Siemens PLC укрепляет интеллектуальное производство автомобилей: практика полного процесса на заводе GAC Yichang

         В процессе глубокой трансформации автомобильного производства в направлении Индустрии 4.0 эффективность, гибкость и управляемость качеством производственных линий стали ключевыми показателями основной конкурентоспособности предприятий. Являясь эталоном цифровой трансформации в отрасли, завод GAC Motor Yichang достиг лидирующей в отрасли эффективности производства нового автомобиля за 52 секунды с помощью полностью интегрированного решения автоматизации Siemens (TIA), а ПЛК Siemens является основным центром управления, поддерживающим этот прорыв. От 100% автоматизированной сварки в сварочном цеху до гибкого переключения нескольких моделей автомобилей в цеху окончательной сборки, система ПЛК проходит через весь производственный процесс, решая множество проблем традиционного производства.

• Сварочный цех: ИИ+ПЛК реализует полный контроль качества сварных соединений

Качество сварки кузова напрямую определяет характеристики безопасности автомобиля. Основная структура каждого «белого кузова» автомобиля содержит 2000-3000 различных типов сварных точек, и традиционный метод отбора проб затрудняет устранение рисков для качества. Сварочный и сборочный цех завода Guangzhou Automobile Yichang использует ПЛК Siemens S7-1500 в качестве основного ядра управления и построил полностью автоматизированную систему управления, охватывающую более 60 сварочных роботов, обеспечивая точный контроль и отслеживаемость качества сварочного процесса.
С точки зрения проектирования архитектуры системы, техническая команда использует режим «главный-подчиненный»: ПЛК S7-1500 служит контроллером ввода-вывода, а несколько интеллектуальных устройств S7-1200 подключаются через шину PROFINET в качестве распределенных узлов управления, образуя кольцевую резервированную топологическую сеть. Эта архитектура не только контролирует время восстановления после прерывания сети в течение 200 мс, но и оптимизирует обмен данными с помощью инструкций GET/PUT, сокращая задержку отклика робота с 15 мс до 3 мс, обеспечивая синхронную точность сварки между несколькими роботами. В ответ на требования интеграции различных систем сварочных роботов ABB, файл GSDML робота был импортирован для завершения конфигурации ввода координат сварного соединения 64 байта и вывода сигнала состояния 32 байта в TIA Portal, а протокол ProfiSafe был включен для достижения быстрого отклика сигнала аварийной остановки<10 мс, полностью решая проблему совместимости оборудования разных брендов.
С точки зрения контроля качества, глубокая интеграция ПЛК Siemens и программного обеспечения промышленного искусственного интеллекта стала ключевым прорывом. ПЛК собирает 12 технологических параметров, таких как сварочный ток, напряжение и давление, в режиме реального времени, анализирует их в режиме реального времени через модуль граничных вычислений и прогнозирует качество каждой сварочной точки на основе алгоритма машинного обучения. Когда текущее колебание определенной сварочной точки превышает порог ± 5%, ПЛК немедленно запускает сигнал тревоги и записывает аномальные данные, приостанавливая работу рабочей станции и ожидая ручной проверки. Этот режим «интеллектуального прогнозирования в режиме реального времени, точного вмешательства» снижает частоту дефектов сварки на 60% и увеличивает эффективность контроля качества в три раза, полностью заменяя традиционные методы разрушающего контроля.

• Цех окончательной сборки: гибкое управление и быстрая коммутация для гибридного производства нескольких автомобилей

Столкнувшись с потребностью в смешанном производстве нескольких моделей автомобилей, таких как внедорожники и седаны, цех окончательной сборки завода GAC Yichang использует функцию гибкого управления ПЛК Siemens для достижения быстрого переключения производственных процессов и эффективного планирования оборудования. Система управления цехом использует ПЛК Siemens S7-1500 в сочетании с распределенным модулем ввода-вывода ET200SP, который подключает более 300 исполнительных устройств через шину PROFINET, охватывая весь процесс транспортировки кузова, сборки компонентов, инспекции и т. д.
В ответ на проблемы переключения между несколькими моделями автомобилей, техническая команда использует функцию управления формулами ПЛК для предварительной настройки параметров процесса сборки (таких как крутящий момент затяжки, последовательность сборки, порог обнаружения и т. д.) различных моделей автомобилей в виде независимых формул. Когда план производства меняется, оператор выдает команду переключения через интерфейс HMI, и ПЛК может сбросить все параметры оборудования в течение 10 минут, повышая совместимость производственной линии на 80%. Эта возможность позволяет заводу гибко реагировать на изменения рыночных заказов, и одна производственная линия может обеспечить смешанное производство четырех моделей автомобилей.
В процессе логистической транспортировки завод использует автомобили Siemens AGV вместо традиционных конвейерных лент и обеспечивает интеллектуальное планирование транспортировки автомобилей через ПЛК. ПЛК S7-1500 в режиме реального времени собирает данные о положении AGV, уровне заряда батареи, модели автомобиля и другие данные, динамически корректирует траекторию транспортировки на основе производственного ритма. При нехватке материалов на определенной рабочей станции ПЛК немедленно отправляет ближайший AGV для приоритетной доставки, сокращая время ожидания на рабочей станции на 40%. В то же время, управляемое ПЛК устройство подъема EMS для тяжелых условий эксплуатации обеспечивает поворот кузова на 110 градусов в обоих направлениях, значительно повышая удобство эксплуатации при сборке салона и увеличивая эффективность сборки на одного человека на 25%.

• Сотрудничество всего цеха: цифровое управление обеспечивает максимальную эффективность производства

Чтобы обеспечить взаимодействие данными и глобальную оптимизацию между различными цехами, ПЛК Siemens был глубоко интегрирован с платформой управления производственными операциями Opcenter для создания системы цифрового управления для всего процесса от выдачи заказа до доставки готовой продукции. ПЛК S7-1500 в режиме реального времени собирает данные OEE (комплексная эффективность) оборудования, энергопотребление, неисправности и другие данные и загружает их на платформу управления через протокол OPC UA. Персонал управления может контролировать состояние работы каждой производственной линии через визуальный интерфейс.
С точки зрения технического обслуживания оборудования, диагностический буфер ПЛК и блок организации прерываний OB82 играют ключевую роль. При обнаружении неисправности модуля ввода-вывода ПЛК немедленно записывает код неисправности, время возникновения и связанное оборудование и отправляет его на мобильный телефон обслуживающего персонала через модуль тревоги WeChat. Объединив данные о температуре и крутящем моменте двигателей шарнирных соединений роботов, собранные ПЛК, система может прогнозировать потенциальные сбои оборудования и сократить незапланированные простои на 40%. Благодаря этим мерам интеллектуального управления, цикл сварки линии окончательной сборки на заводе GAC Yichang был сокращен со 120 секунд на единицу до 98 секунд на единицу, что в конечном итоге привело к лидирующей в отрасли эффективности производства нового автомобиля за 52 секунды.

• Эффективность применения: данные свидетельствуют о ценности модернизации интеллектуального производства

Комплексное применение системы ПЛК Siemens на заводе Guangzhou Yichang привело к нескольким прорывам в эффективности производства, контроле качества и эксплуатационных расходах: уровень автоматизации производственной линии достиг 100%, а производительность одной смены увеличилась на 50%; Частота дефектов сварки снизилась с 0,8% до 0,32%, а коэффициент первого прохода увеличился до 99,2%; Благодаря профилактическому обслуживанию и оптимизации энергопотребления затраты на техническое обслуживание оборудования были снижены на 35%, а энергопотребление на единицу продукции снизилось на 18%. Как сказал Чжан Шаовэй, заместитель генерального директора филиала GAC Motor Yichang, цифровое решение с ПЛК Siemens в качестве основы действительно превращает концепцию «Индустрии 4.0» в фактическую эффективность производства.
Этот пример полностью демонстрирует, что ПЛК Siemens, обладая своими основными преимуществами: точным управлением, гибкой адаптацией и интеллектуальным взаимодействием, может не только решать конкретные проблемы технологического процесса в автомобильном производстве, но и создавать систему цифрового производства полного цикла, обеспечивая надежную техническую поддержку для трансформации интеллектуального производства в автомобильной промышленности.