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橡膠行業PLM解決方案

   杭州橡膠總廠,始建于1958年,至今已有40余年歷史。橡膠公司是目前中國最大的輪胎生產企業,在中國企業500強名單中,公司榮列第320位,中國制造業名列第163位。


    在世界輪胎企業排名中位列第10名。公司主要生產各種規格的子午線輪胎、載重輪胎、轎車輪胎、工業輪胎、農業輪胎、摩托車胎、自行車胎、手推車胎、橡膠履帶、膠管和橡膠雜件等14大系列2230多個品種規格的產品。

    目前已形成年產4600萬套一千多個品種規格汽車輪胎的生產能力,其中包括年產1300萬套全鋼子午線輪胎,2800萬套轎車子午線輪胎,500萬套斜交輪胎。

    此外,還生產了8500萬套自行車胎和電動車胎,1500萬套摩托車胎,20萬條橡膠履帶。朝陽公司作為公司全資子公司,主要生產卡客車輪胎和工業工程輪胎等產品,輪胎技術和生產能力在中國處于領先地位。

    公司作為國內最大全鋼輪胎生產企業,產品和管理上都具有自己的特點。公司最核心的是輪胎產品成型的材料結構、硫化工藝和膠料的配方管理、配方工藝管理。

    目前,公司推行企業資源管理系統ERP,在研發設計部門實現成型施工表、硫化工藝及產品設計技術文件管理和相關業務流程管理,正在推行煉膠生產制造信息系統MES。

    根據朝陽公司產品特點、生產技術的精確配方和精益生產的要求,結合生產制造系統需求,在配方及工藝設計過程中推行配方數據結構化管理,實現配方數據結構、原材料和工藝管理。


 



一、成型施工數據管理
    公司研發設計人員經過歷年開發設計的積累,在EXCEL中已經開發出一套比較實用的系統。實現成型施工結構數據管理,若在PLM系統中重做這部分,從應用的效果和習慣都很難替換原有EXCEL系統,而該系統的缺點是沒有數據結構和無法實現后續業務流程管理。因此在此系統基礎上PLM系統改用集成和協同這個EXCEL系統。

主要工作為
1)從EXCEL系統中提出成型數據導入PLM系統,在plm系統中管理成型結構數據和硫化工藝信息,同時給ERP、MES系統數據;

2)在PLM系統中審核EXCEL導入的施工表。

BOM

圖1 規格BOM清單

 



二、配方管理
    對于輪胎產品數據管理包括:配方管理、硫化管理、壓延管理、成型管理等。膠料配方作為輪胎產品命脈,在輪胎產品的性能和品質及各膠料的配方數據起著至關重要的作用。

    在配方設計過程中,一方面要滿足產品技術條件和高品質的要求;另一方面要結合企業生產現場的生產設備、生產工藝的特點。從PLM系統管理角度分為配方BOM管理、配方工藝管理、設備管理等。用信息化技術手段作為輔助,以技術為中心、兼顧生產,相應考慮技術與經濟相結合。

以下將介紹在TiPLM平臺中配方BOM結構、配方工藝管理原理及應用效果。以配方業務為示例:

2.1 配方模型構構建
    構建配方結構中的最小單元稱為原材料,因此在構建PLM系統模型的時侯,需細分物料的分類,并進行管理。在配方實施PLM之前,膠料配方在企業中用配方表單的方式管理各種原材料的配比,如圖2所示,在實際生產過程中的各中間件,將作為煉膠過程中的產物作為下一段煉膠的原材料,因此在PLM中抽象出膠段這一物料進行管理。

    在做煉膠配方時,根據材料之間的配比構建配方,此時主要考慮的是原料的配比,不同原材料組合所搭建的配方BOM叫基本配方。

圖2 配方結構示意圖 圖3 數據分類管理


    因此,在滿足設計要求,結合公司保密需求與后續MES系統生產需要,要在PLM平臺上實現配方業務管理,必須滿足:
    1、建立配方原材料分類管理,整理出各類原材料的描述屬性信息,如圖3所示;
   
    2、抽象出膠段及配方物料,整理滿足管理要求的屬性信息;

    3、配方物料僅配方設計工程師可見,配方中的結構和原材料的配比僅對少部分人員可見;

    4、滿足PLM與MES系統配方數據集成,以實現配方數據結構及工藝參數直接到達生產設備。

    完成系統模型定制后,配方設計人員在系統中構建配方BOM結構,如下圖所示。結合實際業務場景應用在系統中綁定業務流程,實現配方BOM結構在系統中審簽。

圖4 配方結構化數據


2.2 構建統一的原材料庫
    原材料的基礎信息的準確、有效是企業推行信息化成功的基礎。實施PLM過程中,企業已經在ERP和MES系統中已經形成自身獨有的原材料信息,通過整理企業現有各系統中的原材料,由技術、信息、生產等部門共同整理現有的編碼規則,形成了完善的編碼規則。

    統一舊原材料編碼,新編碼通過TiPLM系統申請生成,確保原材料編碼的有效性和唯一性。同時,編碼的新增和更改權限由專人維護,有效控制了數據源頭。


2.3 配方工藝管理
    上述所說的基礎配方是不能直接用于生產的。因為就算煉同一種膠料時,在不同的機臺設備、工藝,它們投料量是不一樣的。也就是基本配方、生產配方是一對多的關系,如圖5所示。

圖5 基礎配方對應關系圖


    同一配方中,各膠段均也存在不同機臺設備生產的情況,此時配方工程師若在系統中根據各膠段在不同設備中搭建各生產配方,工作量巨大,鑒于后續生產制造系統將根據不同設備管理各生產數據,同時配方設計工程師可給定各設備原材料的投料系數,通過業務討論和軟件的平臺開發,我們實現了一個較完整的業務解決方案:從基礎配方生成生產配方直到生產工藝。從而解決了配方的關系數據管理和效率管理兩大難題。
 

圖6 膠段與機臺對應關系圖
 

    通過與生產制造系統數據集成,從中間庫獲取設備清單信息,并維護設備原材料投料系數。當基礎配方工程師完成基礎配方BOM搭建后,在基礎配方BOM上直接創建各膠段對應的加工機臺設備,系統根據基礎配方原材料信息、結構信息及機臺系數自動計算。展開不同的機臺,直接維護工藝信息,如圖7所示。

圖7 機臺工藝信息



2.4天然膠快速配置管理
    天然膠是膠料配方中不可或缺的基礎原料,而在生產過程中可能因為庫存、設計替換或其他原因需由其他一種或多種原材料混搭來替代,按照設計要求由配方設計師變更基礎配方BOM結構后重新將配方BOM結構及天然膠用量傳遞給生產制造系統。根據業務調研發現這種變更情況很頻繁,且每次變更涉及到現場生產的數百個膠料配方。

    為了解決變更頻繁且數量較大這一難題。結合現有天然膠一覽表管理業務,配方設計工程師在設計配方時選用特定的天然膠,給定天然膠再改配方的配比用量。

    然后在技術處由專人每天根據生產情況編制天然膠一覽表,指定各膠料在生產過程中投放哪種具體的天然膠;若是由多膠混搭的方式,還需要明確指明各機臺的混搭比例,如下圖所示。

圖8 配方設計

    將此數據通過數據集成接口導入到MES系統,生產現場根據此信息來管理不同膠料的天然膠投放。

    結束語:
    通過PLM系統平臺對業務的梳理支撐。大大簡化配方設計到生產過程的管理。同時實現配方數據結構化管理。再與生產制造系統MES集成,直接把相關配方結構數據、原材料用量、投料機臺系數和生產工藝導入MES系統。工藝參數直接控制設備, 真正實現了設計、工藝、生成一體化。

 

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