柔性制造是當(dāng)代汽車生產(chǎn)中一個(gè)充滿魔力的詞匯,數(shù)年來,北京奔馳一直追逐著汽車柔性制造的夢想。所謂“柔性制造”是由信息控制系統(tǒng)、物料儲運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成,能靈活、迅速的適應(yīng)加工對象變換的自動化機(jī)械制造系統(tǒng)(FMS)。經(jīng)過柔性制造的“溫柔”助推,汽車市場上各主要汽車生產(chǎn)廠家之間的競爭形態(tài),從成本、價(jià)格為主的競爭,轉(zhuǎn)向市場適應(yīng)能力、新產(chǎn)品推出速度、產(chǎn)品個(gè)性化等方面的競爭,而不具有“柔性制造”能力的廠家將與此絕緣。
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圖1:BBDC新廠全貌
我們的主人公——北京奔馳-戴姆勒?克萊斯勒汽車有限公司(BBDC)被業(yè)界認(rèn)為是現(xiàn)代化轎車廠制造工藝的一本教科書,BBDC新廠一期工程30萬平方米,2006年9月15日投產(chǎn),具備年產(chǎn)10萬輛汽車的生產(chǎn)能力,協(xié)同工作生產(chǎn)不同款式的奔馳和克萊斯勒品牌汽車,因此高性能的生產(chǎn)線和裝配線是其根本保證。在北京奔馳新廠的設(shè)計(jì)階段,工程師們便把柔性化、精益化制造作為戰(zhàn)略性措施予以重視,BBDC電氣&材料主管高宏君先生說:“為了走好奔馳邁向國產(chǎn)化的第一步,我們在新廠的設(shè)計(jì)中一直堅(jiān)持生產(chǎn)線柔性化和控制系統(tǒng)透明化,這就對操作的高度自動化和生產(chǎn)線的安全性依賴非常大。在生產(chǎn)和管理中大量采用大型安全PLC和計(jì)算機(jī)控制技術(shù),擁有國際先進(jìn)水平的國內(nèi)第一條能夠生產(chǎn)5種車型的柔性化生產(chǎn)線,涵蓋了沖壓、焊裝、涂裝、總裝等整車制造環(huán)節(jié)。”
控制和安全系統(tǒng)合為一體
在BBDC的柔性制造中,兩個(gè)“融合”是其最大特色,那就是生產(chǎn)安全系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的融合,以及全廠控制系統(tǒng)和IT管理系統(tǒng)的信息融合。“BBDC對安全非常重視,”高先生說,“我們不僅要對產(chǎn)品負(fù)責(zé),還要對員工負(fù)責(zé)。BBDC在制定自動化安全控制策略時(shí),基于安全可靠,和成本優(yōu)先前提,最終選用自動化領(lǐng)域戰(zhàn)略合作伙伴西門子公司的安全型PLC作為控制系統(tǒng)主控制器,以此實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)與普通控制系統(tǒng)融合。”
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圖2:BBDC總裝生產(chǎn)線上使用的動態(tài)看板,ANDON實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)信息
BBDC通過制定和執(zhí)行統(tǒng)一的電氣自動化控制標(biāo)準(zhǔn),采用西門子的故障安全解決方案,已經(jīng)建立覆蓋整個(gè)公司生產(chǎn)車間的安全控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和集成化的安全控制回路。“使用集成系統(tǒng),能夠大大降低配線需要,從而節(jié)省了配線費(fèi)用以及柜內(nèi)空間。另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它的通用工程環(huán)境,統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)大大減少了對工程、培訓(xùn)、操作、維護(hù)和備件種類的需求,也相應(yīng)減少了成本費(fèi)用。我們看到了全集成自動化概念的明顯優(yōu)勢,靈活性更強(qiáng),接線和所需電纜更短,網(wǎng)絡(luò)功能更加豐富,PROFIBUS集成以及更短的調(diào)試時(shí)間等。”
物理與信息雙重透明
BBDC項(xiàng)目中,信息透明性方面也堪稱典范。網(wǎng)絡(luò)方面為透明性提供了必要的支持,向上與車間管理監(jiān)控層設(shè)備通過工業(yè)以太網(wǎng)連接。向下,通過標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS/ PROFIsafe現(xiàn)場總線系統(tǒng)和現(xiàn)場傳感器和操作設(shè)備和驅(qū)動設(shè)備連接,使得生產(chǎn)信息能夠直接提交到BBDC的ERP系統(tǒng)。高先生認(rèn)同BBDC目前的成功得益于統(tǒng)一的電氣控制標(biāo)準(zhǔn)和與戰(zhàn)略伙伴西門子的合作,“奔馳的企業(yè)文化一向比較穩(wěn)重,對西門子的選擇基于長期的產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累,以及奔馳與西門子全球合作的背景,擁有扎實(shí)的基礎(chǔ)。”使用西門子全新SIMATIC安全集成概念,BBDC滿足了汽車生產(chǎn)車間不同區(qū)域的安全等級要求。
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圖3:西門子故障安全解決方案充分實(shí)現(xiàn)了BBDC的多種需求
在中國汽車產(chǎn)業(yè),原材料價(jià)格上漲和人工成本上升等生產(chǎn)端的因素,傳遞給企業(yè)較大的成本壓力,但轎車市場的競爭格局又不支持產(chǎn)品的價(jià)格提升,柔性制造是許多廠家的唯一出路。另一方面,對于面臨全球化的中國汽車企業(yè)來說,使自己的生產(chǎn)系統(tǒng)能夠進(jìn)行安全等級評價(jià),增強(qiáng)了企業(yè)的綜合競爭力,安全總線及其帶來的經(jīng)濟(jì)利益將倍受關(guān)注。與獨(dú)立的安全網(wǎng)絡(luò)和獨(dú)立的安全PLC相比,故障安全系統(tǒng)中使用的安全通信協(xié)議PROFIsafe,可將安全設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的數(shù)據(jù)流完全整合在以PROFIBUS為平臺的總線系統(tǒng)中,使標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和安全設(shè)備能同時(shí)共用一條通信鏈路。隨著柔性制造技術(shù)的加速普及和現(xiàn)場總線技術(shù)的進(jìn)步,故障安全系統(tǒng)必將越來越凸現(xiàn)其重要性,擁有更加廣闊的應(yīng)用天地。BBDC采用西門子安全型控制產(chǎn)品,是汽車行業(yè)成功案例的一個(gè)縮影,其豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和工藝Know How,成為在市場中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的競爭優(yōu)勢。