Siemens PLC rafforza la produzione intelligente di automobili: pratica completa del processo della fabbrica GAC Yichang

Nel processo di profonda trasformazione della produzione automobilistica verso l’Industria 4.0, l’efficienza, la flessibilità e la controllabilità della qualità delle linee di produzione sono diventati indicatori chiave della competitività fondamentale delle imprese. Come punto di riferimento per la trasformazione digitale nel settore, GAC Motor Yichang Factory ha raggiunto un'efficienza leader del settore producendo una nuova auto in 52 secondi con la soluzione di automazione completamente integrata (TIA) di Siemens e il PLC Siemens è il centro di controllo principale a supporto di questa svolta. Dalla saldatura automatizzata al 100% nell'officina di saldatura alla commutazione flessibile di più modelli di veicoli nell'officina di assemblaggio finale, il sistema PLC attraversa l'intero processo di produzione, risolvendo molti punti critici della produzione tradizionale.

• Officina di saldatura: AI+PLC realizza il controllo completo del processo della qualità del giunto di saldatura

La qualità della saldatura della carrozzeria bianca determina direttamente le prestazioni di sicurezza dell'auto. La struttura principale del "corpo bianco" di ciascuna vettura contiene 2000-3000 diversi tipi di punti di saldatura e la modalità di campionamento tradizionale è difficile da eliminare i rischi di qualità. L'officina di saldatura e assemblaggio della fabbrica Yichang di Guangzhou Automobile adotta il PLC Siemens S7-1500 come nucleo di controllo principale e ha costruito un sistema di controllo completamente automatizzato che copre più di 60 robot di saldatura, ottenendo un controllo preciso e una tracciabilità della qualità del processo di saldatura.
In termini di progettazione dell'architettura del sistema, il team tecnico adotta una modalità di "collaborazione master-slave": il PLC S7-1500 funge da controller IO e più dispositivi intelligenti S7-1200 sono collegati tramite bus PROFINET come nodi di controllo distribuiti, formando una rete con topologia circolare ridondante. Questa architettura non solo controlla il tempo di ripristino dall'interruzione della rete entro 200 ms, ma ottimizza anche lo scambio di dati tramite istruzioni GET/PUT, riducendo il ritardo di risposta del robot da 15 ms a 3 ms, garantendo la precisione della saldatura sincrona tra più robot. In risposta ai requisiti di integrazione tra sistemi dei robot di saldatura ABB, il file GSDML del robot è stato importato per completare la configurazione dell'ingresso delle coordinate del giunto di saldatura a 64 byte e dell'uscita del segnale di stato a 32 byte in TIA Portal, e il protocollo ProfiSafe è stato abilitato per ottenere una risposta rapida del segnale di arresto di emergenza <10 ms, risolvendo completamente il problema di compatibilità della collaborazione con apparecchiature di marche diverse.
In termini di controllo qualità, la profonda integrazione del PLC Siemens e del software di intelligenza artificiale industriale è diventata una svolta fondamentale. Il PLC raccoglie 12 parametri di processo come corrente di saldatura, tensione e pressione in tempo reale, li analizza in tempo reale tramite il modulo di edge computing e prevede la qualità di ciascun punto di saldatura in base all'algoritmo di apprendimento automatico. Quando la fluttuazione della corrente di un determinato punto di saldatura supera la soglia del ± 5%, il PLC attiva immediatamente un allarme e registra i dati anomali, sospendendo il funzionamento della stazione di lavoro e attendendo la revisione manuale. Questa modalità di "monitoraggio in tempo reale, previsione intelligente, intervento preciso" riduce il tasso di difetti di saldatura del 60% e aumenta l'efficienza dell'ispezione di qualità di tre volte, sostituendo completamente i tradizionali metodi di test distruttivi.

• Officina di assemblaggio finale: controllo flessibile e supporto di commutazione rapida per la produzione ibrida di più veicoli

Di fronte alla domanda di produzione mista di più modelli di veicoli come SUV e berline, l'officina di assemblaggio finale dello stabilimento GAC Yichang utilizza la funzione di controllo flessibile del PLC Siemens per ottenere un rapido cambio dei processi di produzione e una pianificazione efficiente delle attrezzature. Il sistema di controllo dell'officina adotta il PLC Siemens S7-1500 combinato con il modulo IO distribuito ET200SP, che collega più di 300 dispositivi di esecuzione tramite bus PROFINET, coprendo l'intero processo di trasporto della carrozzeria del veicolo, assemblaggio di componenti, ispezione, ecc.
In risposta ai punti critici legati al passaggio tra più modelli di veicolo, il team tecnico utilizza la funzione di gestione delle formule del PLC per preimpostare i parametri del processo di assemblaggio (come coppia di serraggio, sequenza di assemblaggio, soglia di rilevamento, ecc.) di diversi modelli di veicoli come formule indipendenti. Quando il piano di produzione cambia, l'operatore emette un comando di commutazione tramite l'interfaccia HMI e il PLC può ripristinare tutti i parametri dell'apparecchiatura entro 10 minuti, migliorando la compatibilità della linea di produzione dell'80%. Questa capacità consente alla fabbrica di rispondere in modo flessibile ai cambiamenti negli ordini di mercato e una singola linea di produzione può realizzare una produzione mista di quattro modelli di veicoli.
Nel processo di trasporto logistico, la fabbrica utilizza veicoli Siemens AGV al posto dei tradizionali nastri trasportatori e raggiunge una pianificazione intelligente del trasporto dei veicoli tramite PLC. Il PLC S7-1500 raccoglie in tempo reale la posizione dell'AGV, il livello della batteria, il modello del veicolo e altri dati, regola dinamicamente il percorso di trasporto in base al ritmo di produzione. Quando in una determinata postazione di lavoro scarseggiano i materiali, il PLC invia immediatamente l'AGV più vicino per la consegna prioritaria, riducendo del 40% i tempi di attesa sulla postazione di lavoro. Allo stesso tempo, il dispositivo di sollevamento EMS inclinabile per carichi pesanti controllato da PLC raggiunge una rotazione di 110 gradi in entrambe le direzioni della carrozzeria del veicolo, migliorando notevolmente la comodità operativa dell'assemblaggio interno e aumentando l'efficienza dell'assemblaggio pro capite del 25%.

• Collaborazione dell'intera officina: il controllo digitale raggiunge la massima efficienza produttiva

Al fine di ottenere l'interoperabilità dei dati e l'ottimizzazione globale tra le varie officine, Siemens PLC è stata profondamente integrata con la piattaforma di gestione delle operazioni di produzione Opcenter per creare un sistema di controllo digitale per l'intero processo, dall'emissione dell'ordine alla consegna del prodotto finito. Il PLC S7-1500 raccoglie in tempo reale l'OEE (efficienza complessiva), il consumo energetico, i guasti e altri dati delle apparecchiature e li carica sulla piattaforma di gestione tramite il protocollo OPC UA. Il personale gestionale può monitorare lo stato operativo di ciascuna linea di produzione attraverso un'interfaccia visiva.
Per quanto riguarda la manutenzione delle apparecchiature, il buffer diagnostico del PLC e il blocco organizzativo di allarme OB82 svolgono un ruolo fondamentale. Quando viene rilevato un guasto del modulo IO, il PLC registra immediatamente il codice di guasto, l'ora in cui si è verificato e le apparecchiature associate e lo invia al telefono cellulare del personale di manutenzione tramite il modulo di allarme WeChat. Combinando i dati di temperatura e coppia dei motori dei giunti robot raccolti dal PLC, il sistema è in grado di prevedere potenziali guasti alle apparecchiature e ridurre i tempi di fermo non pianificati del 40%. Attraverso queste misure di controllo intelligenti, il ciclo di saldatura della catena di montaggio finale presso lo stabilimento GAC Yichang è stato ridotto da 120 secondi per unità a 98 secondi per unità, raggiungendo infine un’efficienza leader del settore nella produzione di una nuova auto in 52 secondi.

• Efficacia dell'applicazione: i dati testimoniano il valore del miglioramento della produzione intelligente

L'applicazione completa del sistema PLC Siemens nello stabilimento di Guangzhou Yichang ha raggiunto molteplici progressi in termini di efficienza produttiva, controllo di qualità e costi operativi: il tasso di automazione della linea di produzione ha raggiunto il 100% e la capacità di produzione a turno singolo è aumentata del 50%; Il tasso di difetti di saldatura è diminuito dallo 0,8% allo 0,32% e il tasso di primo passaggio è aumentato al 99,2%; Attraverso la manutenzione predittiva e l'ottimizzazione energetica, i costi di manutenzione delle apparecchiature sono stati ridotti del 35% e il consumo energetico del prodotto unitario è stato ridotto del 18%. Come ha affermato Zhang Shaowei, vicedirettore generale della filiale GAC Motor Yichang, la soluzione digitale con PLC Siemens come nucleo trasforma veramente il concetto di "Industria 4.0" in effettiva efficienza produttiva.
Questo caso dimostra pienamente che il PLC Siemens, con i suoi vantaggi fondamentali di controllo preciso, adattamento flessibile e interconnessione intelligente, può non solo risolvere specifici punti critici del processo nella produzione automobilistica, ma anche costruire un sistema di produzione digitale a processo completo, fornendo un solido supporto tecnico per la trasformazione manifatturiera intelligente dell’industria automobilistica.