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运用协同自动化概念的宝马莱比锡工厂

在位于莱比锡郊区的一座新厂内,宝马公司正在依靠西门子技术生产宝马3系汽车,包括从电力供应,到各个生产领域 的自动化技术,以及IT和通讯设施。宝马公司的新厂结构为 实现最大的灵活性提供了极佳的条件,因此,可以在未来任 何时候轻松实现新型生产技术的扩展和集成。

宝马公司已在莱比锡东北部的郊区动工修建了一个占地514 英亩的大型汽车厂,并计划从2005年春季开始在此生产宝 马3系汽车。在工厂建成以后,将招聘大约5,000名员工, 以保证每天能够有650部汽车下线。

当首款宝马3系轿车于2005年春天下线时,距工厂破土动工 正好达3年之久。在整个工厂的顺利生产过程中,西门子的 关键技术将起到举足轻重的作用。在工厂建造阶段,西门子公司员工直接在现场充当宝马公司设计师和SE合作伙伴的主要联系人,为涉及西门子产品和项目的有关事项提供建议和帮助—从而缩短了距离。西门子技术不仅运用在整个工厂的自动化和过程控制技术中,而且在低压电源、电话和IT网络以及安装有消防警报和防盗警报系统的大楼基础设施中均随处可见。

中央大楼—枢纽部位

中央大楼占地约26,000平方米,是工厂的一幢标志性建筑。 车身车间、喷涂车间和总装车间均环绕在这座领先时代的大楼周围,构成一个星形建筑群。这种布局确保了较短的生产距离。

  这幢大楼的一个突出特征是安装在天花板上面的自由悬挂式输送带系统。该系统将原始车身从车身车间输送到车身仓 库,之后再输送到喷涂车间,最后再将已喷涂车身输送回车 身仓库,然后,从车身仓库输送到总装车间。所有这些输送 路线始终穿过中央大楼,使整个过程都能尽收眼底。而且,由于车身仓库是一个混装仓库,已喷涂车身和原始车身都暂 时存放在该处,所以这是当前全世界独一无二的一种仓库。 西门子还为工厂提供了整套仓储技术。因而,西门子是车身 仓库、物流中心、零部件仓库和齿轮仓库的总供应商。

SIMATIC将关键技术融为一体

宝马公司在车身车间、喷涂、总装和物流的自动化方面使用 了西门子公司的SIMATIC自动化系统。在上述所有领域中, 随处可见SIMATIC S7-300和S7-400。PROFIBUS将这些系统组成一个网络,而自由悬挂式输送系统控制概念基于配有Micromaster变频驱动设备的SIMATIC ET200S分布式外围 设备。同时,西门子公司也为人机界面(HMI)提供了大量的 操作面板。

对于中央大楼来说,安全是至关重要的。为此,宝马公司采用了西门子公司的PROFIsafe技术,这种技术能够随时保 证安全停机。ET200S站对启动器和紧急制动开关进行监视, 并且随之触发Micromaster变频器。如有必要,故障安全模 块将安全地关闭Micromaster。同时,变频驱动设备的低噪 音运作也支持Micromaster。由于车身数次直接从中央大楼 通过,因此,使用这种低噪音驱动设备和高级变频器显得特别重要。归根结底,所有人都应当可以看到自由悬挂式输送 系统,而无需听到它的噪音。中央大楼的另一项令人感兴趣 的解决方案是取消了操作终端。由于任何操作面板均不能损 伤自由悬挂式输送系统的表面—因此,必须找到另外一种解 决方案。目前,输送线路沿线均为SIMATIC移动面板组态了插座,因此,SIMATIC移动面板可以随时停靠在任何需要的 位置。

宝马公司在车身制造中的全球标准

汽车的生产始于车身车间:原始车身由数百个零部件组装而 成。机器人可以处理大约5300个焊点,与工厂的其它任何 部门相比,机器人在这一车间中占有更大的优势。 尽管实现了高度自动化,但仍有约1,000名员工在这一车间工作。他们负责对车间进行管理。

宝马公司正在针对复杂的自动化任务寻求一种量身定做的 解决方案,为此,宝马公司和西门子公司联合开发了一项自 动化标准,目前,这项标准已经应用于莱比锡工厂。宝马公 司计划在全球范围内的所有工厂中引进这项标准。西门子公 司提供了控制技术,并且也可集成OEM总线。此项概念基于STEP7—  一种用于编程和组态SIMATIC控制器的专业工 业软件包。 车身车间还纳入了大量SIMATIC  S7-315、S7-416及S7- 416F,并且采用了集成的PROFIsafe安全概念。除ET200S 之外,车间还应用了ET200M。除了传统的操作终端之外, 在车间中还可以看到移动面板。

经过组装之后,原始车身被输送到车身仓库,并在该处等待 下一个生产步骤:喷涂。宝马公司在为车身喷涂时采用环保 的水基喷涂和喷粉喷涂技术。喷涂车间也通过全自动化工艺 进行控制—基于SIMATIC S7控制器和适当的操作面板。

 

呈指状分布的总装车间可以确保缩短距离   车辆总装车间包括几个呈指状分布的分区,因此,供应的零 部件及预装模块能够尽可能通过最短的路线输送到生产线 上。装配线的核心是一个高架单轨输送线,这也是由西门子 公司作为总供应商进行设计和安装的。

由于顾客能够按自己的意愿定制其宝马3系汽车,所以装配 线上的每辆汽车都与众不同,例如在颜色和附属设备方面。 如果每部汽车始终能够准确无误地标识,并且在适当的时间 向适当的装配站提供适当的部件,则各项工作将可以顺利运行。但是,面临的挑战是如何在适当的时间将适当型号的设 备输送到适当的车辆。为此,有效运作的生产组织和物流供 应是必不可少的。宝马公司在识别和产品自动跟踪方面应用 了西门子公司的Moby RF/ID识别系统。

宝马公司还将西门子的技术应用到总装测试台上。目前,现 代化的系统不仅仅只是能够进行测试。除了完成测试任务之 外,测试系统还需要提供有效性、可操作性和可用性等重要性能的测试。ECOS测试系统就满足了所有此类要求。

在总装结束之后,成品汽车离开装配车间,并运送到交货区, 然后交付给宝马公司的经销商。宝马公司在新建的莱比锡工 厂中安装了实时定位系统Sicalis RTL。该系统可以在10米内对车辆进行精确地识别和定位,允许快速可靠地确定停放车辆的位置。

另外,西门子的系统在厂区的供应中心中也随处可见。在 此,国内外供应商可以预装零部件,并根据生产所需的订单 提供部件进行装配。例如,西门子公司提供了整套输送器技 术。然而,这决不是西门子在莱比锡建筑工地上的最后一项 技术运用。西门子公司还为整个厂区提供了防盗和防火警报 系统及光纤通讯系统。同时,还为引擎和齿轮制造及齿轮仓 库提供了中压供电系统、控制设备和电气设备。除此以外, 为确保电磁兼容性,西门子还对所有建筑进行了网状式的接地处理。