橡胶工业智能制造研究报告

2012年10月我卸任中国橡胶工业协会会长时，曾出版了汇集我的论文、报告、访谈的《橡胶强国路径之求索》一书，以此作为我职业生涯的初步总结，其中已初步涉及智能制造有关概念和技术。我深深感到智能制造是传统橡胶工业转型升级、建设橡胶工业强国的金钥匙，开始对此抱有极大的兴趣，下决心继续求索下去。 
光阴荏苒，在过去的10多年中，我致力于推动橡胶工业智能制造、建设橡胶工业强国的工作，并做了大量的调查研究。2014年组织和主编了《中国橡胶工业强国发展战略研究》一书并出版，促进了橡胶工业智能制造的进展，也不断加深了对智能制造的认识。 
我大学的专业是橡胶工艺，在推动橡胶工业智能制造发展的过程中，深切体会到仅仅局限于橡胶专业知识和思维是远远不够的，所以开始学习信息化、互联网、智能制造等前沿科技。特别是疫情期间，反复学习了一系列的经典著作，包括美国杰里米?里夫金的《第三次工业革命》、德国克劳斯·施瓦布的《第四次工业革命》、美国凯文?凯利的《必然》，还有《工业4.0》《工业4.0驱动下的制造业数字化转型》《平台战略》《平台转型》等。我经常参加国家有关部门组织的关于智能制造、工业互联网等会议，领会国家关于制造业转型发展的方针政策。深深感到动工业互联网的战略决策是高瞻远瞩的，数字转型、智能升级、创新融合是建设橡胶工业强国的必由之路。同时结合橡胶工业的实际，进行了调查研究和实践，与企业家、IT专家以及橡胶工程师深入交流、探讨，并撰写了大量关于橡胶工业智能制造的研究报告，通过多种方式宣传和实践，期望加快建设橡胶工业强国的步伐。 
本书是在自己10多年对智能制造进行学习、研究、交流和实践基础上的全面总结。在本书编排过程中，删除了大部分重复的内容，但出于阐述论点的需要，仍有少量保留，敬请读者知悉。例如本书中关于“中国橡胶工业强国发展战略研究”的总述就引自2014年出版的《中国橡胶工业强国发展战略研究》，该研究具有高度的战略视角，拉开了中国橡胶工业智能制造的序幕，而且不断推动智能制造向更深、更广、更具体的方向发展，现在中国橡胶工业智能制造已经由战略转向战术纵深推进。本书列举的“十四五”重大橡胶工业智能制造项目，就具有战术性特点。 
本书第4章“MES在轮胎工业上的应用与实践”特邀青岛弯弓信息技术有限公司总经理焦清国高级工程师撰写。焦总及其团队专注“轮胎制造业智慧工厂”建设，致力于MES在轮胎工业上的应用与实践，参与了国家有关MES的标准起草，拥有多项专利，成果斐然，获奖颇多。在此感谢焦总的支持与协助。 
智能制造博大精深，我虽然一直努力学习研究，但常深感力不从心，如书中有不足之处，敬请指教。 
另外，在本书的撰写过程中，得到了中国橡胶工业协会徐文英会长、雷昌纯副会长兼秘书长的大力支持，同时杨宏辉副秘书长做了大量书稿编辑整理工作，在此表示衷心的感谢。 

范仁德            
2022年9月8日于北京  

智能制造是制造业转型升级的必然选择，是国家重大发展战略。橡胶工业推行智能制造取得了长足进展。本书用各种实际案例，从多个角度来介绍中国橡胶工业智能制造取得的成绩以及存在的不足，剖析了影响企业智能制造发展的原因，后从橡胶新材料、智能产品、智能装备、智能产线、智能车间等方面给出了中国橡胶工业智能制造的途径。本书可为广大橡胶行业企业开展数字化转型、落地智能制造场景提供具体指引，也希望对关心中国橡胶工业智能制造的企业和个人能够有所帮助。

智能制造是制造业转型升级的必然选择，是国家重大发展战略。橡胶工业推行智能制造取得了长足进展。本书用各种实际案例，从多个角度来介绍中国橡胶工业智能制造取得的成绩以及存在的不足，剖析了影响企业智能制造发展的原因，最后从橡胶新材料、智能产品、智能装备、智能产线、智能车间等方面给出了中国橡胶工业智能制造的途径。本书可为广大橡胶行业企业开展数字化转型、落地智能制造场景提供具体指引，也希望对关心中国橡胶工业智能制造的企业和个人能够有所帮助。

无

第1章  智能制造的概念及技术 001 
1.1  智能制造的定义 001 
1.1.1  国际上关于智能制造的概念 001 
1.1.2  我国关于智能制造的定义 002 
1.2  智能制造的理念 002 
1.2.1  创新理念 002 
1.2.2  精益理念 003 
1.2.3  跨界融合理念 006 
1.2.4  平台经济理念 008 
1.2.5  使用共享理念 009 
1.2.6  循环经济理念 011 
1.2.7  绿色生态理念 012 
1.2.8  人本智造理念 013 
1.2.9  弯道超车理念 013 
1.3  智能制造的系统框架 014 
1.3.1  生命周期 015 
1.3.2  系统层级 016 
1.3.3  智能特征 016 
1.4  智能制造的关键技术 016 
1.4.1  物联网 016 
1.4.2  大数据分析 017 
1.4.3  人工智能 017 
1.4.4  工业互联网 018 
1.4.5  RFID和实时定位技术 018 
1.4.6  赛博系统（CPS） 019 
1.4.7  传感器技术 020 
1.4.8  机器视觉检测技术 020 
1.4.9  区块链 020 
1.4.10  网络技术 021 
1.4.11  网络安全系统 022 
1.5  智能制造的软件系统 023 
1.5.1  研发设计类 023 
1.5.2  生产制造类 023 
1.5.3  经营管理类 024 
1.5.4  运维服务类 024 
1.6  数字化与数字经济 025 
1.6.1  数字化的概念 025 
1.6.2  数字化转型的概念和要点 026 
1.6.3  企业数字化转型的必然性 028 
1.6.4  国家关于数字化转型的政策和方针 030 
1.6.5  我国数字经济取得重要进展 031 
1.6.6  我国数字经济竞争力现状 032 
1.6.7  数字化是智能制造的基础 034 
1.6.8  数字孪生将大大提升智能制造水平 034 
1.6.9  增材制造为数字经济发展开辟了巨大空间 035 
1.7  工业互联网的发展 035 
1.7.1  工业互联网和消费互联网的区别 035 
1.7.2  发展工业互联网的思路 036 
1.7.3  工业互联网发展需要因企施策 036 
1.7.4  安全一直是工业互联网发展的重要课题 036 
1.7.5  国家重视制造业与互联网融合推进智能制造 037 
1.8  互联网平台的概念及模式 037 
1.8.1  互联网平台的概念 037 
1.8.2  互联网平台三大模式 038 
1.9  系统集成的概念及构成 039 
1.9.1  系统集成的概念 039 
1.9.2  新一代智能制造系统的构成 040 
1.10  精益生产与智能制造 041 
1.10.1  关于智能制造的不同认识 041 
1.10.2  什么是精益生产 041 
1.10.3  精益生产的发展过程 041 
1.10.4  精益生产与智能制造的关系 043 
1.11  机器人技术助力智能制造发展 045 
1.11.1  机器人是典型的智能制造技术 045 
1.11.2  国内外机器人技术的现状和发展 046 
1.11.3  机器人的种类 049 
1.12  工业元宇宙与橡胶工业智能制造 050 
1.12.1  元宇宙的进展 050 
1.12.2  工业元宇宙的定义 051 
1.12.3  工业元宇宙的本质 051 
1.12.4  工业元宇宙的核心技术 051 
1.12.5  元宇宙的基本特征 052 
1.12.6  工业元宇宙是供给侧经济的应用 052 
1.12.7  工业元宇宙是新一代工业互联网 053 
1.12.8  工业元宇宙助力智能制造全面升级 054 
1.12.9  元宇宙发展离不开高分子新材料 055 

第2章  橡胶工业推行智能制造势在必行 058 
2.1  智能制造是第四次工业革命的核心 058 
2.1.1  第三次工业革命 058 
2.1.2  德国的“工业4.0” 059 
2.1.3  第二次机器革命 059 
2.2  前沿科技推动智能制造迈向新高度 060 
2.2.1  新材料是橡胶工业发展的先导 060 
2.2.2  3D打印在橡塑方面的用途 061 
2.2.3  人工智能对橡胶工业智能制造的作用 061 
2.2.4  虚拟现实对橡胶工业智能制造的作用 061 
2.2.5  区块链对橡胶工业国内外贸易的作用 061 
2.2.6  前沿汽车科技对橡胶工业的影响 062 
2.3  “数字化”的地位 062 
2.3.1  数字化是第四次工业革命的核心 062 
2.3.2  中美贸易摩擦的核心是数字化之争 063 
2.4  智能制造与供给侧结构性改革的关系 063 
2.4.1  供给经济学理论主要观点 063 
2.4.2  智能制造与供给侧结构性改革具有天然的耦合性 063 
2.5  新冠肺炎疫情对智能制造的影响 064 
2.5.1  线上服务为代表的数字产业经济逆势增长 064 
2.5.2  智能制造在疫情期间展现出的强大生命力 065 
2.6  智能制造已经成为发达国家发展战略 065 
2.6.1  美国推行“工业互联网”等战略 065 
2.6.2  加拿大制定的1994—1998年发展战略计划 066 
2.6.3  日本1989年提出智能制造系统 066 
2.6.4  欧洲联盟技术研究与发展战略计划（ESPRIT） 066 
2.6.5  德国“工业4.0”项目 066 
2.7  我国高度重视智能制造 067 
2.7.1  从制造大国转向制造强国的根本路径 067 
2.7.2  智能制造列入国家发展规划 067 
2.7.3  智能制造有关标准 068 
2.7.4  成立相关委员会 068 
2.7.5  各省市关于智能制造的规划和政策 069 
2.8  我国智能制造取得重要进展 069 
2.8.1  供给能力不断提升 069 
2.8.2  支撑体系逐步完善 069 
2.8.3  推广应用成效明显 069 
2.9  制约企业智能制造发展的因素 069 

第3章  橡胶工业概况及智能制造进展 072 
3.1  橡胶工业技术进步概述 072 
3.1.1  橡胶原材料 072 
3.1.2  橡胶技术装备 078 
3.1.3  废橡胶循环利用 084 
3.2  橡胶工业智能制造的模式 086 
3.3  橡胶工业推行智能制造的必要性 087 
3.4  橡胶工业智能制造取得重大进展 088 
3.4.1  轮胎行业 088 
3.4.2  力车胎行业 089 
3.4.3  非轮胎橡胶制品行业 090 
3.4.4  胶鞋行业 090 
3.4.5  废橡胶综合利用行业 091 
3.4.6  橡胶机械、模具行业 091 
3.4.7  橡胶助剂行业 092 
3.4.8  炭黑行业 093 
3.4.9  乳胶制品行业 093 
3.5  我国橡胶工业智能制造存在的问题 093 
3.5.1  缺乏专业的智能制造整体解决方案 094 
3.5.2  缺乏轮胎智能制造信息管理系统 094 
3.5.3  新技术在轮胎智能制造的应用滞后 096 
3.5.4  用户对智能轮胎需求迫切 096 
3.5.5  生产流程再造难度较大、成本较高 097 
3.5.6  工业化与信息化的融合程度低 097 
3.5.7  MES发展处于起步阶段 097 

第4章  MES在轮胎工业上的应用与实践 141 
4.1  MES的概念 141 
4.2  MES的发展史 141 
4.3  MES在智能制造中的关键作用 142 
4.4  轮胎工业制造特点 143 
4.5  轮胎工厂MES设计与架构 144 
4.5.1  MES管理思想与要素 144 
4.5.2  轮胎工厂MES设计介绍 145 
4.5.3  轮胎工厂MES架构说明 145 
4.6  轮胎工厂MES主要功能模块 147 
4.6.1  基础数据管理 148 
4.6.2  生产订单管理 150 
4.6.3  作业调度管理 157 
4.6.4  质量管理 159 
4.6.5  工艺管理 162 
4.6.6  物料管理 164 
4.6.7  库存管理 168 
4.6.8  物流调度管理 171 
4.6.9  发货管理 174 
4.6.10  设备管理 176 
4.6.11  工艺工装管理 180 
4.6.12  绩效管理 182 
4.6.13  能源管理 184 
4.7  轮胎工厂MES的实践应用 186 
4.7.1  原材料管理工序的MES场景应用 186 
4.7.2  密炼工序的MES场景应用 190 
4.7.3  半部件工序的MES场景应用 194 
4.7.4  成型工序的MES场景应用 196 
4.7.5  硫化工序的MES场景应用 199 
4.7.6  成品胎质检工序的MES场景应用 202 
4.7.7  成品胎仓储工序的MES场景应用 204 
4.8  MES为轮胎企业带来的改善与收益 206 
4.8.1  生产效益分析 206 
4.8.2  节能降耗 207 
4.8.3  设备管理 207 
4.8.4  质量管理 208 
4.8.5  售后服务收益 208 
4.8.6  管理提升 209 
4.9  MES在轮胎企业应用的案例分析 209 
4.9.1  项目概述 209 
4.9.2  项目特性 209 
4.9.3  项目应用方案 210 
4.9.4  数据中心应用方案 219 
4.9.5  网络应用方案 224 
4.9.6  系统集成 228 
4.9.7  实施过程规范 230 

第5章  橡胶工业智能制造的方向、路径及措施 232 
5.1  实施“双碳”目标，建设橡胶工业强国 232 
5.1.1  “双碳”目标的提出 232 
5.1.2  实现“双碳”目标的路径 232 
5.1.3  我国碳排放现状 233 
5.1.4  橡胶加工行业碳排放和碳足迹 233 
5.1.5  橡胶工业实施“双碳”目标方向 233 
5.2  橡胶工业智能制造的路径 234 
5.2.1  橡胶新材料 234 
5.2.2  智能产品 248 
5.2.3  智能装备 256 
5.2.4  智能生产线 259 
5.2.5  智能车间 260 
5.2.6  智能工厂 260 
5.2.7  精益生产 262 
5.2.8  科研开发 264 
5.2.9  质量管控（现场） 265 
5.2.10  远程运维 265 
5.2.11  物流仓储 266 
5.2.12  3D打印 267 
5.2.13  智能决策 269 
5.2.14  营销服务 270 
5.2.15  绿色制造 270 
5.2.16  网络平台 273 
5.2.17  资源共享 274 
5.2.18  论坛展会 274 
5.3  橡胶工业智能制造的措施 275 
5.3.1  建立橡胶工业智能制造标准体系 275 
5.3.2  完善橡胶工业创新体制 275 
5.3.3  推行现代企业模式 275 
5.3.4  充分利用金融资本，助力橡胶工业智能制造 276 
5.3.5  大力推动重点领域突破发展 276 
5.3.6  “十四五”重大智能制造项目 278 
5.3.7  战略支撑与保障 286 

缩略语 288 

参考文献 292 

智能制造是制造业转型升级的必然选择，是国家重大发展战略。橡胶工业推行智能制造取得了长足进展。本书用各种实际案例，从多个角度来介绍中国橡胶工业智能制造取得的成绩以及存在的不足，剖析了影响企业智能制造发展的原因，后从橡胶新材料、智能产品、智能装备、智能产线、智能车间等方面给出了中国橡胶工业智能制造的途径。本书可为广大橡胶行业企业开展数字化转型、落地智能制造场景提供具体指引，也希望对关心中国橡胶工业智能制造的企业和个人能够有所帮助。

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