自动化设备在轮胎生产中的应用与发展研究

肖 嵩

（佳通轮胎中国研发中心，合肥 230601）

在生产轮胎的过程中，自动化技术在效率提升、质量控制、数据收集、大数据运算等方面均起到了关键作用。随着国内高端制造业的蓬勃发展，自动化设备在我国轮胎生产行业的应用前景极为广阔。2021年，全球轮胎34强排行榜中国企业占据12席。从行业发展的角度来看，需要各部门重视自动化设备的生产与应用，将自动化设备作为轮胎生产的重要设备及智能化节点，才能够促进企业的良好发展。

1 自动化设备在轮胎生产中的主要作用

1.1 保证轮胎的性能及质量要求

质量是企业的生命，也是产品的灵魂之一。相比传统的手工作业方式，自动化设备的应用，在产品和零件的精细化、标准化方面起到了突出的作用。随着汽车工业的不断发展和市场需求的不断变化，各种行业法规层出不穷，轮胎产品已经不再只满足于单一的安全性功能，也在随着客户的需求不断发生变化，从而使轮胎产品在耐用的同时，也更加倾向于舒适、静音等个性化需求。因此，在轮胎产品的设计过程中，出现了各种新设计、新材料、新工艺要求，这在导致人为的不可控因素大大增加的同时，也会使传统的人工作业方式无法切实满足行业的需求和产品的需求。自动化设备能够以机械手、程序、控制单元模块化等方式实现工艺过程的灵活控制，从而使生产过程的稳定性更好，不仅易于管理，且产品的质量稳定性及合格率也相对较高。

1.2 提升轮胎生产效率

如何使轮胎产品在第一时间迅速、有效地满足市场和客户的需求，一直是摆在各个轮胎企业面前的难题。传统的人工手动或者半自动设备的生产效率较为低下，单位生产的成本较高，无法满足现代企业高效率的生产需求。若在轮胎生产过程中充分发挥自动化设备的作用，如改造或引入各工序的自动化设备，同时规划或建设各工序的自动化物流系统，依靠互联网技术设计和实施相关的规则及程序，不仅能提高各工序单位时间内的生产效率，而且能使各工序有序生产、精密配合，从而达到提升轮胎整体生产效率的目的。

1.3 提升轮胎装备制造业整体水平

相关轮胎设备的销售、开发及制造在过去都是国外品牌占据主要的市场份额，但在我国鼓励创新和“中国制造2025”的大环境下，依托我国轮胎制造企业对于实施自动化的迫切需求和相关政策的支持，我国的轮胎设备制造企业得到了快速发展。设备供应商只有积极学习、消化国内外先进技术，主动探索和研发自动化轮胎生产设备，同时研究和开发自动化物流系统和软件控制系统，才能够提升我国轮胎装备制造业的水平，而且这对于突破依赖国外发达国家技术的壁垒也具有有重要的现实意义[1]。

2 自动化设备在轮胎生产中的应用状况

2.1 自动化设备在轮胎成型过程中的应用

轮胎成型工序是将轮胎的各种部件进行组合装配的工序，其组装的准确与否，直接决定了成品轮胎的质量，且组装的效率也会直接影响到生产效率。目前，国际、国内的装备制造商都推出了各种全自动一次法轮胎成型机，主要功能涵盖了自动上料、自动定长裁切、自动校正对中、自动装配以及自动卸胎等，轮胎生产过程如图1所示。与原有的人工或者半自动成型机相比，这种设备部件尺寸的准确性大大提高，且部件定位精度也能得到自动校正和控制，从而提高了成品轮胎的均匀性指标，保证了轮胎质量的稳定性，降低了作业人员的劳动强度。与传统的二次法轮胎成型机相比，这种设备单位时间产出效率提升了50%以上，充分体现了自动化设备的重要作用和优势[2]。

图1 自动化设备轮胎生产过程

2.2 自动化设备在流水生产过程中的应用

自动化设备在流水线生产的过程中有着极为重要的作用，常用轮胎自动化生产设备如图2所示。目前，流水线已经成为我国工业行业中极为重要的工作标准流程，这种工作方式不仅提升了轮胎生产的效率，而且充分保障了轮胎生产的质量。在流水线作业过程中，自动化设备不仅可以充分保障流水线作业整体的标准效率，提升流水线作业的生产速度，而且能在降低流水线生产成本的同时切实满足生产需求。因此，目前在轮胎生产行业中，流水线作业中充分应用了相应的自动化设备，如自动化物流小车、硫化工序自动化胎胚运输系统、全自动轮胎堆垛系统以及自动仓库等，充分提升了生产线的运转效率。

图2 轮胎自动化生产设备

3 自动化设备在轮胎生产中的发展研究

3.1 自动化设备朝向智能化发展

智能化将会是未来充分提升轮胎生产过程中自动化设备应用率的发展方向之一。智能化是指通过自动化设备收集数据，结合信息化的数据处理，经过企业智库的加工，最后通过数据流将信息反馈到自动化设备接收指令并执行，使自动化设备变为数剧的收集者和数据的执行者，从而使自动化设备变得更加智能。这种生产模式将会成为数字化制造、智能化执行的首选方式，为我国轮胎生产行业的发展提供技术基础。

3.2 自动化设备朝向模块化发展

目前，在轮胎生产行业的发展过程中，为了保障轮胎生产的效率与质量，模块化生产模式逐渐成了行业中的主要选择。模块化的生产模式不仅可以提升轮胎生产的效率与质量，还能充分提升工作效能。因此，要在模块化生产的基础上对保障轮胎生产的自动化设备进行改进。在改进过程中，要保障模块化生产模式与设备的充分结合，从而将模块化生产模式变得更加完善。轮胎生产中的自动化设备向模块化发展，是发展过程中及其关键的一步，对于未来的轮胎生产行业极具现实意义[3-4]。

3.3 自动化设备朝向绿色化发展

在轮胎生产自动化设备未来的发展过程中，自动化设备要向着绿色、高速、高效能化方向发展，只有这样才能满足日益增长的轮胎消费需求，使国内的装备制造企业得到长远发展[5]。这不仅是轮胎行业未来发展的需要，也是国家可持续发展的政策理念。

4 现代轮胎生产技术的要求

4.1 保证输入和输出准确及时

实现轮胎生产的自动化，首先要确保输入和输出系统的准确。在整个轮胎生产线上，对于输入原料来说，最重要的是建立具备立体化、便捷式的仓储空间，以便于为生产过程提供基础。轮胎生产是一个相对复杂的过程，要经过许多道工序和环节，才能生产出成品轮胎。在生产加工的众多环节中，要做到妥善存放产出的半成品，就需要具备立体的仓库，而且产品生产成型后，最后的输出环节一样需要立体仓库。因此，在整个轮胎生产环节中，无论是原料输入，还是成品输出，亦或是中间环节的生产过程，为成品或半成品提供储备场所都是非常必要的。

4.2 保证生产过程中所有环节的完善

在轮胎的生产加工过程中，确保轮胎生产过程中输入和输出的准确仅仅是生产过程的第一步，除此之外，还需要完善单机、机组以及联动线之间的自动化搬运系统。这是因为，轮胎的自动化生产过程是一个连续的、环环相扣的生产过程，无论是哪一个环节出现了问题，都会对接下来的生产环节造成影响，甚至会影响到最终成品的生产。例如：如果胶片的输出系统出现了问题，就会影响到之后半成品的生产和运输，而且这种影响将扩展到整个生产环节和运输环节。因此，在确保产品输入和输出的同时，确保轮胎生产过程中所有环节的完善，才能保证生产过程的顺利进行。

4.3 完善和提升各环节内部的自动化水平

在确保轮胎生产的各个环节能够顺利进行之后，还要完善和提升每个生产环节内部的自动化水平。在轮胎生产过程中，是各个环节相互联系、紧密配合才构成了整个生产过程，而在各环节内部，各自的具体生产运行项目都要实现自动化，如针对原材料处理的项目、各种材料的投放以及生产成品的自动化包装等，并且自动化的水平要能够达到一定的标准，这样才能保证各个环节科学有效地进行，实现生产环节的协调高效生产。

4.4 保证生产自动化过程的连续性

除了上述几点要求外，轮胎生产半成品和胎坯的存放问题也会影响生产的自动化水平。一般情况下，生产出来的半成品和胎胚需要存放一定的时间，才能够投入到下一阶段的生产。这除了要耗费一定的时间以外，还需要有相应的存放空间要求。因为半成品和胎胚的存放会降低生产过程的连续性，进而影响到轮胎生产的自动化水平，因此，要全面提升轮胎生产的自动化水平，就要解决轮胎半成品和胎坯的存放问题。

5 结语

自动化设备在我国轮胎行业的应用，不仅能够进一步提升轮胎产品的质量以及生产效率，还能进一步结合新的轮胎生产工艺及技术，使轮胎制造行业更有效、更直接地成为未来智能化工厂的管理节点。同时，轮胎自动化设备的发展与应用需求也将对我国高端装备制造业起到促进的作用，这对我国从轮胎制造大国走向轮胎制造强国有着重要意义。