普利司通利用IoT和AI實現輪胎成型自動化
2016年05月25日,普利司通宣布,利用人工智能(AI)等提高輪胎成型工序效率、并可抑制品質不均的新系統“EXAMATION”已被用于彥根工廠。該系統用于13~17英寸輪胎的成型,通過調整工序流程、獲取大量測量數據并利用這些數據進行控制、利用AI等實現成型工序自動化等手段,提高了輪胎的真圓度,并將輪胎成型工序的生產效率提高到了原來的2倍。
EXAMATION以“Bridgestone Intelligent Office(BIO)”和“Bridgestone Intelligent Device(BID)”兩項技術為基礎。BIO利用該公司的核心技術——高分子材料的材料和結構,并結合加工經驗,對設計信息及來自市場的信息等大數據進行分析。并通過仿真生成新的控制算法。BID利用該算法,根據工廠的傳感數據,通過AI自動控制生產設備(圖2)。也就是說,由傳感數據進行分析和預測,開發出算法,再檢測根據該算法加工的結果以提升算法,從而提高成型工序的生產效率和品質。
舉例來說,BIO通過分析成型時的胎面層 及帶束層等構成材料的收縮、變形,以及搬運時的拖行等對產品品質的影響度,開發出了新的控制算法。而BID則通過感測纏繞在滾軸上時構成材料的位置和張力,一邊修正一邊生產,從而提高了工序能力。具體而言,對每個輪胎都測量了2000多項品質數據及設備和生產數據,用AI控制加以優化,使真圓度(均勻度)比原來提高了15%。而原來是由工人憑經驗和直覺來修正的,BIO和BID是實現自動化不可缺少的。
“如果比作汽車自動駕駛的話,相當于3級”,該公司輪胎生產系統開發本部的三枝幸夫對EXAMATION如此評論道。他介紹說,“基本上是全自動工作,只在出現故障等系統無法應對時,人才會介入”。
大體來說,輪胎的制造工序包括利用橡膠材料制造中間材料的材料工序、組裝中間材料并利用成型機成型的成型工序、及利用加硫機加熱成型后胎坯的加硫工序構成。三枝幸夫表示說,EXAMATION的目標是通過改善“集中了所有的物質和信息來把握品質和生產效率關鍵”的成型工序,提高輪胎制造的競爭力。
不僅是成型工序的數據,材料工序中的材料數據、最終產品的均勻度數據等也要進行反饋,用于提升算法。不過,三枝幸夫指出,“雖然使用AI控制,但并非通過機械學習和深度學習自動提升算法。充分利用了以前積累的技術和經驗是該系統的特點”。
同時處理多個滾軸,生產效率提高到原來2倍
制造方法也作了調整。原來是在單一滾軸上依次纏繞材料,而EXAMATION是在多個滾軸上纏繞不同材料并組裝的“多滾軸系統”。由此,成型工序的生產效率提高到了原來2倍。獲取品質保證方面數據得過程也實現了自動化。通過采用這些高效率工序,并使過去依靠工人技能的工作實現自動化,減少了人為誤差,同時可將必要的工人數量減至1/3左右。具體目標是,“通過引進EXAMATION,使彥根工廠的生產效率到2020年提高到現在的1.4倍”(三枝)。普利司通還計劃今后在國內外的工廠推廣該系統。