November 1, 2025
自動車製造業がインダストリー4.0へと深く変革を遂げる過程において、生産ラインの効率性、柔軟性、品質管理能力は、企業のコア競争力の重要な指標となっています。業界におけるデジタル変革のベンチマークとして、GAC Motor宜昌工場は、シーメンスの完全統合自動化（TIA）ソリューションにより、52秒で新車を生産するという業界をリードする効率性を達成しました。シーメンスPLCは、この画期的な成果を支える中核的な制御センターです。溶接工場における100％自動溶接から、最終組立工場における複数の車種の柔軟な切り替えまで、PLCシステムは生産プロセス全体を貫き、従来の製造業における多くの課題を解決しています。
車体の溶接品質は、車の安全性能を直接決定します。各車の「ホワイトボディ」の主要構造には、2000〜3000種類の溶接ポイントが含まれており、従来のサンプリング方式では品質上の危険を排除することが困難です。広州自動車宜昌工場の溶接および組立工場は、シーメンスS7-1500 PLCを主要な制御コアとして採用し、60台以上の溶接ロボットをカバーする完全自動制御システムを構築し、溶接プロセスの精密制御と品質トレーサビリティを実現しています。
システムアーキテクチャ設計の面では、技術チームは「マスター・スレーブ連携」モードを採用しています。S7-1500 PLCはIOコントローラーとして機能し、複数のS7-1200インテリジェントデバイスがPROFINETバスを介して接続され、分散制御ノードとして機能し、環状冗長トポロジーネットワークを形成しています。このアーキテクチャは、ネットワークの中断回復時間を200ms以内に抑えるだけでなく、GET/PUT命令によるデータ交換を最適化し、ロボットの応答遅延を15msから3msに短縮し、複数のロボット間の同期溶接精度を確保しています。ABB溶接ロボットのクロスシステム統合要件に対応するため、ロボットのGSDMLファイルをインポートして、TIAポータルで64バイトの溶接部座標入力と32バイトのステータス信号出力を設定し、ProfiSafeプロトコルを有効にして、非常停止信号の高速応答を実現しました。<10ms、異なるブランドの機器のコラボレーションにおける互換性の問題を完全に解決しました。
品質管理の面では、シーメンスPLCと産業用人工知能ソフトウェアの深い統合が、重要なブレークスルーとなっています。PLCは、溶接電流、電圧、圧力など12のプロセスパラメータをリアルタイムで収集し、エッジコンピューティングモジュールを介してリアルタイムで分析し、機械学習アルゴリズムに基づいて各溶接部の品質を予測します。特定の溶接点の電流変動が±5％のしきい値を超えると、PLCは直ちにアラームをトリガーし、異常データを記録し、ワークステーションの操作を一時停止して手動レビューを待ちます。この「リアルタイム監視インテリジェント予測精密介入」モードは、溶接欠陥率を60％削減し、品質検査効率を3倍に向上させ、従来の破壊検査方法を完全に置き換えています。
SUVやセダンなど、複数の車種の混合生産の需要に対応するため、GAC宜昌工場の最終組立工場は、シーメンスPLCの柔軟な制御機能を活用して、生産プロセスの迅速な切り替えと効率的な設備のスケジューリングを実現しています。工場の制御システムは、シーメンスS7-1500 PLCと分散IOモジュールET200SPを組み合わせ、PROFINETバスを介して300以上の実行デバイスを接続し、車体輸送、部品組立、検査などの全プロセスをカバーしています。
複数の車種間の切り替えという課題に対応するため、技術チームはPLCのフォーミュラ管理機能を活用し、異なる車種の組立プロセスパラメータ（締め付けトルク、組立シーケンス、検出閾値など）を独立したフォーミュラとしてプリセットしています。生産計画が変更されると、オペレーターはHMIインターフェースを介して切り替えコマンドを発行し、PLCは10分以内にすべての設備パラメータをリセットでき、生産ラインの互換性を80％向上させます。この機能により、工場は市場の注文の変化に柔軟に対応でき、単一の生産ラインで4つの車種の混合生産を実現できます。
物流輸送プロセスでは、工場は従来のコンベアベルトの代わりにシーメンスAGV車を使用し、PLCを介して車両輸送のインテリジェントなスケジューリングを実現しています。S7-1500 PLCは、AGVの位置、バッテリー残量、車種などのデータをリアルタイムで収集し、生産リズムに基づいて輸送経路を動的に調整します。特定のワークステーションで材料が不足している場合、PLCは直ちに最寄りのAGVを優先的に配送するように派遣し、ワークステーションでの待ち時間を40％削減します。同時に、PLC制御の大型傾斜EMSリフティングデバイスは、車体の両方向で110度の回転を実現し、内装組立の操作性を大幅に向上させ、一人当たりの組立効率を25％向上させています。
さまざまな工場間のデータ相互運用性とグローバルな最適化を実現するために、シーメンスPLCは、注文発行から完成品納品までの全プロセスを対象としたデジタル制御システムを構築するために、製造オペレーション管理プラットフォームOpcenterと深く統合されています。S7-1500 PLCは、設備のOEE（総合効率）、エネルギー消費量、故障などのデータをリアルタイムで収集し、OPC UAプロトコルを介して管理プラットフォームにアップロードします。管理者は、視覚的なインターフェースを介して各生産ラインの稼働状況を監視できます。
設備メンテナンスの面では、PLCの診断バッファとOB82割り込み組織ブロックが重要な役割を果たしています。IOモジュールの障害が検出されると、PLCは直ちに障害コード、発生時間、関連する設備を記録し、WeChatアラームモジュールを介してメンテナンス担当者の携帯電話にプッシュします。PLCが収集したロボットジョイントモーターの温度とトルクデータを組み合わせることで、システムは潜在的な設備故障を予測し、計画外のダウンタイムを40％削減できます。これらのインテリジェントな制御対策を通じて、GAC宜昌工場の最終組立ラインの溶接サイクルは、1ユニットあたり120秒から98秒に短縮され、最終的に52秒で新車を生産するという業界をリードする効率性を達成しました。
広州宜昌工場におけるシーメンスPLCシステムの包括的な適用は、生産効率、品質管理、運用コストにおいて複数のブレークスルーを達成しました。生産ラインの自動化率は100％に達し、1シフトあたりの生産能力は50％増加しました。溶接欠陥率は0.8％から0.32％に減少し、初回合格率は99.2％に向上しました。予測メンテナンスとエネルギー最適化を通じて、設備メンテナンスコストは35％削減され、ユニット製品のエネルギー消費量は18％削減されました。GAC Motor宜昌支店の副ゼネラルマネージャーである張紹偉氏が述べているように、シーメンスPLCを中核とするデジタルソリューションは、「インダストリー4.0」の概念を実際の生産効率に真に変革します。
この事例は、シーメンスPLCが、精密制御、柔軟な適応、インテリジェントな相互接続という中核的な利点により、自動車製造における特定のプロセスの課題を解決できるだけでなく、全プロセスのデジタル生産システムを構築し、自動車産業のインテリジェント製造変革のための確固たる技術サポートを提供できることを完全に示しています。
