，结合现场操作习惯，定制开发平板电脑应用程序，主功能是读取固定扫描器条码值，将条码值和操作工代号进行绑定并集成至MES系统，设计病项快速提交程序，以提高外检效率，全新设计后台管理程序，便于查询分析数据。通过WMS入库或分拣接口增加强制控制逻辑，限制未经外观扫描的轮胎流入成品库。具体工序操作流程如下：

 主程序所用的触控平板吊装在检测功工位正上方，操作工抬头即可操作，实时扫码情况通过语音播报，系统具有相机扫描实时预览功能，轮胎基本信息显示、实时操作显示，快捷冻结功能、自定义冻结功能、基本状态数据统计功能。

（3）PDA现场管理功能设计

依据MES 移动端框架，在PDA扫码枪增加漏检补录功能，防止部分轮胎漏检后可现场复检处理，对WMS入库前的异常处理提供最大的便捷管处理途径。

 （4）后端查询设计

后端查询主要设计了正常查询和二次冻结查询等功能：

四、推动企业智能管理系统的升级应用实施效果

（一）低成本投入实现质检精细化管理，提升外观检测效率

项目在轮胎行业应属于首次应用，切合实际应用场景，实现了外观质量的精确追溯，解决了现在外观检测的精益管理痛点，较传统扫码站建设成本降低5倍以上，避免了蓝光扫码产生的光污染对人眼的伤害。系统平均扫码识别时间小于2秒，条码识别率极高，超过预期效果，与现有质检MES实现无缝对接，对WMS入库前的轮胎进行校验，未经外观质检的轮胎不允许入库。系统实现扫码系统的快捷冻结功能，大幅度提高操作效率，实现了记录数据的自定义查询和追溯查询。

（二）提升产品质量稳定性，有效避免批量质量问题发生

系统的应用使得生产过程的每一条轮胎都必须通过外观检测纪录，通过系统的质量预警功能，一旦发现严重的质量问题可以通过系统对上道生产工序进行联动控制或告警，以达到及时止损的目的，利于生产现场实时跟进、纠正，对设备参数进行微调校验，能够有效预防大批量质量问题产生。 

（三）积累数据资产，运用大数据提升生产工艺控制水平

系统实时记录了每位质检操作工的检测过程，通过积累的数据进行分析，将十分有利于未来产品质量的改进和提升。如图6所示是某成型机台近5个月生产轮胎发生的质检数据信息，X轴是异常数量，Y轴是病项类型，可以看出该机对产品质量控制不足之处，帘布接口开裂说明机台压合压力或接口尺寸误差控制欠缺，气泡问题反映了贴合控制压力参数设置需优化，通过对大量质检数据分析可找出不稳定因素或规律，更好的优化前端生产，提升产品质量的稳定性。 

通过对质量数据的干系人进行分析，分析操作工对质量控制的差异情况，对产生质检问题较多的操作工进行定向培训，重点关注。

  （四）增强内部研发力和创新力，提升信息化管控水平

1.本次实施的智能外观检测管理系统的核心控制程序、设备传输联网方设计、集成方案、管控逻辑均由丰源轮胎公司信息中心依据质量管理需求大胆尝试、自主研发。在成功完成该项目后积累了丰富的研发经验，后陆续自主研发了硫化放胎控制系统、基于物联网的能源采集系统、胎胚库管理系统、海关远程稽查对接系统等十几项中小规模系统和程序，逐步丰富了丰源轮胎的信息化系统的应用范围和深度。

2.实践应用是创新的关键，此次智能外观检测系统的落地应用为内部营造了良好的创新氛围，极大增强了自主创新意识。不仅为公司节省了大量的实施费用，也打开了企业信息化发展的新局面，不断积累开发经验，逐步打造具有自主开发能力的团队，打造企业独具特色的智能化管理系统，逐步实现生产制造的精细化、智能化管理。