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1、二项目详细内容2.1.2.1.项目意义与必要性项目意义与必要性随着我国汽车行业发展的突飞猛进，橡胶行业特别是橡胶轮胎行业也紧跟着发展潮流。从 2004 年开始，我国就成为了世界第一轮胎生产大国，中国成为了名副其实的世界轮胎工厂。我国虽然成为了轮胎生产大国，但却不是生产强国。目前，国内轮胎轮胎企业数量众多，但行业整体发展集中度低，大部分企业因为没有掌握自主知识产权的核心技术，从而更多的注重低端轮胎产品的生产制造，对高附加值产品的投入明显不足。轮胎生产企业的自动化程度低，在密炼、挤出、成型、硫化等关键工序的控制方面仍比较薄弱，存在产品质量波动过大、产品质量难以维持在较高水平。2012 年 11 月
2、 1 日，欧盟的轮胎标签法正式实施，美国、日本等过也出台了相应的质量强制法规。轮胎标签法对轮胎的技术、质量、性能、安全等方面提出了更高的准入要求。轮胎三巨头（米其林、普利斯通、固特异公司）凭借自身的技术实力在轮胎的节能、安全性、质量、专用性方面走在了其他企业的前面，利用大量的技术创新使得轮胎生产向全自动化、智能化方向发展。凭借各项优势，这三家企业在轮胎行业的份额超过了 50%。而所有中国轮胎生产企业所占的份额才 15%左右。中国的名族企业要做大做强，必须要加快生产系统的更新换代，进行自动化的升级改造。邳州轮胎项目是立足于中国国情、立足于中国轮胎行业的发展需要的。通过产学研结合的方式，在了解企业
3、的轮胎生产过程与原理的基础上，对企业现有的比较陈旧的生产线进行自动化、智能化改造。使得整个生产系统能够在较高的自动化水平下，高精度高质量的完成轮胎一系列的生产任务，使得整个国内的轮胎产业结构升级，能在占据整个轮胎产业链的上有，提高整个国内轮胎制造行业的国际竞争力。通过自主创新的方式攻克轮胎生产工程中的核心技术难题，自主设计轮胎的自动化生产线，并获得相关的一系列专利。打破国际大公司在核心技术与相关知识产权的封锁。使得中国不仅是轮胎生产大国，而且成为轮胎生产强国。2.2.2.2.项目的技术基础项目的技术基础整个创新团队是由国家“计划”首批入选者，国家特聘专家宋永端教授领导，由国内知名学者刘立志、周
4、惠兴、郭早阳、刘力、吴友平为团队核心成员而组建的一支有极强的科研创新实力的团队。作为团队领军人物的宋永端教授，是国家“计划”首批入选者，国家特聘专家，计划“工程与材料”专委会副主任，2009-2010 年教育部优秀创新团队核心成员(排名第 1)。宋永端教授在系统建模与控制领域有丰富的基础理论研究和应用研究经历，在国际期刊及权威学术会议上发表了 170 多篇论文(其中大部分为第一作者或通讯作者)。作为项目主持人，承接过包括美国国家自然科学基金，美国国家宇航局(NASA)及美国能源部可再生能源实验室等资助的科研项目，并作为美国国家航空研究院(National Institute of Aerosp
5、ace)六名特聘教授之一，全面负责该院协调控制系统中心的研究工作(2005-2008)，在主持科研项目方面积累了丰富的实践经验。前期工作中，申请人长期从事复杂系统建模及控制理论研究，在新能源特别是风电系统，风光互补系统方面有大量前期研究和积累，在美国能源部再生能源国家实验室资助下，连续多年从事新能源（风力发电）系统的基础理论及应用研究，并取得系列重要成果。刘立志教授是国家“计划”入选者，高分子材料领域国际知名的优秀专家、学者，拥有二十多年高分子材料结构与各种性能之间关系的研究经验，具有坚实的高分子科学基础，对诸多工业上重要的高分子材料都有很深的研究。主要研究方向为聚烯烃纳米复合材料、聚氨酯、聚
6、已烯烃及异戊二烯复合材料的研究等。 拥有十年陶氏化学公司（美国最大的化学公司）各种高分子材料经验、美国 Argonne 国家试验室-先进光子源(陶氏化学-西北大学-杜邦联合同步辐射专线)研究高分子结构性能关系的经验。领导和参与过的研发经费在 50 万美元以上的项目 20 多项：PVF2/PBA 双结晶组分共混体系的相容性和结晶行为研究（美国国家科学基金项目） 、高性能可生物降解的聚乳酸(PLA)纤维的研制（陶氏公司研发项目） 、高分子/粘土纳米复合材料的研发（陶氏公司研发项目）等。研发新材料专利 7 项，其中国际专利 4 项，美国专利 3 项。另外，正在申报中的国际和美国专利 1 项。周惠兴教
7、授是国家计划专家。组建有郑州市直线电机及精密运动控制工程研究中心及微纳科技高校直驱技术联合实验室和精密运动控制研究中心。获得郑州市专业技术拔尖人才和科技创新骨干人才荣誉称号。 1996 年平面度（平板）测量的平差处理及其计算机实现，获得省教委三等奖；1998 年基于大行程微进给机构的智能化中凸变椭圆活塞数控车床，获国家教育委员会科技进步奖；2003 年 To develop piezo technology for commercial vehicle applications，获英国 TCS 杰出项目奖； 2003 年 Linear piezo-actuator and its applic
8、ations，获 ICFDM 2002 最佳论文奖；2007 年 U 型稀土永磁无铁芯直线伺服电机获科学技术成果鉴定证书。郭早阳教授由于其在复合材料力学等方面的出色工作，于 2010年 6 月被英国纽卡斯尔大学破格聘用为 Reader，于 2011 年 11 月被重庆大学引进到工程力学系任教授、博导，2012 年入选中组部第二批“青年计划” 。郭教授长期从事固体力学与材料领域的研究工作，先后主持或参与了 10 多项国内外纵向课题，发表/录用 SCI 英文杂志文章 30 多篇，SCI 引用 180 多次，单篇 SCI 他引最高 30 多次。参加了多个国际会议，并作大会邀请报告 3 次，受邀在 1
9、5 个以上国内外著名大学作学术报告，为 10 多个国家杂志的审稿人，是英国 EPSRC 和格鲁吉亚自然科学基金的评审专家。有深厚的数学力学功底，擅长使用合适的数学工具来解决固体力学与材料领域的难题，在对复合材料在各种尺度下的力学建模与分析、微观结构与宏观性能的关系、非线性计算力学、反问题研究等领域有较系统深入的研究。近年来对有限变形复合材料力学尤其是纤维增强的各向异性复合材料在限变形情况下的纤维-基体相互作用的研究取得了一系列的开创性成果。刘力博士从 2005 年以来任北京化工大学先进弹性体研究中心主任，主要从事弹性体耐腐蚀功能材料和弹性体特种材料的研究。作为负责人承担国家自然科学基金 2 项
10、，十五科技攻关项目 1 项，北京市自然科学基金 1 项，863 计划 2 项，霍英东基金优选课题 1 项，国家星火计划 1 项，国防军工项目 4 项等。在 Advanced Functional Materials，Macromolecular Rapid Communication 等国内外期刊上发表文章 100 篇，其中 SCI 收录 30 篇。论著 1 部，专利 10 项。2003 年获选北京市科技新星；2005 年获北京市科技进步二等奖；2005 年获霍英东青年教师基金优选资助 2 万美元；2006 年获选教育部新世纪人才支持计划； 2006、2009 年度获中国石油和化学工业协会科技
11、进步一等奖。整个创新核心团队囊括了自动控制学科、复合材料力学、材料科学的国内顶尖专家学者。他们之前都在自己所研究的相关领域进行了大量了研究工作，对邳州轮胎项目有很大的支撑作用。例如，刘立志、刘力、吴友平在材料学科方面的研究，特别是高分子复合材料的研究、弹性体耐腐蚀功能材料和弹性体特种材料的研究与轮胎的刚揉性材料复合技术有很多共同之处，他们可以在以前的研究基础上进一步的对轮胎材料加以改进，使得新型的复合材料可以生产出刚性、弹性、滚动阻力、耐久性等多项指标都合格的新型轮胎。原料是基础，如果生产轮胎的原材料能更加的安全可靠、轻便耐用，生产的轮胎才能更好。郭早阳教授一直研究复合材料力学，可以在力学分析
12、基础上按照轮胎外部几何形态的受力特征，优化设计轮胎外观的几何态形，以最大限度地减少与路面的摩擦力及优化轮胎的排水性能，提高车辆运行的稳定性。宋永端教授、周惠兴教授都是从事控制领域的研究工作。而轮胎生产工程的自动化改造，实现生产系统的自动化、智能化运作都需要用到控制领域的知识。当创新团队的核心成员吧自己所掌握的知识和先进技术有效的结合子啊一起时，整个项目的研究会取得成功就显得理所当然了。2.3 项目的主要目标与创新任务（1）项目主要目标：通过对工业生产线各个生产工艺参数及状态的获取，探索网架式免充气轮胎生产线智能化与信息化技术，尤其是对挤出部件胎坯在线检测、机器人自动上下料、OPC 通信软接口、
13、参数建模、信息融合与远程监控管理等关键性技术的研究与开发。从而建立对象数学模型，设计具有良好人机交互界面的计算机管理监控软件系统、PLC 控制软件系统、机器人智能控制系统等关联软件，并能实现数据分析、报表、工艺参数存储、故障检测、标定等功能。基于此，提供轮胎胎坯在线检测、硫化机自动上下料、智能控制装备及数据处理、轮胎测试预警预报系统的研发与应用的完整解决方案。达到以数字化装备为基础、工艺控制软件为核心、制造流程为主线，光、机、电、软紧密结合，整个生产线胎坯检测网络化、电机控制与硫化控制智能化、质量信息管控一体化的目的。（2）创新任务 机械手称量配料系统：通过机械手的精确控制实现配料流程的自动化
14、控制盒信息化管理，防止人为误操作，确保药品配制无误。同时实现炼胶的质量追溯，能够快速诊断出错环节，并及时通过控制系统自动纠正。 密炼车间网络化管控：在密炼车间实现网络化的管控就能够能够精确地管理生产物耗、能耗，及时获取精确的一线成本数据，能够将生产、设备、库存状况清晰透明的展现给管理人员，保证生产过程的全程，追溯性。 智能控制的胎坯挤出系统：通过工业相机对挤出机挤压出的胎坯进行宽、高、重量的实时监测，通过测得数据与设定值的比较，来控制挤出电机的转速，从而达到对胎坯实时监测和挤出机智能控制，使得胎坯质量最优化。 全自动轮胎硫化系统：以往的生胎到硫化机再到成品的轮胎硫化过程，一般都是硫化机控制的自动化，但是硫化机的上下料还是需要人共完成或者是人工操作完成，通过设计硫化机上下料机器人，实现轮胎抓取、装配、拆下和放置。硫化过程的总体协调由一台工控机完成，该工控机使用有线和无线网络分别连接各类传感器、机器人和硫化机，实现全自动轮胎硫化过程，再根据混杂系统的优化理论实现硫化系统的全流程优化，以达到节约资源的目的，并基于人机交互的现场操作终端，实现工作模式的配置，使操作更人性化。
