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德国慕尼黑宝马汽车公司车身组装生产线上的新型滑轨输送线

为了在宝马3系列车身组装的工作分配上保持最大限度的灵活性,宝马公司和西门子公司逐渐形成了量身定做的自动化输送系统概念。借助于SIMATIC电源导轨信号放大器和安全 的PLC技术支持,这家位于巴伐利亚的汽车制造商能够随意 使用一套保障未来安全的输送带系统,而且将可以应用于未 来两代的汽车车型上。 位于慕尼黑的宝马汽车生产一厂出产宝马3系列轿车,拥有员工达11,000名。该厂实行两班制,每天大约有800辆汽车 下线。

在对公司总部(其建筑外型象征一部四缸引擎)附近的厂房进 行现代化改造与扩展过程中,一种新型的滑轨输送带系统已 于2003年底/2004年初安装在宝马3系列车身组装生产线上。凭借这种全新的系统,宝马公司将能够适应未来的车型要求。

车身组装车间安装了宝马3系列的全套内部系统。组装工作 大部分在运动之中进行。而在自动安装汽车顶蓬,驾驶员座 舱和车窗过程中,车身保持静止。两名人员专门负责一辆汽 车组装的每个步骤。在工作过程中,他们沿着组装生产线进行检查,然后再返回到起始点。这条长约800米的组装生产 线上大约有500名工作人员在进行操作。

需要发挥灵活性

这套输送带系统包括146个铰接的推动托盘。由于慕尼黑工 厂位于一个“历史沿袭下来”的特殊地理位置,因此,只有采用一种折衷灵活的解决方案才行。 这些平台都没有安装自己的驱动设备,但通过沿组装生产线分布的侧面磨擦驱动设备加以推动。绝对值编码器同时监控 102部驱动设备的精确同步,并防止托盘之间产生缝隙。   在组装过程中,这一全新的组装生产线需要在线上的任何位 置都能对车身高度进行调整,以确保在符合人机工程学的最 佳位置上完成组装工作。因此,每一个托盘都带有一个升降 台,车身最大限度可以被提升80公分。

同时,根据宝马汽车公司的一项重要的生产计划要求,在每个平台任意定义的一个点上都能对12伏的测试电压进行安 全地开关转换。在组装时,将对驾驶员座舱的车载电子设备 和喇叭进行测试。由于没有安装电池,因此,必须从外部提供12伏电压。在诸如安装安全气囊的敏感区域,必须能够 可靠地切断电压,而不必在组装部分进行永久性布线。 每个托盘都在控制之中

每个推动托盘都有一个带CPU IM 151的SIMATIC ET200S 外部接口,既可以用作SIMATIC S7-400总控器的从站,同 时也可用作平台上的一个主站,以便驱动车身和绝对值解 码器的升降机构。托盘通过电源导轨信号放大器与SIMATIC 中央控制器连接,它们通过集线来可靠地传输PROFIBUS信 号。升降装置也可以通过这种方式在操作中的任意位置进行单独设置。

整个工厂根据STEP7进行配置,并由2部SIMATIC S7-400s 进行集中控制。工厂的可视化操作使用WinCC进行编程, 从而使得工厂能够展现不同的细部特点—对每个托盘上 的二进位编码器状态进行总体浏览。通过扫描辨识标记 可以确定每个托盘的确切位置。作为一种中央现场总线, PROFIBUS DP可以提供控制器与外围设备之间的可靠通信。 使用proTool/Pro进行组态的SIMATIC Multi Panel MP 270B 设备可以用作局部的手工操纵设备,并且允许方便地分布式 访问输送带系统。 因为每个托盘具有独立的智能性,而且可以经由电源导轨信号放大器来实现通信,因此,工厂在工作周期内具有最大的 任务分配灵活性。这意味着一条生产线可以同时生产几款车 型,并且可以连续馈送新的车型。

车身运输器包含一个感应式Moby数据载体,这样可以在任 何时候对车身加以辨识。对于宝马汽车公司的生产控制、文 件管理和质量保证来说,这都是一个相当重要的环节。

避免偏移

宝马汽车公司将平台上的组装员工的人身安全问题始终放 在第一位。其单个元件之间并未彼此连接,以确保单个托盘 不会产生偏移和危及人身安全。即使托盘在移动过程中仅仅 偏移几毫米,输送带也将自动停止运行,从而避免造成人身 伤害。

为此,绝对值编码器将不断对每个托盘的位置进行扫描。以 安全为中心的SIMATIC控制器SIMATIC S7-416F设备负责不 断地监视光栅、防护门、托盘传感器和紧急制动开关,并且在必要的时候可以在几百毫秒之内关闭设备。

本地化安装的手控 HMI装置,可以使用 SIMATIC MP270B来实现分布式HMI和紧急制动功能。

来自市场领先者的统一标准

输送带系统的自动化仅是整个生产组合方案的一个环节而 已,其中,西门子公司已经开始接手从车身组装到通过 六个单元进行传送的宝马 3 系列整个生产进程的自动化。 SIMATIC的全集成自动化优点可以在此大显身手。系统界面 实现了最小化,并且获得了同质化的控制架构。宝马汽车公司结构规划负责人Jakob Wersching解释说,“单一单元的自 动化本身已经是一项复杂的任务,而使六个生产单元互相协 调且不出现重大疏漏问题,这在一个非均质的自动化环境之 中几乎是不可能实现的。”

确保未来两代车型的生产效率

宝马汽车公司提供的设备实用性达99%。在工厂投入试运 行之后的六周之内,没有出现任何大的故障。其中一项原因 就是,这些宝贵的经验来源于在Lohhof宝马汽车生产厂的安装测试,而在测试之中使用了30个滑动托盘。之后,这 些经验被运用到了慕尼黑的这家工厂。

宝马汽车公司相信,生产线上全新的人机工程学理念能够为 员工创造理想的条件,从而将员工的能动性用于提升生产效 率。

通过电源导轨信号放大器的转换,可以实现组装周期分配中 的最大灵活性,从而确保能够根据生产需求迅速做出反应, 同时也确保了宝马汽车公司能够经受得起未来车型的冲击。 慕尼黑工厂的新型滑轨输送带系统将为未来两代汽车提供 “轻松自如的车身输送过程”。