移動機(jī)器人在國內(nèi)輪胎企業(yè)的應(yīng)用始于2011年，初期主要有兩個功能，第一個功能是為工廠自動化建設(shè)進(jìn)行嘗試性應(yīng)用，主要用于膠料自動轉(zhuǎn)運(yùn)工序，移動機(jī)器人將膠料托盤從存儲區(qū)自動搬運(yùn)至壓出壓延設(shè)備上料站臺，這為后期智能工廠建設(shè)積累了經(jīng)驗；此外，還有一個輔助功能，移動機(jī)器人作為展示企業(yè)自動化形象的重點設(shè)備，在重點客戶考察工廠時安排移動機(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，我國輪胎行業(yè)的龍頭企業(yè)，如中策橡膠集團(tuán)、三角集團(tuán)、玲瓏輪胎、萬力輪胎等，早在21世紀(jì)初就已開始實施企業(yè)信息化建設(shè)，具備一定的信息化基礎(chǔ)，這也為移動機(jī)器人的使用提供了便利條件。在接下來的幾年中，輪胎企業(yè)應(yīng)用移動機(jī)器人作業(yè)的模式開始進(jìn)入突飛猛進(jìn)的發(fā)展階段。
2014年以來，三角輪胎、森麒麟輪胎、萬力輪胎、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、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)用項目”榮譽(yù)稱號。2017年，多家輪胎企業(yè)陸續(xù)啟動建設(shè)智能工廠，并開始在國外建立智能工廠。在此過程中，移動機(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。
近年來，越來越多的輪胎智能工廠集成了自動化倉儲系統(tǒng)、移動機(jī)器人系統(tǒng)、RFID電子標(biāo)簽識別系統(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機(jī)器人貫穿輪胎整個生產(chǎn)流程，按需按時供應(yīng)各類機(jī)臺生產(chǎn)所需的物料，對于提高工廠的生產(chǎn)效率、降低人員勞動強(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。
移動機(jī)器人用于輪胎半成品臺車的存儲及轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)
移動機(jī)器人在輪胎企業(yè)的應(yīng)用主要包括以下幾個場景：
1.橡膠密煉工序
在橡膠密煉工序，移動機(jī)器人主要用于各類原材料和膠料半成品的自動化配送搬運(yùn)作業(yè)。在配料過程中，移動機(jī)器人將天然膠、合成膠、化學(xué)小料等原材料，從立體倉庫的出庫站臺自動搬運(yùn)到密煉車間母煉工序設(shè)備旁，確保配料的準(zhǔn)確性和及時性。
密煉后的膠片存儲在立體倉庫中，當(dāng)終煉工序需要使用這些半成品時，移動機(jī)器人將膠片從立體倉庫自動運(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，移動機(jī)器人主要用于各類半成品臺車的自動化配送搬運(yùn)作業(yè)。壓出壓延后的部分半成品（如大卷簾、鋼絲圈等），通過移動機(jī)器人從生產(chǎn)機(jī)臺搬運(yùn)至半成品臺車緩存區(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，移動機(jī)器人將其從立體倉庫出庫站臺或地面緩存區(qū)取出，自動運(yùn)輸?shù)匠尚蜋C(jī)的臺車工位。
3.輪胎成型工序
在輪胎成型工序，移動機(jī)器人主要用于各類半成品臺車的自動化配送搬運(yùn)作業(yè)。移動機(jī)器人將壓出壓延后的半成品（如胎面、胎側(cè)、內(nèi)襯層等），從存儲立庫出庫站臺自動搬運(yùn)到成型機(jī)臺。在成型過程中，移動機(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，同時將用空的臺車搬運(yùn)回上道工序，確保成型機(jī)生產(chǎn)的高效連續(xù)運(yùn)行。
移動機(jī)器人與MES系統(tǒng)集成，根據(jù)生產(chǎn)計劃自動調(diào)度物料供應(yīng)，當(dāng)成型機(jī)需要更換規(guī)格型號時，移動機(jī)器人能夠提前進(jìn)行半部件的更換，確保成型機(jī)切換品牌時不影響整體的生產(chǎn)效率。
移動機(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，移動機(jī)器人主要用于胎胚至硫化機(jī)臺的自動化配送，以及模具倉儲和搬運(yùn)作業(yè)。
移動機(jī)器人承載胎胚送至硫化機(jī)邊，一次可以承載2個胎胚。移動機(jī)器人可以直接和硫化機(jī)機(jī)器手對接，提高搬運(yùn)效率。
硫化模具倉儲采用高位貨架多層形式，移動機(jī)器人結(jié)合自有的倉儲管理系統(tǒng)實現(xiàn)模具存儲及收發(fā)智能化管理。收到模具更換信息時，移動機(jī)器人自動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貨位。
值得一提的是，移動機(jī)器人控制管理系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的集成是關(guān)鍵。移動機(jī)器人在各工序作業(yè)時，控制管理系統(tǒng)能夠根據(jù)生產(chǎn)計劃自動調(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)。移動機(jī)器人控制管理系統(tǒng)與下游車間的信息聯(lián)動，可以實現(xiàn)拉動式生產(chǎn)，及時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、差錯率高、勞動強(qiáng)度大等問題，提高各類原料、半成品的存儲作業(yè)效率和管理準(zhǔn)確度，降低各類可能出現(xiàn)的差錯情況概率，對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小時生產(chǎn)，年生產(chǎn)時間在300天以上，部分工廠甚至達(dá)到330天以上。在方案設(shè)計時，要充分考慮移動機(jī)器人本體的承載強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，要做到在長時間使用過程中，移動機(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)需要盡可能實現(xiàn)“一車多用”的模式。在方案設(shè)計時，移動機(jī)器人既要完成多種形式物料單元的自動轉(zhuǎn)運(yùn)，包括膠料托盤、半部件臺車、工字輪、胎面格柵車等不同形式、不同重量的物料單元，同時還要綜合考慮移動機(jī)器人通用性和差異性的優(yōu)化設(shè)計，做到盡可能增加通用型移動機(jī)器人的設(shè)計基礎(chǔ)因素，進(jìn)而減少移動機(jī)器人類型的數(shù)量。
輪胎行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)模式中，單位時間內(nèi)物流量大，個別物料單元要求的實時性非常高。在成型車間，如果某一種半部件未能及時運(yùn)送至成型機(jī)臺，即便在其余的近十種半部件都已準(zhǔn)備就緒的情況下，依舊會導(dǎo)致成型機(jī)生產(chǎn)的暫停。因此在方案設(shè)計時，既要充分考慮整體作業(yè)效率滿足要求，同時也要顧及針對個別情況進(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運(yùn)送到需要用料的生產(chǎn)機(jī)臺位置。
此外，輪胎行業(yè)使用移動機(jī)器人項目，一般具有作業(yè)區(qū)域大、物流量大、實時性要求高、移動機(jī)器人數(shù)量多且多種車型協(xié)同運(yùn)行的特點，項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車的自動轉(zhuǎn)運(yùn)，按需供應(yīng)各類機(jī)臺生產(chǎn)所需的物料。
智能工廠移動機(jī)器人作業(yè)場景
從20世紀(jì)80年代以來，機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司（以下簡稱“機(jī)科股份”，前身為機(jī)械科學(xué)研究院的4個研究所）一直以行業(yè)需求為指引，根據(jù)客戶的個性化需求，提供定制化的裝備和整體解決方案，幾十年來累計承擔(dān)及參與近百項國家級、省部級科技攻關(guān)項目，擁有豐富的項目規(guī)劃和項目實施經(jīng)驗。
機(jī)科股份擁有系列化的智能輸送裝備，建有移動機(jī)器人、機(jī)器視覺、檢測技術(shù)和電機(jī)性能檢測4個實驗室，長期致力于我國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)已完成多個單系統(tǒng)100臺以上移動機(jī)器人的項目，具有豐富成熟的項目經(jīng)驗。
針對輪胎行業(yè)的智能化工廠解決方案，機(jī)科股份的移動機(jī)器人產(chǎn)品能夠兼容多個生產(chǎn)工藝段、多種物料單元的自動搬運(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，機(jī)科股份已經(jīng)服務(wù)輪胎行業(yè)14年，完成移動機(jī)器人項目數(shù)十個，遍布中國、泰國、越南、馬來西亞、塞爾維亞等多個國家，在輪胎廠內(nèi)使用的各類移動機(jī)器人超500臺。
以機(jī)科股份所承接的山東某輪胎工廠移動機(jī)器人輸送系統(tǒng)項目為例，作為輪胎智能工廠的核心物流輸送產(chǎn)品，移動機(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)過程中的物料自動化轉(zhuǎn)運(yùn)提供有力保障。
該項目系統(tǒng)包括近50臺移動機(jī)器人，同時還集成了存儲庫區(qū)WMS軟件系統(tǒng)、移動機(jī)器人調(diào)度管理系統(tǒng)、RFID信息識別系統(tǒng)等系統(tǒng)設(shè)備。該項目已投產(chǎn)使用10年，整個系統(tǒng)定位精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、運(yùn)行效率高、各類物料信息的實時性和可追溯性非常友好，助力企業(yè)實現(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)計了國內(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，專門定制開發(fā)了近30臺套以移動機(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。
在該項目中，移動機(jī)器人、關(guān)節(jié)機(jī)器人、物流倉儲系統(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化、智能化、數(shù)字化奠定了堅實的技術(shù)和裝備基礎(chǔ)，實現(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化供應(yīng)。生產(chǎn)過程物料信息實現(xiàn)全過程識別綁定與追溯，為成品航空輪胎質(zhì)量管控和成品檔案管理提供實時可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)。
我國首條民用航空輪胎生產(chǎn)線
中國作為全球最大的輪胎生產(chǎn)國和消費國，市場規(guī)模巨大，中國輪胎企業(yè)的年總產(chǎn)能已超過10億條，體現(xiàn)了中國輪胎行業(yè)的強(qiáng)大生產(chǎn)能力。同時，中國輪胎產(chǎn)品在國際市場上也具有較強(qiáng)的競爭力。根據(jù)中國海關(guān)總署的數(shù)據(jù)，2024年前11個月，中國橡膠輪胎出口量達(dá)851萬噸，同比增長4.8%；按條數(shù)計算，新充氣橡膠輪胎出口量達(dá)62000萬條，同比增長10.1%。
結(jié)合國家改革政策的推動，不少低質(zhì)落后的輪胎企業(yè)未來可能會在市場競爭中被淘汰，這倒逼很多輪胎企業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級的步伐，智能制造、綠色輪胎成為行業(yè)內(nèi)的關(guān)注熱點。提高輪胎產(chǎn)品制造過程中的生產(chǎn)效率、降低人員勞動強(qiáng)度的要求勢必更高，采用先進(jìn)技術(shù)裝備的需求將顯著提升。
移動機(jī)器人以其柔性靈活、性價比持續(xù)提升的特點，必將在輪胎工廠智能化升級改造的建設(shè)過程中，更具競爭力與發(fā)展?jié)摿?。隨著傳感器、計算能力、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)步和市場需求增加，移動機(jī)器人將在輪胎制造的各個環(huán)節(jié)發(fā)揮越來越重要的作用，其應(yīng)用范圍也將進(jìn)一步擴(kuò)大。
未來幾年，移動機(jī)器人將以更新的技術(shù)能力、更高的性價比優(yōu)勢，助力中國輪胎企業(yè)進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率、降低勞動成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而在全球市場競爭中占據(jù)更有利的位置。
（來源 物流技術(shù)與應(yīng)用）
