熱文回顧 | 輪胎行業智能物流系統構建要點及EMS的應用

頭部廣 告

隨著輪胎制造規模快速擴大、行業競爭日趨激烈，輪胎企業的智能制造升級勢在必行，引入軟硬件物流設備與系統進行整廠智能物流系統，也成為建設的重點。其中，空中搬送系統EMS可應用于車間內部、車間之間的輪胎搬送，并憑借充分利用工廠現有空間且具有高速運行的特點，逐漸被越來越多的輪胎廠家采用。

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作者：朱力

福玻斯（上海）物聯網科技有限公司

中國輪胎行業的發展變遷

從輪胎行業的歷史發展變遷看，作為行業引領者的米其林（法國）、固特異（美國）、普利司通（日本）三大巨頭，依靠技術創新和持續研發，始終占領著行業頭部位置。中國汽車工業的快速發展以及輪胎企業的技術革新，使一大批優秀中國企業脫穎而出。2023年，中國汽車總產值超過10萬億元，占國內GDP近10%。盡管全球輪胎市場的60%份額以上還是被國外企業占據，中國排名前十的輪胎企業在全球市場占有率合計已有10%左右，隨著中國輪胎行業的不斷進步，有望出現世界級的自主品牌。

同時，對于中國輪胎行業來說，現存企業數量超過1400家，僅山東省就超過1100家，國內市場競爭已經相當激烈。伴隨產品力不斷提升，出口海外意味著更高的盈利水平和更大的市場空間。尤其是在歐美對中國輪胎出臺各種貿易壁壘措施的背景下，中國輪胎企業更是紛紛選擇出海之路，通過海外建廠來避免內卷和貿易壁壘風險，東南亞地區已成為中國輪胎企業第一波全球化布局的選擇。

輪胎企業智能制造升級的驅動力

強勁的增長態勢，勢必引起眾多廠商加大投入，輪胎制造規模快速擴大，這也是中國市場的一個慣性特點。并且，無論在國內還是海外，都呈現出人口紅利逐漸消失、用工成本大幅上升、設備陳舊效率低、同質化趨勢等問題，是輪胎企業不得不面對的現實壓力。

因此，無論從國家及行業戰略發展層面，還是從輪胎企業自身生存發展層面，都迫切需要進行智能化升級改造。中國輪胎企業一方面大力研發生產高技術含量產品，另一方面不斷提高生產效率，而智能制造升級勢在必行，其中就包括整廠智能物流系統建設。行業領頭企業已早早邁出這一步，且效益顯著。

智能物流系統的構建重點

輪胎的生產過程極其復雜，從生膠開始到成胎，需經過幾十道專業工序。同時整體連貫性生產流程，又對工廠布局規劃、各節點專業設備、信息控制系統等提出很高要求。

按輪胎結構劃分，輪胎主要分為斜交輪胎和子午線輪胎，其中子午線輪胎按材料分類包括全鋼胎、半鋼胎、全纖維胎。全鋼子午線輪胎BCR（子午線大車胎）一般都配置在載重較大的車型，例如貨車、客車和公交車等；半鋼子午線輪胎PCR（又稱為“乘用車子午線輪胎”）則基本配置在轎車、皮卡、商務車等車型。在全球輪胎市場中，PCR輪胎占比超過60%，因此半鋼胎市場空間大，也是眾多企業發力的一個方向。輪胎工廠全面智能化升級的同時，半鋼胎領域是物流自動化發展最快的一個板塊。

整體而言，物流智能化升級，主要包含軟件和硬件兩個方面。

1.軟件系統

因為產線的連續化生產以及對各個階段產品的信息跟蹤，實現節拍控制、貫穿整條生產線的信息傳遞，就需要強大的信息管理系統。目前，大多數輪胎廠仍處于各個工藝之間信息島嶼獨立，島與島之間通過半自動、自動等各種接口轉化進行鏈接，整廠的信息流還是存在走走停停、信息覆蓋不全的現象。

而高水平智能工廠的標志之一，就是通過貫穿產線的MES系統，將各種輸送系統、各種機器人、RGV、EMS、立體庫等有機結合，實現智能排產、自動送料、自動調節不同環節的節拍、智能倉儲保管等，大大減少人工的干預，這樣不僅能直接提高生產效率，增加產出量，而且可降低員工勞動強度，減少多環節出現的不良品率。

根據公開資料綜合分析，從國內已實現智能升級后的輪胎企業運行效果來看（領頭企業的效率更高），基本可實現生產時間減少30%以上，生產效率提升35%以上，員工數量下降30%以上，不良品率降低30%以上。

2.智能裝備

由于輪胎行業基本屬于從頭到尾的連續性生產，同時基于大卷簾布、圓形輪胎等搬送單元的特殊性，各個環節的搬送以及儲存往往是輪胎企業的痛點，這是有別于其他行業最明顯的特點。從涉及物流自動化的角度看，原材料倉儲、膠片倉儲、胎胚倉儲、成品輪胎倉儲等環節，均是能發揮物流自動化優勢的區域。近期來看，在成型和硫化工序以及相關的檢測保管環節，是眾多輪胎企業進行智能化升級、改造的重點。

限于篇幅，本文僅對關鍵場景應用的智能物流系統進行簡要介紹。

（1）針對成型工序

針對成型工序，也就是胎胚入庫、自動保管，體現在采用智能倉儲系統及周邊設備上，主要由堆垛機立庫/桁架機器人系統、胎胚輸送系統、機器人碼垛系統、AGV搬運系統、WMS倉庫管理系統等組成，并可以與智能工廠的其他系統和設備進行有效連接，實現與ERP、MES等信息平臺的數據整合與互聯互通。

這些機能以及設備要求，即使輪胎行業有些特殊要求，但對于現有的物流集成商、設備廠商來說，也屬于常規系統，外加一點非標設計，因此單純從設備角度看，并沒有太高門檻，目前大部分的集成廠商都有能力實施。不過，針對這一環節的輪胎加工工藝以及物流作業流程，多數公司的理解相對較弱，是集成商需要學習和提升的地方，而且這也是物流系統交付后能夠充分發揮效率的關鍵。公開資料顯示，在采用實施后運行比較好的企業中，均能達到減少庫存用地面積30%以上、物流流轉效率提升40%以上的效果。

（2）針對硫化工序

在傳統方式中，輪胎企業在此工序環節存在的痛點往往有以下幾點：

一是硫化車間溫度較高，工作環境惡劣。生產現場24小時連續作業，作業人員輪班勞動強度大。

二是通過手推車進行胎胚搬運，費時費力，也容易造成對產品的損害。

三是人工的介入可能造成輪胎信息傳遞不及時或者錯誤發生。

針對以上問題，采用AGV搬送系統是其中一個解決方案，但占地面積大，輪胎企業設備產能提升后需要的AGV臺數增多而造成各種不便。因此，空中搬送系統EMS（Electrical Monorail System）憑借充分利用工廠現有空間且具有高速運行的特點，逐漸被更多的廠家采用。

常規性能的EMS

應用于輪胎行業的EMS

重型EMS

EMS系統的特點及關鍵技術

EMS系統主要應用于車間內部、車間之間的輪胎搬送，實現各工序和各工位之間的一系列工藝處理，以及與立體庫的對接，在輪胎智能制造中逐步成為一個必不可少的組成部分。

輪胎行業通常的EMS系統，分為直線型和環線型2種。直線型EMS的基本配置是單軌上設置2臺EMS小車進行搬送，小車各自負責一部分工位，也能夠互相共用，但存在發生故障后會引起生產效率減半/停線的風險。環線型EMS是多臺EMS小車在閉環中運行，小車的數量可以根據產能進行增減，發生故障后也不妨礙其他小車繼續搬運，對產線效率的影響較小。

在空中搬送系統中，最關鍵的就是EMS小車，主要由走行系統、升降系統、抓取系統、安全門系統以及控制系統組成。如果從機械機構以及控制機能上進行理論探討，EMS小車本身并沒有高不可攀的技術，馬達、控制器、光電、伸縮帶等的品質雖有高有低，但都是市場上現存的產品。

如果談到EMS小車的技術關鍵點，主要是以下幾點：

1.機械結構的合理性和細節。實現走行和升降的原理都一樣，但若要達到300m/min的平穩高速運行和90m/min的無振動無級停止精度，巧妙的機械結構以及加工精度是關鍵，長期的打磨和不斷完善是需要企業有耐心的。

2.控制和調度系統。主要涉及EMS小車本體的S曲線無級速控，以及在環形多車系統時，多車實載率優化調度系統。這方面技術的高低，決定了EMS系統使用小車臺數的多少。

3.安裝精度。從嚴格意義上說這并非技術難點，但屬于提升運行穩定性時不可忽略的關鍵點。

福玻斯的定位及行業經驗

福玻斯聚焦在為用戶提供核心產品和子系統（EMS、多穿、即插即用輸送機），目前EMS已經擁有大量業績，最大單體系統規模超過120臺小車。除在食品、醫藥、化妝品、3C電子、家電、工業零部件等行業應用外，輪胎行業也是重點開拓的領域之一，目前福玻斯已有全鋼和半鋼胎型、成型和硫化工序的超大規模應用案例，在海外實施的某單體項目中，EMS臺數就達到75臺的規模。

一個產品的完善需要長時間打磨，特別是基于輪胎行業的特殊性，更需要專業經驗的積累。福玻斯的EMS經過近5年不斷更新換代、長時間耐久性測試以及多個項目的實戰經驗，水平速度、升降速度、走行穩定性等均已達到國際廠商的指標。在與苛刻的日韓廠商討論具體落地規劃時，給予我們非常大的壓力，同時也是一種極大的認可和鼓舞。

EMS應用場景

對行業發展的一些思考

隨著輪胎行業新一輪的爆發性增長，輪胎智能工廠大規模建設和升級，對現有物流系統及設備廠商帶來新的要求和影響，主要表現在以下幾點：

1.更高的專業度要求

首先，輪胎企業對物流設備廠商的品質要求、行業經驗要求越來越高，壓低價格肯定是回避不開的話題，但也不再僅僅停留在能用就行的階段。其次，對系統軟件的要求越來越高，輪胎整體流程中信息化、數字化、可視化等智能排產調度系統的需求也成為主流。在智能設備的自動化升級中，將人、機、料、節拍、效率、品控等因素數字化后進行互通互聯，同時提供優化建議價值。

2.新入行者存在風險

行業快速發展的同時，終端客戶也面臨選擇供應商時的專業性和謹慎度的挑戰。以往只有少量有經驗的集成商涉足輪胎行業，但隨著輪胎行業智能化系統規模越來越大，一個項目就超數億元投資，會吸引越來越多的集成商競爭搶單進入該領域。由于對輪胎制造工藝、生產環境的理解不足，一定存在新進入廠商的系統、設備不成熟而給輪胎企業帶來許多潛在的運營風險。

針對某些關鍵產品，比如EMS，以往都是國外廠商占據主導，有成熟穩定和高速產品的國內廠商不多，隨著今后市場應用增多，也必定出現大量參與者和模仿者。同樣，開始卷價格的同時，新進入廠商的設備不成熟，也會帶給輪胎企業許多潛在風險，甚至出現有苦說不出的非正常生產現象。

通俗地講，輪胎行業在近幾年會有一波行情，在全球智能制造轉型升級的大背景下，輪胎企業應該根據各自不同的現狀、自身的基礎和定位，選擇適合自己的智能化轉型升級之路。同時，參與進入輪胎行業的物流自動化廠商也應該重視研發和產品質量，避免“一行興起一窩蜂上”，出現同質化、劣質化而一地雞毛的窘境，應該真正提高企業的生存力和競爭力，促進輪胎行業的健康發展。

專題目錄

主持人/本刊記者 趙皎云

• 輪胎行業智能物流系統構建要點及EMS的應用（福玻斯（上海）物聯網科技有限公司 朱力）

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編輯、排版：王茜

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