轮胎生产属于离散制造，生产工序多、工序之间部件调用频繁，如何控制轮胎生产过程、保证轮胎产品质量是轮胎企业面临的共同问题。
目前轮胎企业已实施的管理系统多为ERP(企业资源计划)或MRPⅡ(制造资源计划)系统，不涉及生产现场管理和设备控制层通信；实施的方式、方法和评价标准多着眼于企业办公管理环境和通用的进、销和存业务，不适用对车间、工序、机台信息化系统的实施和评价，缺乏对生产质量的有效控制和核心技术支撑模块。因此MES(制造执行管理系统)在轮胎行业的重要性日渐显现。
在国内轮胎行业中MES应用程度还较低，相关软件产品的供应商很少。青岛高校软控股份有限公司(以下简称“青岛软控”)具有行业MES及产品的研发和实施经验，所开发的轮胎企业管控一体化网络系统达到国际领先水平，被国家发展和改革委员会列为软件行动计划软件产业化专项，被国家评为优秀火炬计划项目。
下面结合青岛软控的轮胎MES产品，介绍轮胎全生命数据追溯系统的研发历程。
1 轮胎全生命数据追溯系统
轮胎生产涉及原材料选择、配料、炼胶、半成品加工、成型、硫化和成品质检等多个流程工序，以及销售和三包理赔等流程，加之轮胎规格众多，流程工序间物料对应关系复杂，如何保证各工序100％按照工艺要求生产，出现质量问题如何快速查找原因，如何避免出现批量质量事故至关重要。
青岛软控针对国内轮胎企业的技术和管理特点，以条码作为信息载体，实现在差异化的市场中为客户提供最佳的轮胎全生命数据追溯系统软件产品，从架构上实现了上承企业ERP系统，下接设备监控系统。该软件产品采用无线终端、ProfiBus工业现场总线技术、应用组件技术、ADO数据库技术、00A／D面向对象技术、WEB Service技术和数据分析挖掘等关键技术，确保系统的先进性和适用性。拥有完整的应用集成接口平台，实现系统的模块化、可配置性，确保系统具有良好的可扩展性。实现功能符合MES SP-95规范，包括轮胎制造全过程信息的采集记录、追溯功能，密炼原材料管理功能，配料称量控制采集功能，炼胶过程控制采集功能，半成品管理功能，成型、硫化控制采集功能，成品质检数据采集分析功能，仓储物流管理功能以及销售和三包理赔管理功能。轮胎全生命数据追溯系统的框架结构示意如图1所示。
图1 轮胎全生命数据追溯系统框架结构示意
2 车间MES层主要功能模块
轮胎全生命数据追溯系统车间MES层主要以条码和RFID(射频识别)标签作为信息载体，记录各工序生产、工艺、设备等信息。如图2所示，原材料进厂时，系统自动分配并打印批次条码，使用原材料时通过条码枪扫描批次条码，建立对应关系；配料和炼胶完成后，系统自动生成并打印每批药料条码和每架胶料条码，在使用时通过条码枪扫描条码建立对应追溯关系；半成品由于品种多、流转周期短，通过RFID技术自动扫描、记录、识别半成品信息；半成品生产完成后，通过RFID读写器和RFID标签自动记录生产信息；在使用半成品时，通过RFID读写器自动识别RFID标签对应的半成品信息，并建立对应追溯关系；成型工序通过RFID读写器自动识别RFID标签对应的各部件信息，胎坯成型后，粘贴胎坯条码，通过条码枪扫描记录胎坯生产信息，并建立胎坯和半成品的对应关系；硫化生产前，粘贴轮胎条码，通过条码枪扫描胎坯条码和轮胎条码建立对应关系；成品质检、成品入库、出库以及销售和三包理赔，通过条码枪扫描轮胎条码，建立轮胎条码和各环节的信息追溯关系。
图2 轮胎全生命数据追溯系统信息流程
系统主要功能模块如下：
(1)密炼车间网络系统
胶料生产工艺复杂而严格，胶料质量直接影响半成品和成品轮胎的质量。通过密炼车间网络系统，以条码作为信息载体，有效控制原材料的使用、药料的配比、胶料的生产过程，实现管理和控制的有效结合。图3示出了密炼工序信息追溯功能，根据胶料条码追溯胶料所用的混炼胶、药料和生胶等原材料信息，并追溯到胶料密炼时的实际工艺信息。通过批次条码，有效记录原材料的领取和使用信息；通过集中维护的生产计划和药料配方信息，有效控制药料的配比过程、防止误配，实时记录药料的配比数据，及时反馈药料的生产数据以及原材料的使用数据，通过自动生成药料条码，建立药料和原材料的对应追溯关系；密炼过程中，通过扫描药料条码和生胶批次条码，建立胶料和药料、生胶的对应追溯关系，实现密炼车间从胶料到原材料的信息追溯。
图3 密炼车间网络系统追溯功能
(2)半成品管理系统
半成品工序较多，半成品之间流转频繁，容易出现半成品用错的情况，半成品质量直接影响到轮胎质量。通过半成品管理系统，可有效控制半成品的生产过程；通过RFID技术的使用，记录半成品在各工序的生产数据、工艺数据等；使用半成品时，通过RFlD自动读取半成品的生产、质量信息，有效地验证使用半成品的正确性、可用性，防止用错半成品或使用不合格的半成品，有效地控制半成品的生产质量，并建立半成品之间的对应追溯关系；半成品生产用到胶料时，通过扫描胶料条码，建立半成品和胶料的对应追溯关系，并记录胶料的消耗数据；对存在质量问题的半成品，通过分析记录的生产和工艺信息，及时查找原因，避免批量不合格半成品的产生和流转。以复合挤出工序为例，根据下达的生产计划，扫描胶料条码，验证胶料的质量信息和生产信息，以建立复合挤出半成品和所用胶料的对应关系；生产过程中，记录生产、工艺、设备信息，生产出的半成品如果质量存在问题，可以及时通过分析生产过程中记录的生产工艺信息，查找具体原因，并可防止不合格半成品流转到下道工序。
(3)轮胎条码物流管理系统
轮胎生产过程中，成型工序部件较多，部件的可用性难于控制；硫化工序工艺要求严格，对实时生产工艺难于有效管理；成品质检工序，难于对质量问题进行有效及时的分析。通过轮胎条码物流管理系统，可有效地验证成型各部件的可用性；通过对硫化工艺的集中管理，控制工艺的正确执行；通过对成品质量数据的及时分析，准确定位质量原因，及时反馈生产现场，避免批量不合格轮胎的产生。根据胎号条码，可追溯每条轮胎从成型、硫化、质检到轮胎入库、出库、销售、三包理赔每个环节的详细信息，包括成型压力数据、硫化温压数据、X光图片等信息。以硫化工序为例，根据当前生产规格，硫化前扫描胎坯条码，系统验证胎坯的生产信息和质量信息，验证当前生产轮胎规格和胎坯规格的对应关系，避免用错胎坯的情况；记录轮胎的生产信息，反馈轮胎生产计划完成情况；换模具时，通过生产计划和换模计划，自动获取系统集中维护的工艺信息，并传至下位机，保证工艺执行的准确性和唯一性。
此外，轮胎条码物流管理系统在企业轮胎召回制度建设和三包理赔方面也有重要应用。
3 经济效益分析
以轮胎企业年产全钢载重子午线轮胎300万条的产量测算，轮胎全生命数据追溯系统的实施可为企业带来显著的直接经济效益。
(1)炼胶工序。计划和配方集中管理后，通过原材料校验等可提高胶料合格率5％以上；通过优化计划排产，单车周期可缩短10 s以上。年节约资金约300万元。
(2)半成品工序。通过半成品停放期、半成品调用关系等校验检查可提高半成品合格率5％以上；通过合理调度，及时掌控生产能力和库存，可提高产量5％以上。年节约资金约200万元。
(3)成型后工序。通过停放期、规格匹配等校验检查使轮胎合格率至少提高O．05％，通过三包理赔胎有效验证，把理赔胎误赔率降至1％以下。年节约资金约400万元。
(4)减少计划发放、产量数据收集和统计岗位3个以上，质量数据收集和分析统计岗位5个以上，以及减少纸张使用等，年节约资金约50万元。
4 结 语
轮胎是重要战略性物资，轮胎工业在国民经济和国防建设中占有特殊地位。随着中国汽车工业和高速公路建设事业的快速发展，对轮胎的需求激增。但中国还不是一个轮胎工业强国，仅世界轮胎三巨头公司(米其林、普利司通和固特异)在全球的市场占有率就高达60％左右。我国轮胎企业尚缺乏产业核心技术，国产轮胎档次不高，质量不稳定，缺少自主品牌。
以信息化带动工业化。青岛软控轮胎全生命数据追溯系统的架构指导思想是由点到面，即在密炼车间网络系统、半成品管理系统、轮胎条码物流管理系统等核心模块的支持下，重点解决轮胎行业MES与PCS／ERP的系统集成，从数据来源入手，搭建MES系统与其它系统的集成框架，逐步推进完成整个轮胎全生命数据追溯系统平台。轮胎全生命数据追溯系统的应用，将为我国轮胎企业的发展创造新的机遇。