東洋輪胎技術創新和全球化戰略淺析

蘇 博

（雙錢集團上海輪胎研究所有限公司，上海 200245）

隨著世界交通運輸行業的發展和汽車保有量的提高，輪胎行業將面臨很大的市場機會[1]。作為一家具有70多年歷史的專業輪胎制造商，日本東洋橡膠工業株式會社（以下簡稱東洋輪胎）自1945年創立以來，一直從事通用輪胎產品的制造，以其在日本培育的獨特技術為支撐，在100多個國家和地區，以汽車輪胎為中心、以自主技術為基礎，進行多種輪胎產品的開發和制造。

東洋輪胎在開拓北美輪胎市場的同時，也不斷開拓中國、泰國、馬來西亞等經濟持續增長的亞洲市場。東洋輪胎以技術創新為核心的產品理念越來越多地得到消費者的認可。在2019年度世界輪胎75強排行榜中，東洋輪胎以30.98億美元的銷售額排至第11位，距離第10位還有約9億美元的差距，這也是東洋輪胎近5年來排名最靠前的一年。

1 全面布局，推進品牌世界化

東洋輪胎即將實施新的世界戰略以提升企業價值，包括完善管理體系，加強生產、研發和銷售之間的聯系。隨著世界輪胎需求量的增大，預計2023年輪胎將出現一定供應短缺，因此必須擴大生產能力。東洋輪胎將通過擴大其在日本本土、美國和馬來西亞工廠的載重輪胎生產能力，組建和運作歐洲新工廠，以推動新戰略的實施。

對于美國工廠，第1階段：2019年4月擴大年產120萬條載重輪胎和SUV輪胎生產線產能；第2階段：至2021年1月再擴大年產120萬條載重輪胎和SUV輪胎生產線產能。對于馬來西亞工廠，至2019年10月擴大年產240萬條轎車輪胎和SUV輪胎生產線產能。針對日本桑名工廠，至2020年7月再擴大年產20萬條載重輪胎生產線產能。歐洲工廠也將使“日本生產，供應歐洲”轉變為“日本生產，供應日本”。受此影響，包括馬來西亞和中國工廠在內的東洋輪胎世界生產布局都將發生變化。東洋輪胎將通過新工廠制定全新的全球戰略，從而改變公司的業務版圖（見圖1）。

圖1 東洋輪胎業務版圖

世界知名輪胎企業都在海外建有不同側重點的研發中心（見表1），以形成國際化研發體系。東洋輪胎在日本、美國和歐洲都建有研發中心。除了工廠之外，東洋輪胎將在德國建立一個新研發中心，以加強輪胎新產品的開發能力。新研發中心將結合材料和技術研發，為歐洲新工廠高性能、高附加值輪胎的研發和生產保駕護航。通過建立歐洲研發中心，東洋輪胎將形成世界研發三角體系。其中，日本研發中心為研發總部，負責所有研發相關業務；北美研發中心主要以客戶需求為導向，研發更適合市場的產品；歐洲研發中心將更注重技術的提升，從而提高產品競爭力，推動技術不斷創新。世界研發三角體系能夠及時分享產品和技術，加快適應不同區域特點的輪胎產品開發，從而提高市場競爭力。

表1 世界輪胎企業研發中心

2 工廠分布

東洋輪胎北美公司創建于2005年，位于美國佐治亞州，DOT代碼為73和173，雇員約為1 000人，主要生產轎車子午線輪胎和輕型載重子午線輪胎，年生產能力約為1 150萬條。

東洋輪胎在中國建有兩家企業：東洋輪胎（諸城）有限公司和東洋輪胎張家港有限公司。東洋輪胎（諸城）有限公司創建于2005年，位于山東諸城，DOT代碼為90和190，雇員為634人，主要生產載重子午線輪胎，年生產能力為200萬條。東洋輪胎張家港有限公司創建于2012年，位于江蘇張家港，DOT代碼為PW和1PW，雇員為393人，主要生產轎車子午線輪胎和輕型載重子午線輪胎，年生產能力為200萬條。

東洋輪胎在日本建有兩家企業：桑名輪胎公司和仙臺輪胎公司。桑名輪胎公司創建于1979年，DOT代碼為N3和1N3，雇員為950人，主要生產轎車子午線輪胎、輕型載重子午線輪胎、載重子午線輪胎和工業車輛子午線輪胎，年生產能力為80 400 t。仙臺輪胎公司創建于1965年，DOT代碼為CX和1CX，雇員為1 200人，主要生產轎車子午線輪胎、輕型載重子午線輪胎、載重子午線輪胎、工業車輛子午線輪胎和賽車子午線輪胎，年生產能力為74 400 t。

東洋輪胎在馬來西亞建有兩家企業：甘文丁輪胎公司和太平輪胎公司。甘文丁輪胎公司創建于1988年，DOT代碼為2D和12D，雇員為1 559人，主要生產轎車輪胎、輕型載重輪胎、載重輪胎、農業輪胎、工業車輛輪胎和賽車輪胎（子午線輪胎和斜交輪胎），年生產能力為500萬條。太平輪胎公司創建于2013年，DOT代碼為CM和1CM，雇員為543人，主要生產轎車子午線輪胎和輕型載重子午線輪胎，年生產能力為250萬條。

東洋輪胎準備投資4.5億美元在塞爾維亞的貝爾格萊德市設立輪胎業務子公司，同時在塞爾維亞的因吉亞市建設輪胎工廠。該工廠是東洋輪胎的第8個生產基地（已有2個日本基地、1個美國基地、2個中國基地、2個馬來西亞基地），預計2020年5月開工，2022年1月建成并投產。到2023年夏季，將形成500萬條（按轎車輪胎換算）的年生產能力。這是東洋輪胎時隔10年來首次在海外新建輪胎工廠，此舉將支持該公司在歐洲地區的增長計劃，歐洲約占東洋輪胎世界輪胎銷售額的15%。目前東洋輪胎對包括俄羅斯在內的歐洲市場都是由中國和馬來西亞工廠供貨，今后將改由塞爾維亞工廠供貨，這將充分發揮輪胎出貨時關稅和物流方面的優勢，同時有助于加強和優化世界輪胎生產和供應體制。該工廠建成后，將引進先進的制造和運行系統，向市場供應高質量的轎車和載重輪胎。新工廠占地面積約為60萬m2，員工約為500人。

3 科研創新和獨有技術

自2012年起，東洋輪胎研發投入呈逐年提高趨勢，2018年東洋輪胎的研發投入同比增幅達2.7%（見圖2）。

圖2 東洋輪胎近年研發投入情況

從圖2可以看出，科技創新在東洋輪胎全面創新中發揮了核心作用[2-3]。作為日本輪胎行業的知名品牌，東洋輪胎以在日本培育的獨特技術作為支撐，主要包括以下方面。

3.1 納米平衡技術

從分子水平層面掌握橡膠的產品原理，通過材料設計開發的高科技控制技術——納米平衡技術，在節能輪胎領域實現了突破，為經濟型駕駛提供支持。通過研究實際存在形態，在納米層級精確觀察構成輪胎膠料的填充物和高分子聚合物的狀態。

3.2 分子動力學模擬

用分子動力學模擬輪胎用聚合物分子的運動，從原子/分子層級預測能量損失（見圖3）。通過分子動力學模擬，采用抑制橡膠分子層級運動的技術，抑制橡膠發熱和能量損失引起的滾動阻力惡化。

圖3 分子動力學模擬

3.3 填充橡膠的有限元模擬

用有限元分析模擬填充橡膠的性能（見圖4）。材料均勻分散可以抑制材料間的摩擦，顏色變紅的部分表示形變較密集。與原配方相比，新配方形變均勻，能量損失小。

圖4 填充橡膠的有限元模擬

3.4 優化材料和配方

以經納米分析和解析證實的數據為基礎，采用合適的材料和設置理想的配方。炭黑和白炭黑等補強劑一旦凝聚，填料與橡膠分子的運動平衡就會被破壞。通過分散填充物（見圖5），橡膠與填充物之間的平衡更好，使橡膠的能量損失減小。通過納米材料設計組合材料，經過適當加工，可以最大限度地發揮材料性能。

圖5 填充物分散

3.5 T-mode技術

東洋輪胎開發了獨有的數值計算技術，使用超級計算機進行分析。結合駕駛和輪胎兩大要素進行模擬與計算，可以實現設計周期的大幅縮短以及更精確的設計。T-mode技術通過動態和結構的高精度解析（見圖6），滿足駕駛員在理想狀態下的行駛和乘坐舒適性。

圖6 應用T-Mode技術設計輪胎

3.6 仿真模擬技術

（1）排水模擬：針對行駛中輪胎的花紋溝槽將路面積水的排出狀況，可以模擬不同的速度矢量和水量（見圖7）。

圖7 排水模擬

（2）磨耗模擬：為提高輪胎的耐磨性能，模擬行駛中車輛的動態和因負荷而發生變化的輪胎接地壓力（見圖8）。

圖8 磨耗模擬

（3）振動解析模擬：針對引起振動的輪胎和路面的接觸撞擊形成原因，即行駛時發生的微小振動進行模擬（見圖9）。

圖9 振動解析模擬

（4）花紋設計模擬：對于影響抗濕滑性能和乘坐舒適性等性能的輪胎溝槽和胎面磨損標志，進行平面和立體模擬（見圖10）。

圖10 花紋設計模擬

（5）雪地模擬：模擬車輛在雪地實際行駛時的動態和輪胎受到的負荷情況（見圖11）。

圖11 雪地模擬

（6）駕駛模擬：在計算機上精確再現車輛的質量、總長度、乘客數量、行李體積和駕駛模式，計算輪胎的負荷和狀態。不僅能時刻掌握行駛中的輪胎不斷變化的狀態，而且可以獲取大量對輪胎模擬和評價所需的高精度信息。包括模擬任何路面情況下車輛突然停止行駛時對輪胎造成影響的各種情況；模擬變道時車輛的搖晃和復原情況；模擬汽車在S形行駛時的動態和輪胎受到的負荷（見圖12）；模擬轉彎時車輛和輪胎的動態。

圖12 S形行駛模擬

通過融合模擬，可以進一步優化輪胎的結構、花紋和配方，以設計適合于不同類型和用途汽車的輪胎。

認真、細致檢讀這批珍貴的手稿，從中發現了我們從未見到過的李樹化的鋼琴曲有如下十二首，它們是：《如此溫柔》（1930）、《勞動舞曲》（1932）、《錢塘江幻想曲》（1934）、《春—湖上》、《夏—山間笛韻》、《秋—豐收》、《冬—年終歡舞》、《禮》、《樂》、《即席作》（Impromptu）、《緊張之夜》，另有一首鋼琴曲《無題》。

3.7 高精度新工藝—正圓工藝

輪胎是由幾十種零部件組成的產品，材質和尺寸絲毫不精準都會對輪胎均勻性產生影響，造成行駛過程中的抖動。為使輪胎無限接近正圓，東洋輪胎研發出高精度新工藝——正圓工藝，并以均勻性和正圓性為標準，制造出能夠適應多種路面環境的輪胎（見圖13）。

圖13 傳統工藝與高精度新工藝的對比

高精度新工藝技術使輪胎正圓性和均勻性提升，車輛振動降低，車輛行駛更加平穩、順暢，操控性和駕乘舒適感提升。

3.8 Advanced Tire Operation Module（A.T.O.M.）工藝

東洋輪胎針對環保型載重輪胎，實現了高精度輪胎制造的獨特A.T.O.M.工藝。A.T.O.M.工藝可擠出寬度約15 mm的薄帶狀膠片，將其纏繞在旋轉的成型鼓上并制造所需的輪胎部件，實現高精度的無縫粘合（見圖14）。

圖14 傳統工藝與A.T.O.M.工藝的對比

在傳統工藝中，更換不同類型產品部件需要花費時間。而A.T.O.M.工藝通過改變計算機程序可以生產不同的部件，從而實現高效、多產品、小批量生產。2017年東洋輪胎45%的轎車輪胎都采用A.T.O.M.工藝進行生產。

3.9 免充氣輪胎

東洋輪胎研發的免充氣輪胎noair（見圖15）能有效降低噪聲，在耐用性、安全性等方面與充氣輪胎相比毫不遜色。

圖15 免充氣輪胎noair外觀

免充氣輪胎noair的外直徑為54 cm、斷面寬為14 cm，外側采用橡膠材料，內芯采用碳纖維增強復合材料。一條輪胎內有100個高性能樹脂材料制成的輪輻，能夠更好地分散輪胎接地壓力，降低輪胎接觸地面時產生的噪聲，車外噪聲與普通充氣輪胎幾乎無異。另外，與普通充氣輪胎相比，免充氣輪胎noair在耐用性、滾動阻力和制動性能方面也毫不遜色，甚至表現更優，但在車內噪聲和乘坐舒適性等方面仍有改進余地。

免充氣輪胎noair利用空氣動力學，采用X形輻條設計，實現了獨特的支撐結構，大幅提高了輪胎的耐用性（見圖16）。

圖16 免充氣輪胎noair的X形輻條設計

免充氣輪胎noair并不是東洋輪胎開發的第1代免充氣產品，嚴格來講，它是第6代免充氣產品。早在2006年，東洋輪胎就推出第1、第2和第3代免充氣輪胎產品（見圖17）。

圖17 東洋輪胎第1—3代免充氣輪胎

2007年東洋輪胎推出第4代免充氣輪胎，采用Y形輻條設計（見圖18）。

圖18 東洋輪胎第4代免充氣輪胎

2009年，東洋輪胎推出第5代免充氣產品，采用橢圓形輻條設計，此款輪胎裝配在轎車上進行低速行駛測試（見圖19）。

圖19 東洋輪胎第5代免充氣輪胎

3.1 0 輪胎靜音技術

東洋輪胎的靜音技術是在輪胎圓周的16個基點處布置圓柱形泡沫，以固定拱形裝置。圓柱形泡沫的中空結構具有聲音衰減效果，與穿孔膜的協同效應進一步增強了靜音效果（見圖20）。

圖20 輪胎靜音技術

3.1 1 流動空氣動力學模擬技術

東洋輪胎通過空氣動力學模擬，成功開發了流動空氣動力學模擬技術（見圖21）。該技術應用于輪胎設計中，能有效減小輪胎燃油消耗量。

圖21 流動空氣動力學模擬技術

車輛移動時必須承受阻力，減小阻力可以提高燃料效率。汽車制造商正在努力開發新的車輛設計，從而得到更好的空氣動力學特性。同時，電動汽車制造商也面臨著延長充電續航里程的挑戰，因此改善車輛空氣動力學特性也成為汽車制造商的重要目標，而輪胎的空氣動力學研究同樣至關重要。

流動空氣動力學模擬技術最顯著的優勢為：可以預測輪胎接觸地面條件下輪胎和車輛的空氣動力學特性，也可以結合輪胎花紋和車輛運動時輪胎的使用條件（主要是負荷和車速）考慮輪胎形變時發生的變化。基于這一技術，東洋輪胎開發出具有優異空氣動力學特性的高性能輪胎，通過高精度模擬，產生與實際使用車輛風洞測試結果一致的數據。

除上述重大技術創新之外，東洋輪胎在品牌、售后服務等方面也具有創新性，這些創新是相輔相成、相互促進的，離開任何一個方面都不可能成就東洋輪胎的迅速發展。

4 專業輪胎試驗場

在輪胎成品性能測試環節，室內試驗無法取代專業的室外輪胎試驗場的道路試驗。專業的輪胎試驗場已成為輪胎開發過程中非常重要的試驗手段，道路試驗是新產品開發中必須的試驗環節[4]。

目前世界共有58家專業輪胎試驗場。國外較大的輪胎制造商都建有自己的輪胎試驗場，其中，米其林、普利司通、固特異、大陸、優科豪馬、諾基亞、住友、倍耐力和東洋等都建有多家輪胎試驗場。

輪胎試驗場按功能可以劃分為夏季和冬季試驗場，工程機械輪胎、農業輪胎和摩托車輪胎試驗場。按照占地面積可劃分為大型、中型和小型輪胎試驗場。其中，大型輪胎試驗場占地面積不小于1 000 hm2，中型輪胎試驗場占地面積為100～1 000 hm2，小型輪胎試驗場占地面積小于100 hm2。占地面積大于100 hm2的輪胎試驗場能測試多種類型輪胎，進行輪胎壽命和各種性能測試；占地面積小于100 hm2的輪胎試驗場都屬于專項性能試驗場。目前世界建有5家大型輪胎試驗場，分別為米其林在西班牙組建的阿爾梅里亞輪胎試驗場和在美國組建的勞倫斯輪胎試驗場、普利司通在美國組建的德克薩斯輪胎試驗場、固特異在美國組建的圣安吉洛輪胎試驗場和大陸在美國組建的德克薩斯州尤瓦爾迪輪胎試驗場。

東洋輪胎分別在日本北海道和宮崎建有輪胎試驗場。宮崎輪胎試驗場（夏季）（見圖22）創建于1975年，占地面積為10 hm2，可以測試轎車輪胎和載重輪胎的高速性能、耐久性能和噪聲。該試驗場還具有一個可用來監測和分析輪胎駕駛性能的測試跑道。北海道輪胎試驗場（冬季）（見圖23）創建于1993年，占地面積為24 hm2。該試驗場可以對冬季輪胎和全天候輪胎在真實雪地條件下進行一系列性能評估，且能準確測試輪胎在牽引、制動和駕駛條件下的相應性能。

圖22 宮崎輪胎試驗場（夏季）

圖23 北海道輪胎試驗場（冬季）

5 結語

除了重視技術創新，東洋輪胎也高度重視營銷和管理等非技術創新，技術因素和非技術因素協同配合才能進行全面創新。在實踐中，作為創新主體的輪胎企業如何開展全面創新，政策如何保障企業開展全面創新，都成為當下面臨的問題。東洋輪胎的迅猛發展也給我國輪胎企業全面創新帶來啟示，除了著力進行技術創新，也需戰略創新、組織創新、制度創新、市場創新、全員創新和全時空創新等其他創新要素的配合。