在汽車工業(yè)高速發(fā)展的背景下，作為汽車工業(yè)關鍵部件的輪胎生產廠商也隨之迎來了難得的發(fā)展機遇和激烈的競爭挑戰(zhàn)。為了適應龐大的汽車消費市場需求，從事輪胎生產的企業(yè)和研究機構正在進行著包括技術上和管理上的大量投資和革新：在保證產量的同時，狠抓輪胎生產質量，如重點強化貫徹TS16949體系，并逐步引入CAD、CAE、CAM、PDM、MES以及ERP等信息化工具來進行產品研發(fā)、設計、工藝和制造過程的管理，努力提高產品質量，以增加企業(yè)的市場競爭能力。本文將從輪胎產品特點分析入手，針對國內某大型汽車輪胎制造企業(yè)對輪胎產品研發(fā)管理的需求，提供一套輪胎產品研發(fā)管理應用模式，一方面優(yōu)化現(xiàn)有TS16949體系，規(guī)范企業(yè)研發(fā)管理工作，提高研發(fā)管理效率；另一方面，為后續(xù)MES系統(tǒng)過程管理提供了源頭數(shù)據(jù)，為MES系統(tǒng)全面應用奠定堅實的基礎。

一、輪胎產品特點

    從輪胎產品所適用的車型來看，可以分為工程車輪胎、貨車輪胎以及轎車輪胎等，每類產品隨著參數(shù)的變化衍生出不同的小類，通過系列化方式進行管理，而且不同類型的產品對于舒適度、安全性等有不同的側重要求，如：轎車輪胎更看重舒適度和安全性方面，因此對于制造工藝方法也就提出很高的要求；工程車和貨車輪胎重點強調安全性方面的要求，因此制造工藝方面要更多考慮輪胎的耐磨、承重等。從輪胎產品結構來看，可以分為普通斜交輪胎和子午線輪胎。普通斜交輪胎為有內胎的普通斜交輪胎的構造，斜交輪胎主要由胎面、簾布層、緩沖層和胎圈組成。普通斜交輪胎的簾布層和緩/中層各相鄰層簾線交叉，且與胎面中心線呈小于90°角排列。子午線輪胎的簾布層與胎面中心線呈90°角或接近90°角排列，與簾布層輪胎的子午斷面一致，由于簾布層的這種排列特點，使子午線輪胎簾布層數(shù)比普通斜交輪胎可減少約40%—50%。子午線輪胎產品生產過程中主要采取大規(guī)模批量生產模式，既有離散制造過程特點，又有流程制造過程特點，煉膠過程與結構生產過程分開進行，對車間制造過程要求很高，因此需要從原材料（包括橡膠、原料和簾線等）入廠加工，到形成半制品（包括鋼絲圈、胎肩膠和膠簾布等），到最終輪胎成品等過程的跟蹤，研發(fā)部門都需要按照輪胎生產過程進行整體規(guī)劃，包括結構、硫化工藝和配方等過程。

二、產品研發(fā)管理信息系統(tǒng)應用模式

    輪胎產品研發(fā)過程遵循TS16949管理體系，研發(fā)部門按階段進行產品設計工作，從產品策劃、方案設計和試驗等過程進行跟蹤。通過多年的產品研發(fā)實踐，本企業(yè)形成了一套針對子午線輪胎產品有效的研發(fā)管理應用模式，將多年積累的產品研發(fā)知識融入到研發(fā)管理信息系統(tǒng)中，借助于信息系統(tǒng)標準規(guī)范的管理模式，主要從輪胎結構設計模板化管理應用模式、按系列管理的生胎BOM實例化管理應用模式、半制品管理應用模式、配方管理應用模式和施工表管理應用模式等方面進行了研究，形成了相應的解決方案，結合PLM系統(tǒng)支持企業(yè)輪胎產品研發(fā)業(yè)務管理，為MES系統(tǒng)提供了源頭數(shù)據(jù)。圖1所示為備信息系統(tǒng)間業(yè)務數(shù)據(jù)流轉示意。

圖1 信息系統(tǒng)間業(yè)務數(shù)據(jù)流轉圖

    1.輪胎結構設計模板化管理應用模式

    對于子午線輪胎產品來說，從產品結構構成來看，第一層大部分是由半成品物料構成的復合件，第二層一般包括原材料和通過擠壓成型的半成品，第三層為原材料，圖2所示為輪胎產品結構部分構成示意，結構構成能夠表達出各型輪胎產品通用結構管理模式。可以借助機械產品結構的管理模式，通過BOM結構樹來管理。

圖2 輪胎產品結構部分構成示意圖

    每種輪胎產品隨生產制造方式不同，結構構成也會有差異，結構中半制品用量也會有差異，而每種產品所用半制品用量由相應的公式計算得到，因此通過上述結構構成圖可在PLM系統(tǒng)中轉換成模板化的BOM結構。

    2.按系列的生胎BOM實例化管理應用模式

    新產品設計任務到達時，研發(fā)人員可以選擇一種事先定義好的模板快速生成實例化結構樹，從PLM系統(tǒng)中為結構樹中的節(jié)點選擇相應的半制品（事先根據(jù)企業(yè)生產需要跟蹤管理的內容已整理完畢）物料。PLM系統(tǒng)能夠根據(jù)模板號自動調用相應公式，并快速計算出輪胎重量以及結構樹中所用半制品用量（圖3）。

圖3 生胎BOM實例化后結構示意圖

    3.半制品管理應用模式

    按照企業(yè)標準化生產作業(yè)管理模式，對于產品生產過程需要跟蹤的內容已經(jīng)非常清楚，可以將事先整理好的半制品物料數(shù)據(jù)，全部初始化到PLM系統(tǒng)中，形成半制品庫，后續(xù)需要新增時，由專職人員負責。半制品描述信息中除了本身信息外，還需要增加對子件的描述信息，這些信息分別由相應的關鍵屬性構成。

    PLM系統(tǒng)根據(jù)模板實例化BOM結構后，研發(fā)人員即可從半制品庫中選擇相應的半制品填寫到結構樹上的相應節(jié)點上，同時再指定所需半制品裁切參數(shù)（如裁切長度）后，PLM系統(tǒng)能夠根據(jù)對應的公式自動計算出用量。

    4.施工表管理應用模式

    針對每種類型輪胎產品，形成了對應不同結構的模板，根據(jù)模板生成了實例化的結構數(shù)據(jù)，作為后續(xù)指導生產過程的源頭數(shù)據(jù)，一方面可以將數(shù)據(jù)傳遞給MES系統(tǒng)，供MES系統(tǒng)排產，另一方面需要為現(xiàn)場操作人員提供施工指導書。如何充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)生成施工指導書成為后續(xù)應用的重點，根據(jù)格式要求，形成施工表和半制品施工表模板，每種產品BOM結構完成后，調用模板自動生成施工表。

    5.配方管理應用模式

    如何將天然膠加工成輪胎產品各部分所需的膠料，同時還需要滿足輪胎整體性能的要求?這就屬于輪胎設計工作中配方設計管理內容，配方管理涉及到基礎配方和生產配方，研發(fā)人員首先進行基礎配方設計，將基礎配方按照工藝要求分成多段，此時的配方與設備無關，重要參數(shù)為PHR，每段由相應的原材料構成，基礎配方結構樹如圖4所示。

圖4 基礎配方結構示意圖

    當基礎配方設計完成后，需要指定到相應設備上進行生產，此時需根據(jù)設備容量的不同，相應變化計算系數(shù)：直接從基礎配方轉換成面向具體設備的生產配方，對應的PHR值乘以計算系數(shù)（滿足某臺設備所需的原材料重量），同時相應的原材料誤差范圍也能根據(jù)規(guī)則自動計算出來。

三、應用效果

    對于輪胎產品行業(yè)的特殊性，兼具有離散制造和流程制造的特點，需要從產品研發(fā)階段就要考慮到制造過程要求，才能設計出符合輪胎產品研發(fā)管理信息系統(tǒng)的應用模式。通過對產品特點分析，結合企業(yè)研發(fā)管理模式，圍繞著產品研發(fā)重點業(yè)務管理需求，形成了輪胎產品結構管理、半制品管理、配方結構管理方案，并得到了實際應用，目前企業(yè)產品已歸納梳理形成90余種輪胎產品結構模板、2000余種半制品物料及90余種計算公式模板，全面涵蓋公司當前及未來幾年的產品規(guī)劃內容。通過這些模板設計生成了1000余種產品系列規(guī)格及100余種配方。企業(yè)指導現(xiàn)場生產的施工表全部通過PLM系統(tǒng)輸出，同時通過接口向MES系統(tǒng)傳遞相應數(shù)據(jù)，大大提高了企業(yè)產品研發(fā)業(yè)務管理效率。

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本文標題：輪胎產品研發(fā)管理信息系統(tǒng)應用模式研究

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