通过物联网即服务和生产仿真提高制造效率

帕蒂工程公司 成立于 1991 年，是 CSIA 认证的集成商，提供高水准的工程和软件开发服务。自 2009 年以来，帕蒂工程公司一直是西门子解决方案合作伙伴，帮助制造商实现先进的工厂自动化、驱动和运动、工业识别和定位、工业强度网络、机床、Tecnomatix 软件和 MindSphere实施。

在西门子全球客户活动 Realize LIVE 2020 上，帕蒂工程公司展示了他们为一家大型汽车制造商实施的 Tecnomatix 工厂仿真和 MindSphere 实施，利用车间数据和数字仿真来改进生产环境。

目录

•  制造挑战

•  解决方案

•  数字仿真 – 创建模型

•  使用工厂模拟寻找改进机会

帕蒂工程公司使用 MindSphere（西门子的工业物联网即服务解决方案）和  Plant Simulation 来发现新的系统产出能力

制造挑战

帕蒂工程公司的客户是一家领先的汽车制造商，拥有一条用于加工传动部件的生产线。该生产线包括五个并行的计算机数控 （CNC） 设备，由两个机器人供电。自部署以来，这家汽车制造商一直在为这种设置的效率而苦恼，并希望从该系统中获得更高的吞吐量。

生产线布局有四个 CNC 执行相同的作，第五个 CNC 执行下游作。一个机器人为四个上游 CNC 以及另一个机器人提供服务。第二个机器人为下游 CNC 提供服务。

由于主要数控的吞吐能力不足以满足需求，制造商为上游作业增加了一台数控，但由于空间受到机器人导轨的限制，导致无法为下游作业增加一台数控。最终，客户没有获得他们预期的吞吐量水平。他们需要使用现有设备去优化吞吐量。

解决方案

帕蒂工程公司加入创建物理环境的数字仿真，他们可以在该环境中运行各种场景以提高吞吐量。该项目包括实施 MindSphere 以从车间收集数据，使用Plant Simulation 开发数字仿真，以及在数字仿真上提供分析以建议和改进其生产车间。

首先，设置从 CNC 和机器人收集作数据以发送到 MindSphere。数据类型包括按零件序列号划分的处理时间、机器阻塞和饥饿持续时间等。基本的整体设备效率 （OEE） 数据和警报通过 Patti Engineering MindSphere 应用程序显示 CNC。

随着时间的推移，大量时间序列数据可用于进一步分析。丰富、精细的数据包括主轴数据、循环时间数据、工艺时间数据、机床状态数据、带时间戳的警报和换刀持续时间。收集的机器人数据有助于记录 CNC 的加载时间以及零件类型和序列号。

数字化仿真 – 创建虚拟数字化仿真模型

为了创建数字孪生模型，该团队将 3D 文件直接导入Plant Simulation，并使用了围栏、楼梯和零件架等内置对象。创建模型不仅包括物理表示，还包括其背后的编程，例如机器人位置和零件加工时间。

一旦数字仿真在物理上与现实世界的线路相匹配，就需要对线路进行逻辑复制，包括机器人路径和站点优先级。通过审查生产线的编程和视频，数字仿真的行为更像物理系统，例如机器人从一个位置移动到另一个位置的时间。进一步的改进适应了生产车间的其他方面，例如零件出现的频率。

使用数字仿真进行早期数据分析推动了额外数据点的收集，以探索生产力损失的潜在来源。通过从 MindSphere 收集交货时间和零件类型，可以对数字孪生进行与现实世界的对应物进行测试，并迭代直到精确匹配。

使用工厂仿真寻找改进机会

创建适配后，物理系统的所有变体都经过一系列测试，以了解对吞吐量的影响。这些测试模拟了站点停机时间和生产运行的变化，以提供各种场景来比较适应。帕蒂工程公司发现，在某些改编中，与原版相比没有显着改进。消除这些可能性可以节省客户进行无益于其底线的更改的时间和成本。

找到了最具成本效益的解决方案来提高产量并改善制造商的成果。他们对希望做同样事情的制造商的建议包括：

1. 确定您的数据策略：您需要哪些数据，您将如何获取这些数据，以及您将在边缘和云中处理哪些内容？

2. 分析是关键：你打算如何处理数据？

3. 始终闭环：不断分析您的生产数据并完善您的数字仿真。

最终，帕蒂工程公司找到了一种加快整个流程的适应方法。通过改变机器人的路线和等待时间，并让它们以不同的方式为作提供服务，他们能够提高吞吐量。

西门子继续与制造业的领导者合作，构建能够提高可持续性、安全性、质量和合规性的产品和系统，使他们能够更好地服务客户，并为一个更加繁荣的世界做出贡献。

对设施设计规划方案进行了仿真，以反映出在可能的情况下提高系统产出

萨姆霍夫演示说明了工厂数字仿真的实际价值