数字化将汽车零部件单元产量提高 20%

随着订单规模和数量的增加，总部位于威斯康星州的汽车零部件制造商 Felss Rotaform LLC（威斯康星州新柏林）通过新的双机器人机器管理单元扩大了业务。该公司是一家使用旋转锻造、轴向成型和管端成型工艺的精密零件供应商。为了满足公司持续的工艺改进目标，新电池必须比以前的制造电池更安全、更快、更灵活。

为了解决自动化的复杂性，该公司联系了西门子和系统集成商 IAS Inc.（威斯康星州新柏林），因为他们在集成机器人和控制技术方面的创新和专业知识方面的记录。六个月后，Felss Rotaform 发现自己运营着一个数字化的集成制造单元，打破了公司的生产力和盈利记录。

在审查下一代机器人单元的要求时，Felss Rotaform 有几个目标。首先，它希望通过部署新的高速 PLC 来提高生产力，从而缩短每个单独零件的全周期周转时间。

其次，它想探索一种更先进的安全解决方案，以确保更好地控制进入牢房的人员。在较旧的牢房中，当维护人员在牢房中时，机器可能会意外启动，从而使该人员面临受伤风险。为避免这种情况，Felss Rotaform 需要一个自动化流程来确保单元在重新启动后是空置的。

第三，它希望电池更换具有更大的灵活性，这将使公司能够测试并为其客户提供更多样化的产品范围。每次执行新过程时，旧细胞都需要对整个细胞进行重新编程，这可能需要数天才能执行。

Felss Rotaform 的最初目标是新单元中每个部件的全周期周转时间为 48 秒（远快于任何旧单元）。该解决方案的设计和实施将整个零件生产过程加速到了 38 秒，效率提高了 20%。 Felss Rotaform 电气控制工程师 Chad Due 表示，新单元实施后，复杂转换的停机时间从几天缩短到数小时，而对于典型的预定转换，过去需要 8 小时才能完成的工作现在只需 15 分钟。

“这种新电池可以分两班生产，而以前需要三个班次才能完成。这使我们能够在 24 小时内生产 600 个额外的零件。此外，该电池的盈利能力增加了 13%，”Due 说。

西门子客户经理 Richard Parkhurst 知道 IAS 将有能力实现 Felss Rotaform 的目标。 “一些集成商严格执行软件开发，而其他集成商则更擅长构建和组装硬件。 IAS 带来了所有必要技能和专业知识的结合，包括机器人技术和安全工程能力，”他说。

IAS 认识到，西门子产品通过提供所需的速度、可靠性、灵活性和安全性，对帮助 Felss Rotaform 实现其目标至关重要。例如，基于以太网的 Siemens PROFIsafe 数字化通信主干被设计到单元中，以控制机器和周边安全。在各种 PLC 和机器人之间提供安全通信。 PROFIsafe 将状态信息从单元内的设备中继到主 PLC，并提供了优于旧技术的巨大优势，因为标准和安全通信都是通过单一总线系统进行的。

PROFIsafe 解决方案中的所有传感器和执行器都可以在分布式安全概念内自由编程，无论其 I/O 站如何。这种灵活性允许操作员有选择地关闭执行器。其他优势包括故障安全通信、高级诊断和热插拔功能，有助于减少停机时间。

带有内置 Profinet 接口的 Siemens Simatic S7-1500 PLC 在提高运行速度方面也发挥了重要作用。高速背板总线以其高波特率和高效传输协议为快速信号处理提供了关键的性能优势。

IAS 应用工程师兼主要机器人和 PLC 程序员 Simon Vancina 表示：“S7-1513F PLC 是该项目的绝佳选择，因为它的速度快、可用的 I/O 扩展卡范围广、可编程安全控制器功能、相对紧凑的外形尺寸和低成本。”

在对所有 PLC 和 HMI 进行编程时，西门子的 TIA Portal 在节省时间和工程资源方面发挥了关键作用。使用 TIA Portal 通过仿真工具、程序员生产力工具和附加诊断工具缩短上市时间。

“TIA Portal 让我可以按照自己的方式编写代码，并在需要时从一种编程语言切换到另一种编程语言，”Vincina 说。 “例如，使用 TIA Portal，我可以选择梯形逻辑来使简单的逻辑部分更易于阅读，然后在下一行代码中切换到结构化文本之类的内容，以实现更复杂的过程控制或计算。几乎所有 PLC 都允许使用各种 IEC 61131-3 编程语言，但 TIA Portal 可让您以独特而有效的方式将它们结合起来。这是一个非常方便的功能，它可以让我们减少代码开发时间，并使我们能够更快地让这个系统上线。”

随着项目的实施，Felss Rotaform 立即看到了超出其核心目标的好处。大型汽车制造商一直在寻求测试新产品。他们指望他们的供应商在测试过程中帮助他们。在测试阶段响应速度最快的供应商通常会获得新业务的奖励。

Felss Rotaform 的新制造单元在设计时考虑了产品测试。它可以在一周内运行六个不同的新零件编号，而在另一个单元上则需要整整一个月。

新电池检测缺陷部件的能力也更加先进。对于 Felss Rotaform 等制造商而言，可追溯性在降低运营成本方面发挥着关键作用。该单元可以通过检测有缺陷的部件并将它们放置在单独的箱子中来帮助防止有缺陷的部件被运送，甚至可以停止单元并在缺陷发生得太频繁时提醒操作员。如果有缺陷的部件在发货后被客户发现，则可能意味着退回整批货物，从而使供应商损失数十万美元。

IAS 和西门子目前正在测试两个类似的机器人单元，它们将于 2018 年实施，包括更好的维护跟踪，以实现更先进的数字制造。新系统会跟踪机器的运行时间，并指示关键关键部件何时接近其预计的周期时间阈值。

正在探索的一个解决方案是 MindSphere，它是一种基于云的开放式物联网 (IoT) 操作系统，可作为一个连接平台，其应用程序提供一系列功能，例如降低安全风险和提高连接机器和工厂的可用性。

此外，新系统将结合预测分析，向单元的主控制发送有关潜在问题的警报。 “新系统告诉您需要更换什么以及系统需要什么类型的部件。你在安装之前扫描部件，它会告诉你它是否适合那台机器，”万西纳说。

有关西门子的更多信息，请访问 www.siemens.com，或致电 847-640-1595；来自 IAS，请访问 www.iasworldwide.com，或致电 866-243-2402。