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在長春,數字化工廠讓造車觸手可及!
1872年,西門子進入中國,經過140余年的發(fā)展,西門子已在中國建立了77家運營企業(yè)和20個研發(fā)中心,在電氣化、自動化和數字化領域碩果累累,以創(chuàng)新的技術、卓越的解決方案和產品,贏得了中國市場和客戶的認可?,F在,中國制造業(yè)正經歷從“中國制造”向“中國智造”的轉型,西門子攜手中國客戶,建起一座座自動化、數字化工廠,幫助客戶在工業(yè)大數據時代逐步完成生產智造的蛻變,實現轉型升級。在汽車制造業(yè),西門子為整車、零部件客戶提供了全面支持,掀起了汽車智造的狂潮。
2017年8月1日,西門子汽車行業(yè)年會在長春舉辦。聚焦汽車工業(yè)4.0落地,建設數字化工廠,西門子全套解決方案與來自西門子汽車行業(yè)客戶的案例分享成為活動的重點,引起與會代表的熱烈討論。共有160多名來自汽車行業(yè)客戶代表參加了此次會議。
數字化工廠助推汽車工業(yè)4.0落地
汽車行業(yè)被公認為是邁向“工業(yè)4.0”的制造業(yè)排頭兵,但目前國內汽車制造企業(yè)離數字化的全面應用還有很長的距離,人們所認識到的數字化主要體現在產品的設計階段,比如產品三維數字建模(CAD)、預裝配、干涉檢查與動力學分析 (CAE)、產品數據和流程管理(PDM)等。但是受到對市場快速反應能力、生產高度柔性、保證產品質量和提高生產效率的驅動,汽車企業(yè)也在加強對數字化制造的學習和嘗試。
西門子作為全球排名第二的軟件公司,在這場搶占未來制造業(yè)制高點的革命中已占據了先發(fā)優(yōu)勢。西門子致力于打造一個整個數字化平臺的價值鏈,把工業(yè)軟件和自動化有機結合起來,從產品設計、研發(fā)到工藝規(guī)劃、產線規(guī)劃,到產線實施、自動化配套,到生產制造執(zhí)行過程,再到整個產線生命周期的服務,這是西門子的結構化數據平臺。這個結構化數據平臺,不但是數據庫的管理平臺,進行數據交換,無縫連接;同時也是指揮中心,協(xié)同各個不同的階段,軟件協(xié)同工作,協(xié)同設計,閉環(huán)反饋,數據傳輸等,其實質就是數字化制造。
西門子對于數字化工廠的探索恰好彌補了之前企業(yè)對數字化應用的認識,已經在一些車企工廠的實踐證明,實施數字化制造給企業(yè)帶來的收益要遠超企業(yè)預期。西門子目前所有對與傳統(tǒng)汽車的解決方案,都可以在新能源車制造領域進行應用。在動力總成方面,新能源車電動機和電池的裝配,西門子也有成熟的解決方案。
Teamcenter是一款產品生命周期(PLM)產品,它是Siemens PLM Software的協(xié)同產品數據管理解決方案,通過將不同供應商提供的各種機械計算機輔助設計(MCAD)、電子 CAD (ECAD)、軟件開發(fā)和仿真工具、流程集成,Teamcenter能夠讓制造行業(yè)可管理性更高,生產力更強,協(xié)作更密切,控制力更強。
Teamcenter可以簡化并加速實施過程,提高生產力,加強協(xié)同,擴展對全產品生命周期過程的控制范圍,其全面統(tǒng)一的架構可為用戶提供一套較為完整的端到端PLM組合。
在中國,Teamcenter在很多汽車行業(yè)的客戶中都有應用,包括:上海汽車工業(yè)(集團)總公司(SAIC)、奇瑞汽車有限公司、上海延鋒江森座椅有限公司、沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司、江鈴汽車股份有限公司、長城汽車股份有限公司、東南(福建)汽車工業(yè)有限公司、一汽轎車股份有限公司等。
2.西門子云 - MindSphere
MindSphere是西門子推出的基于云的開放式物聯(lián)網操作系統(tǒng),依托西門子在自動化、電氣化領域的優(yōu)勢,幫助不同行業(yè)各種規(guī)模的企業(yè)快速高效地收集和分析工業(yè)現場的海量數據,從數據中發(fā)現潛在價值,從而為企業(yè)的運營和優(yōu)化提供支持。
MindSphere被設計為一個開放的生態(tài)系統(tǒng),工業(yè)企業(yè)可將其作為數字化服務的基礎,MindApps既可以使用原始設備制造商(OEM)、終端客戶、合作伙伴或西門子提供的應用程序,也可通過開放的應用程序接口開發(fā)定制App,還支持多種云基礎設施如SAP、AtoS、Microsoft Azure等。
為了能夠讓來自不同制造商的機械設備和工廠連接至MindSphere,西門子還推出了一款名為“MindConnect”的數據接入網關,即插即用,方便連接西門子和第三方產品。
3.標準化的數字化工程 - TIA Portal
在程序中,當標準的代碼塊已經創(chuàng)建完成,工廠的供應商想要在PLC中生成代碼塊,為避免人為操作的錯誤以及減少項目的創(chuàng)建時間,一個項目生成器便成為用戶所需。TIA PortalOpenness是面向程序功能塊的項目生成器,基于工藝描述自動生成PLC代碼,突出的優(yōu)點就是快速。SiVArc是面向畫面的生成器,基于已存在的PLC程序,自動生成HMI變量、畫面、屏幕對象和文本列表,完全集成到TIA Portal工程環(huán)境中,減少工程消耗,避免人為導致的錯誤。
第一個SiVArc版本是為了經典Step7和WinCC而開發(fā),第一個用戶是奧迪,之后是大眾集團。經典版的SiVArc是一個獨立的應用,主要用于汽車行業(yè)。TIA博途版本的SiVArc始于2013年的1.0,用于BMW,然后在中國和美國的生產線中也開始使用SiVArc。BMW在每個HMI站上可以節(jié)省30個小時的工程時間。
4 .節(jié)能通信規(guī)范PROFIenergy
目前在汽車行業(yè)已經采用的節(jié)能解決方案為人工操作,這種方式的缺點很多:需要額外的繼電器和連線,機器人容易丟失零位,恢復線體生產時間過長,重新啟動時的可靠性不高等。而大部分車廠在空閑時段并沒有采取任何措施。PROFIenergy規(guī)范對設備“開”和“斷”之間能量水平進行全新定義,在不增加任何成本的情況下,減少不生產時的能源消耗,例如用餐、夜晚、周末、假期等生產中斷時間。
當然,只有支持PROFIenergy協(xié)議的的設備才會被PROFIenergy關斷,而且支持此功能的設備需要額外激活PROFIenergy。
5 .自動化標準 - SICAR
SICAR是西門子設立的自動化標準,SICAR@TIAP V1.0已經于2015年發(fā)布,新的SICAR@TIAP V2.0即將于2017年下半年發(fā)布,面向未有自動化標準的汽車廠或線體供應商。使用SiCAR以后,調試項目事半功倍。目前,SICAR項目已經在江鈴南昌工廠、北汽株洲工廠、江淮合肥工廠、吉利貴陽工廠和長安重慶工廠成功應用。
6 .TIA Portal集成低壓控制解決方案
TIA Portal硬件平臺還集成了對西門子低壓控制產品的解決方案,包括PLC及電動機控制柜等。通過TIA Portal硬件平臺,可以快速、方便、可靠地選擇、組態(tài)和訂購整個SIMATIC 產品組合中的組件,自動生成所需的模塊、設備和網絡,而且不同選擇之間的對比也一目了然。得益于其易于使用的特性,可節(jié)省80% 的設計時間。
7 .傳動產品的數字化
當前形勢下,傳統(tǒng)的產品開發(fā)與商業(yè)模式不再保證市場占有率與競爭優(yōu)勢,數字化理念已經貫穿整個工業(yè)領域,TIA Portal、Digital Twin、MindSphere、PLM NX Simulation、Teamcenter及IOT等已在制造企業(yè)廣泛應用。而對于通用運動控制GMC的數字化,還并沒有引起太多人的注意。
GMC包含對SIMOTICS的連續(xù)及非連續(xù)運動的控制,其任務是執(zhí)行控制級傳來的指令,平穩(wěn)、高速、高精度地實現特定的運動過程。在汽車行業(yè)中,GMC貫穿整個機械設計到數字化操作的全過程:Sizer,高效的配置選型工程工具;TIA Startdrive,傳動系統(tǒng)的工程調試工具,無縫集成驅動技術,組態(tài)更高效、更直接,控制器與驅動產品完美對接,調試診斷可視化,實現自動化生產全過程的數據平臺;Drive Train Analytics,實現驅動鏈數據可視化,發(fā)現數據價值,讓數據“活”起來。
GMC數字化能夠實現產品設計與生產環(huán)節(jié)同步;深度優(yōu)化設計選型,降低成本;提升生產效率,推進柔性化制造;降低設備能耗,節(jié)能效果可視化。
8 .工業(yè)通訊系統(tǒng)讓數據流動起來
無論是宏觀的工業(yè)4.0,還是具體的智能工廠、數字化工廠,企業(yè)的數據都需要“流動起來”,從沖壓車間到焊裝車間、涂裝車間、總裝車間,再到內部和外部物流,工業(yè)通訊已應用于汽車廠的所有車間和環(huán)節(jié)。
基于標準以太網設計,整個通訊架構從PROFINET實時生產網絡、車間級環(huán)網到骨干控制環(huán)網及工業(yè)核心網絡,滿足從車間到企業(yè)辦公設備對網絡的在實時性、帶寬及路由等方面的需求,網絡層次清晰。各層級通過工業(yè)環(huán)網及環(huán)網之間的備份連接最優(yōu)冗余技術,滿足對工業(yè)網絡的冗余需求,快速的網絡收斂時間(ms級)滿足最大程度避免通信中斷及數據丟失。并且采用一體化遠程運維網絡,提供實時遠程診斷及維護。
9 .RFID電子標簽讓數據可追溯
在大規(guī)模、大批量的汽車制造業(yè)中,生產與物料流的管理、資產管理、供應鏈管理的追蹤與追溯,為生產和物流帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)?;谟唵紊a的數據的分處理,生產過程中的自動糾錯,實施庫存狀態(tài)的信息,生產工具與容器的最優(yōu)化安排,無錯的自動化識別,實際物料流程與數字化規(guī)劃的實時同步,實現增值服務的透明度……所有這些困擾通過一張電子標簽便可完美解決。西門子智能標簽RF680L支持嚴苛環(huán)境中的一碼到底,貫穿整個生產流程,免去不同車間之間的數據交換步驟,車身信息科隨時追溯,根據客戶需求定制,自動化安裝。
在德國梅塞德斯-奔馳車廠采用了SIMATIC RF600 RF680L,電子標簽垂直安裝在前側車輪位,途經三大車間,可下電泳池,在220℃高溫下可工作45分鐘,標簽表面不殘留油漆。99.99%的讀取正確率保證隨時可以對車身數據進行追溯。
中國汽車數字化工廠
一汽大眾“全數字化”新奧迪總裝車間在長春宣布正式投產。新奧迪總裝車間是奧迪全球最先進的工廠之一,它集合了世界最先進的汽車生產設備和制造工藝,并融入了國際領先的精益生產理念和奧迪全球制造基地建設經驗,通過對規(guī)劃、生產、物流和質保的全數字化管理,將汽車生產帶入一個更高效、更精準、更環(huán)保的境界。
北汽株洲二期工廠在建廠時就確立要建設成智能透明的汽車工廠,并與西門子合作,在焊裝線全部采用虛擬設計、虛擬仿真和離線變成技術,在虛擬的環(huán)境下進行焊裝線的生產驗證,解決驗證問題后再建造成實體焊裝線,打造數字化雙胞胎的焊裝生產線。虛擬生產線的建立為后期新車型的增加和線體改造提供了技術基礎,并且能夠提前識別問題,縮短項目周期。
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(汽車工藝師供稿)造車網整理
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