November 1, 2025
Trong quá trình chuyển đổi sâu rộng sản xuất ô tô theo hướng Công nghiệp 4.0, tính hiệu quả, linh hoạt và khả năng kiểm soát chất lượng của dây chuyền sản xuất đã trở thành chỉ số chính đánh giá năng lực cạnh tranh cốt lõi của doanh nghiệp. Là chuẩn mực cho quá trình chuyển đổi kỹ thuật số trong ngành, Nhà máy GAC Motor Yichang đã đạt được hiệu quả dẫn đầu ngành khi sản xuất một chiếc ô tô mới trong 52 giây với giải pháp tự động hóa tích hợp toàn phần (TIA) của Siemens và Siemens PLC là trung tâm điều khiển cốt lõi hỗ trợ cho bước đột phá này. Từ hàn tự động 100% trong xưởng hàn đến chuyển đổi linh hoạt nhiều mẫu xe trong xưởng lắp ráp cuối cùng, hệ thống PLC chạy xuyên suốt toàn bộ quy trình sản xuất, giải quyết nhiều điểm yếu trong sản xuất truyền thống.
Chất lượng hàn của thân xe màu trắng quyết định trực tiếp đến hiệu suất an toàn của xe. Cấu trúc chính của "thân trắng" của mỗi chiếc ô tô chứa 2000-3000 loại điểm hàn khác nhau và chế độ lấy mẫu truyền thống khó loại bỏ các mối nguy về chất lượng. Xưởng hàn và lắp ráp của Nhà máy ô tô Quảng Châu Yichang sử dụng PLC Siemens S7-1500 làm lõi điều khiển chính và đã xây dựng một hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động bao gồm hơn 60 robot hàn, đạt được khả năng kiểm soát chính xác và truy xuất nguồn gốc chất lượng của quá trình hàn.
Về mặt thiết kế kiến trúc hệ thống, nhóm kỹ thuật áp dụng chế độ "cộng tác chủ-phụ": PLC S7-1500 đóng vai trò là bộ điều khiển IO và nhiều thiết bị thông minh S7-1200 được kết nối qua bus PROFINET dưới dạng các nút điều khiển phân tán, tạo thành một mạng cấu trúc liên kết dự phòng vòng tròn. Kiến trúc này không chỉ kiểm soát thời gian khôi phục khi bị gián đoạn mạng trong vòng 200ms mà còn tối ưu hóa việc trao đổi dữ liệu thông qua các lệnh GET/PUT, giảm độ trễ phản hồi của robot từ 15ms xuống còn 3ms, đảm bảo độ chính xác khi hàn đồng bộ giữa nhiều robot. Để đáp ứng yêu cầu tích hợp hệ thống chéo của rô-bốt hàn ABB, tệp GSDML của rô-bốt đã được nhập để hoàn thành cấu hình đầu vào tọa độ mối hàn 64 byte và đầu ra tín hiệu trạng thái 32 byte trong TIA Portal, đồng thời kích hoạt giao thức ProfiSafe để đạt được phản hồi nhanh về tín hiệu dừng khẩn cấp<10ms, giải quyết hoàn toàn vấn đề tương thích khi cộng tác thiết bị của các thương hiệu khác nhau.
Về mặt kiểm soát chất lượng, việc tích hợp sâu PLC Siemens và phần mềm trí tuệ nhân tạo công nghiệp đã trở thành một bước đột phá quan trọng. PLC thu thập 12 thông số quy trình như dòng hàn, điện áp và áp suất trong thời gian thực, phân tích chúng theo thời gian thực thông qua mô-đun điện toán biên và dự đoán chất lượng của từng điểm hàn dựa trên thuật toán học máy. Khi dao động dòng điện của một điểm hàn nhất định vượt quá ngưỡng ± 5%, PLC sẽ ngay lập tức kích hoạt cảnh báo và ghi lại dữ liệu bất thường, đồng thời tạm dừng hoạt động của máy trạm và chờ xem xét thủ công. Chế độ "can thiệp chính xác dự đoán thông minh theo dõi thời gian thực" này giúp giảm 60% tỷ lệ lỗi hàn và tăng hiệu quả kiểm tra chất lượng lên gấp ba lần, thay thế hoàn toàn các phương pháp thử nghiệm phá hủy truyền thống.
Đối mặt với nhu cầu sản xuất hỗn hợp nhiều mẫu xe như SUV và sedan, xưởng lắp ráp cuối cùng của nhà máy GAC Yichang sử dụng chức năng điều khiển linh hoạt của Siemens PLC để đạt được sự chuyển đổi nhanh chóng các quy trình sản xuất và lập kế hoạch thiết bị hiệu quả. Hệ thống điều khiển xưởng sử dụng PLC Siemens S7-1500 kết hợp với mô-đun IO phân tán ET200SP, kết nối hơn 300 thiết bị thực thi thông qua bus PROFINET, bao gồm toàn bộ quá trình vận chuyển thân xe, lắp ráp linh kiện, kiểm tra, v.v.
Để giải quyết những điểm khó khăn khi chuyển đổi giữa nhiều mẫu xe, nhóm kỹ thuật sử dụng chức năng quản lý công thức của PLC để đặt trước các thông số quy trình lắp ráp (chẳng hạn như mô-men xoắn siết chặt, trình tự lắp ráp, ngưỡng phát hiện, v.v.) của các mẫu xe khác nhau dưới dạng công thức độc lập. Khi kế hoạch sản xuất thay đổi, người vận hành sẽ đưa ra lệnh chuyển đổi thông qua giao diện HMI và PLC có thể đặt lại tất cả các thông số thiết bị trong vòng 10 phút, cải thiện 80% khả năng tương thích của dây chuyền sản xuất. Khả năng này cho phép nhà máy phản ứng linh hoạt với những thay đổi trong đơn đặt hàng của thị trường và một dây chuyền sản xuất duy nhất có thể đạt được sản lượng hỗn hợp cho bốn mẫu xe.
Trong quy trình vận chuyển hậu cần, nhà máy sử dụng ô tô AGV của Siemens thay vì băng tải truyền thống và đạt được lịch trình vận chuyển phương tiện thông minh thông qua PLC. S7-1500 PLC thời gian thực thu thập vị trí AGV, mức pin, kiểu xe và các dữ liệu khác, tự động điều chỉnh đường vận chuyển dựa trên nhịp độ sản xuất. Khi thiếu nguyên liệu tại một trạm làm việc nào đó, PLC sẽ ngay lập tức điều động AGV gần nhất để ưu tiên giao hàng, giảm 40% thời gian chờ đợi tại trạm làm việc. Đồng thời, thiết bị nâng EMS nghiêng hạng nặng được điều khiển bằng PLC đạt được khả năng xoay 110 độ theo cả hai hướng của thân xe, cải thiện đáng kể sự thuận tiện khi vận hành lắp ráp bên trong và tăng hiệu suất lắp ráp bình quân đầu người lên 25%.
Để đạt được khả năng tương tác dữ liệu và tối ưu hóa toàn cầu giữa các phân xưởng khác nhau, Siemens PLC đã được tích hợp sâu với nền tảng quản lý vận hành sản xuất Opcenter để xây dựng hệ thống điều khiển kỹ thuật số cho toàn bộ quy trình từ phát hành đơn hàng đến giao thành phẩm. S7-1500 PLC thời gian thực thu thập OEE (hiệu suất toàn diện) của thiết bị, mức tiêu thụ năng lượng, lỗi và các dữ liệu khác rồi tải chúng lên nền tảng quản lý thông qua giao thức OPC UA. Nhân viên quản lý có thể theo dõi trạng thái hoạt động của từng dây chuyền sản xuất thông qua giao diện trực quan.
Về mặt bảo trì thiết bị, bộ đệm chẩn đoán của PLC và khối tổ chức ngắt OB82 đóng vai trò then chốt. Khi phát hiện lỗi mô-đun IO, PLC ngay lập tức ghi lại mã lỗi, thời gian xảy ra và thiết bị liên quan và gửi nó đến điện thoại di động của nhân viên bảo trì thông qua mô-đun cảnh báo WeChat. Bằng cách kết hợp dữ liệu nhiệt độ và mô-men xoắn của động cơ khớp robot do PLC thu thập, hệ thống có thể dự đoán các lỗi thiết bị tiềm ẩn và giảm 40% thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến. Thông qua các biện pháp điều khiển thông minh này, chu trình hàn của dây chuyền lắp ráp cuối cùng tại nhà máy GAC Yichang đã được rút ngắn từ 120 giây trên mỗi chiếc xuống còn 98 giây trên mỗi chiếc, cuối cùng đạt được hiệu suất sản xuất một chiếc ô tô mới trong 52 giây dẫn đầu ngành.
Việc ứng dụng toàn diện hệ thống PLC của Siemens tại nhà máy Yichang Quảng Châu đã đạt được nhiều bước đột phá về hiệu quả sản xuất, kiểm soát chất lượng và chi phí vận hành: tỷ lệ tự động hóa của dây chuyền sản xuất đạt 100%, công suất sản xuất một ca tăng 50%; Tỷ lệ khuyết tật hàn giảm từ 0,8% xuống 0,32% và tỷ lệ vượt qua lần đầu tăng lên 99,2%; Thông qua bảo trì dự đoán và tối ưu hóa năng lượng, chi phí bảo trì thiết bị đã giảm 35% và mức tiêu thụ năng lượng của đơn vị sản phẩm đã giảm 18%. Như Zhang Shaowei, Phó Tổng Giám đốc Chi nhánh GAC Motor Yichang, cho biết, giải pháp kỹ thuật số với Siemens PLC làm cốt lõi đã thực sự biến khái niệm "Công nghiệp 4.0" thành hiệu quả sản xuất thực tế.
Trường hợp này chứng minh đầy đủ rằng Siemens PLC, với các ưu điểm cốt lõi là điều khiển chính xác, thích ứng linh hoạt và kết nối thông minh, không chỉ có thể giải quyết các điểm yếu của quy trình cụ thể trong sản xuất ô tô mà còn xây dựng một hệ thống sản xuất kỹ thuật số quy trình đầy đủ, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật vững chắc cho quá trình chuyển đổi sản xuất thông minh của ngành công nghiệp ô tô.
