移動(dòng)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)輪胎企業(yè)的應(yīng)用始于2011年，初期主要有兩個(gè)功能，第一個(gè)功能是為工廠自動(dòng)化建設(shè)進(jìn)行嘗試性應(yīng)用，主要用于膠料自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)工序，移動(dòng)機(jī)器人將膠料托盤從存儲(chǔ)區(qū)自動(dòng)搬運(yùn)至壓出壓延設(shè)備上料站臺(tái)，這為后期智能工廠建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)；此外，還有一個(gè)輔助功能，移動(dòng)機(jī)器人作為展示企業(yè)自動(dòng)化形象的重點(diǎn)設(shè)備，在重點(diǎn)客戶考察工廠時(shí)安排移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行應(yīng)用展示。
隨著工業(yè)4.0和智能制造的興起，輪胎行業(yè)龍頭企業(yè)都在積極探索輪胎的生產(chǎn)方式逐步由傳統(tǒng)制造向智能制造轉(zhuǎn)型。其實(shí)，我國(guó)輪胎行業(yè)的龍頭企業(yè)，如中策橡膠集團(tuán)、三角集團(tuán)、玲瓏輪胎、萬(wàn)力輪胎等，早在21世紀(jì)初就已開(kāi)始實(shí)施企業(yè)信息化建設(shè)，具備一定的信息化基礎(chǔ)，這也為移動(dòng)機(jī)器人的使用提供了便利條件。在接下來(lái)的幾年中，輪胎企業(yè)應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人作業(yè)的模式開(kāi)始進(jìn)入突飛猛進(jìn)的發(fā)展階段。
2014年以來(lái)，三角輪胎、森麒麟輪胎、萬(wàn)力輪胎、中策橡膠智能工廠建設(shè)取得重大突破，成為輪胎行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、踐行智能制造的范例，具有里程碑的意義。其中，森麒麟輪胎青島工廠獲得工業(yè)和信息化部“2016年智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化與新模式應(yīng)用項(xiàng)目”榮譽(yù)稱號(hào)。2017年，多家輪胎企業(yè)陸續(xù)啟動(dòng)建設(shè)智能工廠，并開(kāi)始在國(guó)外建立智能工廠。在此過(guò)程中，移動(dòng)機(jī)器人在輪胎行業(yè)的應(yīng)用呈現(xiàn)百花齊放、高歌猛進(jìn)的趨勢(shì)。
近年來(lái)，越來(lái)越多的輪胎智能工廠集成了自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)、RFID電子標(biāo)簽識(shí)別系統(tǒng)、智能供料信息管理系統(tǒng)，以及ERP、MES等企業(yè)信息管理系統(tǒng)。移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)成為新建輪胎智能工廠的標(biāo)準(zhǔn)配置，成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中重要的組成部分。
目前，新建的智能工廠采用移動(dòng)機(jī)器人貫穿輪胎整個(gè)生產(chǎn)流程，按需按時(shí)供應(yīng)各類機(jī)臺(tái)生產(chǎn)所需的物料，對(duì)于提高工廠的生產(chǎn)效率、降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提升輪胎產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化輪胎生產(chǎn)工藝等諸多方面都有直接或間接的效果，為推動(dòng)輪胎行業(yè)向著智能制造生產(chǎn)模式發(fā)展貢獻(xiàn)了重要力量。
移動(dòng)機(jī)器人用于輪胎半成品臺(tái)車的存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)
移動(dòng)機(jī)器人在輪胎企業(yè)的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)場(chǎng)景：
1.橡膠密煉工序
在橡膠密煉工序，移動(dòng)機(jī)器人主要用于各類原材料和膠料半成品的自動(dòng)化配送搬運(yùn)作業(yè)。在配料過(guò)程中，移動(dòng)機(jī)器人將天然膠、合成膠、化學(xué)小料等原材料，從立體倉(cāng)庫(kù)的出庫(kù)站臺(tái)自動(dòng)搬運(yùn)到密煉車間母煉工序設(shè)備旁，確保配料的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。
密煉后的膠片存儲(chǔ)在立體倉(cāng)庫(kù)中，當(dāng)終煉工序需要使用這些半成品時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人將膠片從立體倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)運(yùn)輸?shù)矫軣捾囬g母煉工序設(shè)備。
2.輪胎半部件工序
在輪胎半部件工序，移動(dòng)機(jī)器人主要用于各類半成品臺(tái)車的自動(dòng)化配送搬運(yùn)作業(yè)。壓出壓延后的部分半成品（如大卷簾、鋼絲圈等），通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人從生產(chǎn)機(jī)臺(tái)搬運(yùn)至半成品臺(tái)車緩存區(qū)，確保生產(chǎn)的高效連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)后續(xù)成型工序需要使用各類半成品時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人將其從立體倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)站臺(tái)或地面緩存區(qū)取出，自動(dòng)運(yùn)輸?shù)匠尚蜋C(jī)的臺(tái)車工位。
3.輪胎成型工序
在輪胎成型工序，移動(dòng)機(jī)器人主要用于各類半成品臺(tái)車的自動(dòng)化配送搬運(yùn)作業(yè)。移動(dòng)機(jī)器人將壓出壓延后的半成品（如胎面、胎側(cè)、內(nèi)襯層等），從存儲(chǔ)立庫(kù)出庫(kù)站臺(tái)自動(dòng)搬運(yùn)到成型機(jī)臺(tái)。在成型過(guò)程中，移動(dòng)機(jī)器人可以將不同的半成品按照生產(chǎn)要求準(zhǔn)確地放置到成型機(jī)緩存位置上，同時(shí)將用空的臺(tái)車搬運(yùn)回上道工序，確保成型機(jī)生產(chǎn)的高效連續(xù)運(yùn)行。
移動(dòng)機(jī)器人與MES系統(tǒng)集成，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)調(diào)度物料供應(yīng)，當(dāng)成型機(jī)需要更換規(guī)格型號(hào)時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人能夠提前進(jìn)行半部件的更換，確保成型機(jī)切換品牌時(shí)不影響整體的生產(chǎn)效率。
移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控圖像
4.輪胎硫化工序
在輪胎硫化工序，移動(dòng)機(jī)器人主要用于胎胚至硫化機(jī)臺(tái)的自動(dòng)化配送，以及模具倉(cāng)儲(chǔ)和搬運(yùn)作業(yè)。
移動(dòng)機(jī)器人承載胎胚送至硫化機(jī)邊，一次可以承載2個(gè)胎胚。移動(dòng)機(jī)器人可以直接和硫化機(jī)機(jī)器手對(duì)接，提高搬運(yùn)效率。
硫化模具倉(cāng)儲(chǔ)采用高位貨架多層形式，移動(dòng)機(jī)器人結(jié)合自有的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模具存儲(chǔ)及收發(fā)智能化管理。收到模具更換信息時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)叉取模具托盤送至模具組裝區(qū)域，并將換下的模具送至存儲(chǔ)貨位。
值得一提的是，移動(dòng)機(jī)器人控制管理系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的集成是關(guān)鍵。移動(dòng)機(jī)器人在各工序作業(yè)時(shí)，控制管理系統(tǒng)能夠根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)調(diào)度各類物料供應(yīng)，確保密煉車間、半部件車間、成型車間、硫化車間設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。移動(dòng)機(jī)器人控制管理系統(tǒng)與下游車間的信息聯(lián)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)拉動(dòng)式生產(chǎn)，及時(shí)將上一工序的半成品物料供應(yīng)給后續(xù)工序的生產(chǎn)設(shè)備，從而徹底解決傳統(tǒng)人工搬運(yùn)效率低、差錯(cuò)率高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，提高各類原料、半成品的存儲(chǔ)作業(yè)效率和管理準(zhǔn)確度，降低各類可能出現(xiàn)的差錯(cuò)情況概率，對(duì)于提高輪胎成品合格率起到非常重要的作用。
輪胎行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)模式中，生產(chǎn)強(qiáng)度大，效率要求高，全天24小時(shí)生產(chǎn)，年生產(chǎn)時(shí)間在300天以上，部分工廠甚至達(dá)到330天以上。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮移動(dòng)機(jī)器人本體的承載強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，要做到在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，移動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，承載后變形量保持在可控的范圍之內(nèi)。
輪胎行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)模式中，工藝流程分支多，物料單元種類和形式多，在有限的運(yùn)行區(qū)域內(nèi)需要盡可能實(shí)現(xiàn)“一車多用”的模式。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人既要完成多種形式物料單元的自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，包括膠料托盤、半部件臺(tái)車、工字輪、胎面格柵車等不同形式、不同重量的物料單元，同時(shí)還要綜合考慮移動(dòng)機(jī)器人通用性和差異性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到盡可能增加通用型移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)因素，進(jìn)而減少移動(dòng)機(jī)器人類型的數(shù)量。
輪胎行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)模式中，單位時(shí)間內(nèi)物流量大，個(gè)別物料單元要求的實(shí)時(shí)性非常高。在成型車間，如果某一種半部件未能及時(shí)運(yùn)送至成型機(jī)臺(tái)，即便在其余的近十種半部件都已準(zhǔn)備就緒的情況下，依舊會(huì)導(dǎo)致成型機(jī)生產(chǎn)的暫停。因此在方案設(shè)計(jì)時(shí)，既要充分考慮整體作業(yè)效率滿足要求，同時(shí)也要顧及針對(duì)個(gè)別情況進(jìn)行優(yōu)先通行的作業(yè)模式，以確保緊急情況下，能夠?qū)⒓毙璧奈锪蠁卧皶r(shí)運(yùn)送到需要用料的生產(chǎn)機(jī)臺(tái)位置。
此外，輪胎行業(yè)使用移動(dòng)機(jī)器人項(xiàng)目，一般具有作業(yè)區(qū)域大、物流量大、實(shí)時(shí)性要求高、移動(dòng)機(jī)器人數(shù)量多且多種車型協(xié)同運(yùn)行的特點(diǎn)，項(xiàng)目高度集成密煉車間、半部件車間、成型車間、硫化車間等多種設(shè)備。移動(dòng)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)輪胎生產(chǎn)所需的膠料、半部件、卷簾材料等各種物料的托盤和臺(tái)車的自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，按需供應(yīng)各類機(jī)臺(tái)生產(chǎn)所需的物料。
智能工廠移動(dòng)機(jī)器人作業(yè)場(chǎng)景
從20世紀(jì)80年代以來(lái)，機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“機(jī)科股份”，前身為機(jī)械科學(xué)研究院的4個(gè)研究所）一直以行業(yè)需求為指引，根據(jù)客戶的個(gè)性化需求，提供定制化的裝備和整體解決方案，幾十年來(lái)累計(jì)承擔(dān)及參與近百項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)科技攻關(guān)項(xiàng)目，擁有豐富的項(xiàng)目規(guī)劃和項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。
機(jī)科股份擁有系列化的智能輸送裝備，建有移動(dòng)機(jī)器人、機(jī)器視覺(jué)、檢測(cè)技術(shù)和電機(jī)性能檢測(cè)4個(gè)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)期致力于我國(guó)智能輸送裝備及其配套智能裝備的科技創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化培育工作。
機(jī)科股份的移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品兼顧多種導(dǎo)航方式，具有多種車體形式、多種充電方式的系列產(chǎn)品，在輪胎行業(yè)內(nèi)已完成多個(gè)單系統(tǒng)100臺(tái)以上移動(dòng)機(jī)器人的項(xiàng)目，具有豐富成熟的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。
針對(duì)輪胎行業(yè)的智能化工廠解決方案，機(jī)科股份的移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品能夠兼容多個(gè)生產(chǎn)工藝段、多種物料單元的自動(dòng)搬運(yùn)作業(yè)，為智能化工廠進(jìn)行大批量、多品種、多規(guī)格輪胎同時(shí)生產(chǎn)提供可靠的物流保障措施，有效解決企業(yè)以銷定產(chǎn)模式下，按照精準(zhǔn)BOM清單組織生產(chǎn)的需求。
自2011年以來(lái)，機(jī)科股份已經(jīng)服務(wù)輪胎行業(yè)14年，完成移動(dòng)機(jī)器人項(xiàng)目數(shù)十個(gè)，遍布中國(guó)、泰國(guó)、越南、馬來(lái)西亞、塞爾維亞等多個(gè)國(guó)家，在輪胎廠內(nèi)使用的各類移動(dòng)機(jī)器人超500臺(tái)。
以機(jī)科股份所承接的山東某輪胎工廠移動(dòng)機(jī)器人輸送系統(tǒng)項(xiàng)目為例，作為輪胎智能工廠的核心物流輸送產(chǎn)品，移動(dòng)機(jī)器人承擔(dān)著密煉工序、壓出壓延工序、裁斷工序、成型工序之間物料單元承上啟下的連接紐帶作用，為輪胎生產(chǎn)過(guò)程中的物料自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)提供有力保障。
該項(xiàng)目系統(tǒng)包括近50臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人，同時(shí)還集成了存儲(chǔ)庫(kù)區(qū)WMS軟件系統(tǒng)、移動(dòng)機(jī)器人調(diào)度管理系統(tǒng)、RFID信息識(shí)別系統(tǒng)等系統(tǒng)設(shè)備。該項(xiàng)目已投產(chǎn)使用10年，整個(gè)系統(tǒng)定位精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、運(yùn)行效率高、各類物料信息的實(shí)時(shí)性和可追溯性非常友好，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)了較高水平的智能化生產(chǎn)作業(yè)模式，為企業(yè)的高效生產(chǎn)和高質(zhì)量生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的物流保障。
再如，機(jī)科股份和中化曙光院深度協(xié)同，根據(jù)航空輪胎特種生產(chǎn)工藝和高性能、高可靠的產(chǎn)品需求，規(guī)劃設(shè)計(jì)了國(guó)內(nèi)航空輪胎行業(yè)首套全流程、立體化、精益化的智能制造解決方案，專門定制開(kāi)發(fā)了近30臺(tái)套以移動(dòng)機(jī)器人為核心設(shè)備的智能生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)，結(jié)合10余臺(tái)套多關(guān)節(jié)機(jī)器人組成的裝配系統(tǒng)和質(zhì)檢系統(tǒng)，形成多組智能化生產(chǎn)作業(yè)島，為全新輪胎和翻新輪胎的高效生產(chǎn)提供有力保障。
在該項(xiàng)目中，移動(dòng)機(jī)器人、關(guān)節(jié)機(jī)器人、物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的組合使用，為航空輪胎生產(chǎn)從原材料到成品的全流程自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)和裝備基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了航空輪胎日常生產(chǎn)所需的小批量、多品種的各類物料自動(dòng)化供應(yīng)。生產(chǎn)過(guò)程物料信息實(shí)現(xiàn)全過(guò)程識(shí)別綁定與追溯，為成品航空輪胎質(zhì)量管控和成品檔案管理提供實(shí)時(shí)可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)。
我國(guó)首條民用航空輪胎生產(chǎn)線
中國(guó)作為全球最大的輪胎生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，市場(chǎng)規(guī)模巨大，中國(guó)輪胎企業(yè)的年總產(chǎn)能已超過(guò)10億條，體現(xiàn)了中國(guó)輪胎行業(yè)的強(qiáng)大生產(chǎn)能力。同時(shí)，中國(guó)輪胎產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上也具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。根據(jù)中國(guó)海關(guān)總署的數(shù)據(jù)，2024年前11個(gè)月，中國(guó)橡膠輪胎出口量達(dá)851萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)4.8%；按條數(shù)計(jì)算，新充氣橡膠輪胎出口量達(dá)62000萬(wàn)條，同比增長(zhǎng)10.1%。
結(jié)合國(guó)家改革政策的推動(dòng)，不少低質(zhì)落后的輪胎企業(yè)未來(lái)可能會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰，這倒逼很多輪胎企業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐，智能制造、綠色輪胎成為行業(yè)內(nèi)的關(guān)注熱點(diǎn)。提高輪胎產(chǎn)品制造過(guò)程中的生產(chǎn)效率、降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度的要求勢(shì)必更高，采用先進(jìn)技術(shù)裝備的需求將顯著提升。
移動(dòng)機(jī)器人以其柔性靈活、性價(jià)比持續(xù)提升的特點(diǎn)，必將在輪胎工廠智能化升級(jí)改造的建設(shè)過(guò)程中，更具競(jìng)爭(zhēng)力與發(fā)展?jié)摿?。隨著傳感器、計(jì)算能力、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人能夠更好地感知和適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，提高自主性和智能化水平。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求增加，移動(dòng)機(jī)器人將在輪胎制造的各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，其應(yīng)用范圍也將進(jìn)一步擴(kuò)大。
未來(lái)幾年，移動(dòng)機(jī)器人將以更新的技術(shù)能力、更高的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，助力中國(guó)輪胎企業(yè)進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而在全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更有利的位置。
（來(lái)源 物流技術(shù)與應(yīng)用）
