En el proceso de profunda transformación de la fabricación de automóviles hacia la Industria 4.0, la eficiencia, la flexibilidad y la controlabilidad de la calidad de las líneas de producción se han convertido en indicadores clave de la competitividad central de las empresas. Como punto de referencia para la transformación digital en la industria, la fábrica de GAC Motor Yichang ha logrado una eficiencia líder en la industria al producir un coche nuevo en 52 segundos con la solución de automatización totalmente integrada (TIA) de Siemens, y el PLC de Siemens es el centro de control central que respalda este avance. Desde la soldadura 100% automatizada en el taller de soldadura hasta el cambio flexible de múltiples modelos de vehículos en el taller de montaje final, el sistema PLC recorre todo el proceso de producción, resolviendo muchos puntos débiles en la fabricación tradicional.
- Taller de soldadura: IA+PLC realiza el control total del proceso de la calidad de las soldaduras
La calidad de la soldadura de la carrocería en blanco determina directamente el rendimiento de seguridad del coche. La estructura principal de la "carrocería en blanco" de cada coche contiene entre 2000 y 3000 tipos diferentes de puntos de soldadura, y el modo de muestreo tradicional es difícil de eliminar los riesgos de calidad. El taller de soldadura y montaje de la fábrica de Guangzhou Automobile Yichang adopta el PLC S7-1500 de Siemens como núcleo de control principal, y ha construido un sistema de control totalmente automatizado que cubre más de 60 robots de soldadura, logrando un control preciso y la trazabilidad de la calidad del proceso de soldadura.
En términos de diseño de la arquitectura del sistema, el equipo técnico adopta un modo de "colaboración maestro-esclavo": el PLC S7-1500 sirve como controlador de E/S, y múltiples dispositivos inteligentes S7-1200 se conectan a través del bus PROFINET como nodos de control distribuido, formando una red de topología redundante circular. Esta arquitectura no solo controla el tiempo de recuperación de la interrupción de la red en 200 ms, sino que también optimiza el intercambio de datos a través de las instrucciones GET/PUT, reduciendo el retardo de respuesta del robot de 15 ms a 3 ms, lo que garantiza la precisión de la soldadura síncrona entre múltiples robots. En respuesta a los requisitos de integración de sistemas cruzados de los robots de soldadura ABB, el archivo GSDML del robot se importó para completar la configuración de la entrada de coordenadas de la soldadura de 64 bytes y la salida de la señal de estado de 32 bytes en TIA Portal, y se habilitó el protocolo ProfiSafe para lograr una respuesta rápida de la señal de parada de emergencia<10ms, resolviendo completamente el problema de compatibilidad de la colaboración de equipos de diferentes marcas.
En términos de control de calidad, la profunda integración del PLC de Siemens y el software de inteligencia artificial industrial se ha convertido en un avance clave. El PLC recopila 12 parámetros del proceso, como la corriente de soldadura, el voltaje y la presión en tiempo real, los analiza en tiempo real a través del módulo de computación de borde y predice la calidad de cada punto de soldadura basándose en el algoritmo de aprendizaje automático. Cuando la fluctuación actual de un determinado punto de soldadura supera el umbral de ± 5%, el PLC activa inmediatamente una alarma y registra los datos anómalos, al tiempo que suspende el funcionamiento de la estación de trabajo y espera la revisión manual. Este modo de "predicción inteligente de monitorización en tiempo real e intervención precisa" reduce la tasa de defectos de soldadura en un 60% y aumenta la eficiencia de la inspección de calidad en tres veces, reemplazando por completo los métodos de prueba destructivos tradicionales.
- Taller de montaje final: control flexible y soporte de cambio rápido para la producción híbrida de múltiples vehículos
Ante la demanda de producción mixta de múltiples modelos de vehículos, como SUV y sedanes, el taller de montaje final de la fábrica de GAC Yichang utiliza la función de control flexible del PLC de Siemens para lograr un cambio rápido de los procesos de producción y una programación eficiente de los equipos. El sistema de control del taller adopta el PLC S7-1500 de Siemens combinado con el módulo de E/S distribuido ET200SP, que conecta más de 300 dispositivos de ejecución a través del bus PROFINET, cubriendo todo el proceso de transporte de la carrocería del vehículo, montaje de componentes, inspección, etc.
En respuesta a los puntos débiles del cambio entre múltiples modelos de vehículos, el equipo técnico utiliza la función de gestión de fórmulas del PLC para preestablecer los parámetros del proceso de montaje (como el par de apriete, la secuencia de montaje, el umbral de detección, etc.) de diferentes modelos de vehículos como fórmulas independientes. Cuando el plan de producción cambia, el operador emite un comando de cambio a través de la interfaz HMI, y el PLC puede restablecer todos los parámetros del equipo en 10 minutos, mejorando la compatibilidad de la línea de producción en un 80%. Esta capacidad permite a la fábrica responder de forma flexible a los cambios en los pedidos del mercado, y una sola línea de producción puede lograr la producción mixta de cuatro modelos de vehículos.
En el proceso de transporte logístico, la fábrica utiliza coches AGV de Siemens en lugar de cintas transportadoras tradicionales, y logra una programación inteligente del transporte de vehículos a través del PLC. El PLC S7-1500 recopila en tiempo real la posición del AGV, el nivel de la batería, el modelo del vehículo y otros datos, ajustando dinámicamente la ruta de transporte en función del ritmo de producción. Cuando hay escasez de materiales en una determinada estación de trabajo, el PLC despacha inmediatamente el AGV más cercano para la entrega prioritaria, reduciendo el tiempo de espera en la estación de trabajo en un 40%. Al mismo tiempo, el dispositivo de elevación EMS basculante de alta resistencia controlado por PLC logra una rotación de 110 grados en ambas direcciones de la carrocería del vehículo, mejorando en gran medida la conveniencia operativa del montaje interior y aumentando la eficiencia de montaje per cápita en un 25%.
- Colaboración de todo el taller: el control digital logra la máxima eficiencia de producción
Para lograr la interoperabilidad de datos y la optimización global entre varios talleres, el PLC de Siemens se ha integrado profundamente con la plataforma de gestión de operaciones de fabricación Opcenter para construir un sistema de control digital para todo el proceso, desde la emisión de pedidos hasta la entrega del producto terminado. El PLC S7-1500 recopila en tiempo real los datos de OEE (eficiencia integral) del equipo, el consumo de energía, las fallas y otros datos, y los carga a la plataforma de gestión a través del protocolo OPC UA. El personal de gestión puede supervisar el estado de funcionamiento de cada línea de producción a través de una interfaz visual.
En términos de mantenimiento de equipos, el búfer de diagnóstico del PLC y el bloque de organización de interrupción OB82 desempeñan un papel clave. Cuando se detecta una falla del módulo de E/S, el PLC registra inmediatamente el código de falla, la hora de ocurrencia y el equipo asociado, y lo envía al teléfono móvil del personal de mantenimiento a través del módulo de alarma WeChat. Al combinar los datos de temperatura y par de los motores de las juntas de los robots recopilados por el PLC, el sistema puede predecir posibles fallas del equipo y reducir el tiempo de inactividad no planificado en un 40%. A través de estas medidas de control inteligente, el ciclo de soldadura de la línea de montaje final en la fábrica de GAC Yichang se ha acortado de 120 segundos por unidad a 98 segundos por unidad, logrando en última instancia una eficiencia líder en la industria al producir un coche nuevo en 52 segundos.
- Eficacia de la aplicación: los datos son testigos del valor de la actualización de la fabricación inteligente
La aplicación integral del sistema PLC de Siemens en la fábrica de Guangzhou Yichang ha logrado múltiples avances en la eficiencia de la producción, el control de calidad y los costos operativos: la tasa de automatización de la línea de producción ha alcanzado el 100%, y la capacidad de producción por turno único ha aumentado en un 50%; La tasa de defectos de soldadura disminuyó del 0,8% al 0,32%, y la tasa de aprobación en la primera pasada aumentó al 99,2%; A través del mantenimiento predictivo y la optimización de la energía, los costos de mantenimiento de los equipos se han reducido en un 35%, y el consumo de energía por unidad de producto se ha reducido en un 18%. Como dijo Zhang Shaowei, subdirector general de la sucursal de GAC Motor Yichang, la solución digital con el PLC de Siemens como núcleo transforma verdaderamente el concepto de "Industria 4.0" en eficiencia de producción real.
Este caso demuestra plenamente que el PLC de Siemens, con sus ventajas centrales de control preciso, adaptación flexible e interconexión inteligente, no solo puede resolver los puntos débiles específicos del proceso en la fabricación de automóviles, sino también construir un sistema de producción digital de proceso completo, proporcionando un sólido apoyo técnico para la transformación de la fabricación inteligente de la industria automotriz.
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