工控技術(shù)為汽車(chē)工業(yè)帶來(lái)成功解決方案

戴姆勒·克萊斯勒先進(jìn)制造工程(AME)控制/設備安裝工程經(jīng)理Julian Joe稱(chēng)，具有超過(guò)250臺機床、物料輸送、連續生產(chǎn)線(xiàn)和其他設備，新印第安那變速器二廠(chǎng)(ITP2)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)真正的挑戰。該工廠(chǎng)的不同機床工具和其他設備要在全球不同國家建造。

克萊斯勒集團在Kokomo、Indiana有三個(gè)變速器廠(chǎng)，ITP2生產(chǎn)W5A580，一種被設計用于包括克萊斯勒300(Chrysler 300)、道奇Magnum (Dodge Magnum)和吉普大切諾斯(Jeep Grand Cherokee)等各種汽車(chē)的后輪驅動(dòng)變速器。ITP2于2003年6月投入生產(chǎn)，很快就達到了產(chǎn)量目標。

在ITP2生產(chǎn)廠(chǎng)的設計階段，向40余家機床供應商提出了一系列復雜的性能和數據傳輸要求。對于每一種加工操作，都要達到特定的目標。

在Kokomo另外兩個(gè)現有的克萊斯勒集團變速器廠(chǎng)，大多數機床具有(非網(wǎng)絡(luò ))CNC或PLC車(chē)載控制?；趤?lái)自其他工廠(chǎng)的輸入，AME就控制技術(shù)、以前與供應商的經(jīng)驗、操作員界面公共需求、質(zhì)量控制系統和ITP2連通性要求的起草了一份白皮書(shū)。西門(mén)子能夠在其Transline系統解決方案中實(shí)現克萊斯勒集團的要求，得到了達到Transline全球標準和克萊斯勒集團工廠(chǎng)規范要求的ITP2工廠(chǎng)系統解決方案。

同時(shí)，AME小組在實(shí)地考察之后，對NAG1的現有硬件的核心力量進(jìn)行了評估。如AME控制工程師Kulraj Randhawa指出，“至于我們在ITP2的目的，每個(gè)人都贊同連通性是關(guān)鍵，還有我們開(kāi)始認識到在所有控制中需要一種公共PC前端。這一結論是由于我們人員分布策略和靈活性要求使然， NAG1的協(xié)議或者我們在另一個(gè)Kokomo工廠(chǎng)的經(jīng)驗更是如是。”

工廠(chǎng)的各種機床、連續生產(chǎn)線(xiàn)、機器人和其他物料傳輸設備要求有約160個(gè)CNC和400個(gè)輔助PLC設備。按照Julian Jo的說(shuō)法，指定控制規范中最重要的一點(diǎn)是“開(kāi)發(fā)一個(gè)盡可能全面的操作整體框架，以確定機器制造商(machine builder)是否可能采用公共顯示語(yǔ)言和屏幕。”

在一個(gè)非常耗時(shí)的項目中，AME分離了ITP2的所有規范和功能性，達到所有操作員界面的公用性。

然后，給每一個(gè)機器制造商選擇控制提供商的選項。如Joe觀(guān)察到的，“我們越回歸到公共控制機制的概念，我們就越得益于西門(mén)子和其Transline系統解決方案。然而，在這個(gè)過(guò)程中，我們并不要求在任何時(shí)間對任何機器制造商進(jìn)行控制。”他強調說(shuō)。西門(mén)子提供了基于web的Sitescape技術(shù)，以向機器制造商更好地傳遞所有信息，特別是變化信息，他們的機器將最終在ITP2的工廠(chǎng)進(jìn)行通信。

與西門(mén)子客戶(hù)項目經(jīng)理Gary Bash一同工作，AME工程師制定了一個(gè)針對所有機器制造商的分階段執行計劃，包括對流程中機器的現場(chǎng)檢視?？刂乒虨榭巳R斯勒集團和機器制造商，就如何最佳實(shí)現特定CNC、PLC、發(fā)動(dòng)機和驅動(dòng)裝置，加上Profibus組網(wǎng)和數據傳輸硬件，提供了使用選擇、設計期望、技術(shù)和應用建議。AME為執行計劃流程指派了四名全職工程師。

如Joe的觀(guān)察，“能從西門(mén)子工程師得到專(zhuān)家建議使我們員工更出色，并建立了信任。尤其是讓Gary和其在德國負責同樣事務(wù)的Klaus Kasperuk作為我們和這個(gè)項目涉及的數十個(gè)builders之間接口人大有幫助。”

Transline是一種汽車(chē)應用，提供由西門(mén)子開(kāi)發(fā)的在普通結構中集成如銑、車(chē)、鏜、磨、組裝和測試等動(dòng)力傳動(dòng)系統制造功能的系統解決方案?；谄銼inumerik CNC和Simatic PLC平臺的車(chē)載功能，西門(mén)子Transline采用了普通硬件和軟件組件，以及在所有機床和其他設備中的HMI。這樣ITP2所有40個(gè)機器制造商可以使用一種PLC編程工具和標準編程語(yǔ)言。如AME的Joe證實(shí)的那樣，“這一系統使對ITP2操作人員和維護人員的培訓更加容易，他們操作機器的效率更高并大大縮短學(xué)習時(shí)間。”

由于機床是在多個(gè)國家的工廠(chǎng)生產(chǎn)的，2002年5月在斯圖加特西門(mén)子辦公室舉行了一個(gè)項目研討會(huì )，克萊斯勒集團和所有機器/設備供應商有代表出席。研討會(huì )上審察了所有變化，并最終確定了整個(gè)控制機制。如Bash指出的，“西門(mén)子不得不符合克萊斯勒集團和北美汽車(chē)標準。我們的主任工程師之一Andrew Grimshaw幾乎訪(fǎng)問(wèn)了所有機器制造商，以解決機器之間的通信問(wèn)題。”

隨后克萊斯勒集團和西門(mén)子工程師進(jìn)行了數次現在旅行，以審查最終建造階段和首次亮相展示。

“2003年早些時(shí)候，隨著(zhù)機器運至Kokomo，”Joe說(shuō)。“我們按文字說(shuō)明插入，它們都可以一同運行。我想當交響樂(lè )指揮聽(tīng)到所有樂(lè )器演奏同一張樂(lè )譜時(shí)，他也有同樣的感覺(jué)吧。”他解嘲地說(shuō)。

ITP2的工廠(chǎng)經(jīng)理附和了這一觀(guān)點(diǎn)。“這是克萊斯勒集團歷史上最成功的新工廠(chǎng)啟動(dòng)，盡管建立這樣一個(gè)協(xié)同生產(chǎn)格局有很大挑戰。” Ed Vondell說(shuō)，他也指出其團隊所接受的培訓是他們能快速達成生產(chǎn)目標的關(guān)鍵。

“由于我們已考察了歐洲正在進(jìn)行的項目，Transline系統解決方案所需要的學(xué)習時(shí)間很短。”Joe補充道。“這使連接‘bingo’板與區域控制器和信息高速公路上的主機服務(wù)器更加容易。”為了更便于工廠(chǎng)啟動(dòng)，西門(mén)子不僅在ITP2工廠(chǎng)，而且在提供大部分設備內容的機器制造商中也有現場(chǎng)工程師。其中包括Heller、ICA和Gleason。

機器/設備/控制供應商之間的密切合作，DCS AME工程師和ITP2員工得以按時(shí)在預算內交付所有系統組件。

在ITP2廠(chǎng)區，鑄鐵、鋼和鋁被加工組裝成W5A580變速箱。從像車(chē)幅一樣的衛星工作單元送料，中間件被運送到集中組裝區，在這里進(jìn)行裝內外殼的最后組裝，壓力/泄漏測試并傳送至集結區。在集結區，掃描標識每臺變速器特定型號目的地的棧板條碼。然后，產(chǎn)品被包裝并發(fā)送至的適當的工廠(chǎng)進(jìn)行車(chē)輛安裝。

如制造工程經(jīng)理Dan Cornell所細述的，ITP2有五項操作原則。“我們對操作人員提供支持，盡可能地標準化，在針對“bingo”板上“go/no-go”執行紅/綠二進(jìn)制通信協(xié)議，保持簡(jiǎn)化的中央組裝策略以縮短人員移動(dòng)的距離，最重要的是依賴(lài)于我們技術(shù)的持續改進(jìn)使工廠(chǎng)保持最大效率。”

工廠(chǎng)設施的質(zhì)量控制和工具變化哲學(xué)似乎一直持續進(jìn)行?？巳R斯勒集團控制工程師Rich Schrauben和Yancy Laubsch以及模具工程師Dean Bazata證實(shí)了這一事實(shí)。Rich負責鋁加工部分，而Yancy掌管著(zhù)鋼齒輪和軸的加工部分。

Schrauben對于其廠(chǎng)區內Transline的評價(jià)是，由于不同的機器為PLC進(jìn)料，要花些時(shí)間學(xué)習不同模塊和程序，但Sinumerik 840D (CNC)公共控制使從一種機器到另一種機器的遷移更為容易。他嘲解道，西門(mén)子控制的編程靈活性和開(kāi)放結構，給同一編程模塊中組合不同語(yǔ)言協(xié)議帶來(lái)無(wú)數種可能。當合并源代碼文件時(shí)，特別是如果做了什么變化時(shí)，確實(shí)帶來(lái)很大挑戰。

Laubsch對這一觀(guān)點(diǎn)表示贊同。他沒(méi)有負責過(guò)西門(mén)子控制系統，他從ITP1來(lái)到ITP2，在那里他主要與其他制造商工作。他列舉了西門(mén)子PLC、CNC和Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)的直接集成。“由于Profibus系統很簡(jiǎn)單，很少出現硬件I/O問(wèn)題。”他還指出，就操作識別和故障發(fā)現解決而言，通用Transline HMI顯示屏性能極好。

Laubsch提到了一個(gè)隨著(zhù)機器開(kāi)始從機器制商處運抵時(shí)，其團隊面臨的特殊挑戰。“所有機床都規定了梯形邏輯。我們的電子技術(shù)人員了解所見(jiàn)到的產(chǎn)品時(shí)有些困難。”雖然他又說(shuō)替代產(chǎn)品馬上就發(fā)送了。

“我們的操作人員對于Transline系統解決方案做出了正面的響應，由于在我們的廠(chǎng)區有近100種機器和輔助設備，只有幾種在系統中。”西門(mén)子也提供了該一部門(mén)中大多數機床、旋轉分度器和熱處理設備的驅動(dòng)和發(fā)動(dòng)機一整套方案。

由于Dean Bazata關(guān)注的是ITP2中的模具，他從不同角度對Transline給予了評價(jià)。他對GE Fanuc和Allen-Bradley控制系統有豐富經(jīng)驗，但對西門(mén)子了解甚少。

“從一開(kāi)始我們就注意到培訓時(shí)間縮減了。通用顯示屏給予我們操作人員很大的廠(chǎng)內靈活性，由于他們大多數都可以輕易地操作數種不同機器。”

他描述了工具變化的流程。“克萊斯勒集團設計聽(tīng)取了我們關(guān)于成本改進(jìn)或其工程師如何開(kāi)發(fā)更經(jīng)久耐用的解決方案方面的建議。然后各種變化通過(guò)制造工程再到我這里。我們會(huì )審查變化，如果同意就會(huì )實(shí)施。這些變化可能涉及材料、速率、供料速度、模具形式，甚至是編程工具。由于PC的前臺和特別是西門(mén)子HMI非常使用，這使變化執行容易得多。”