走上信息化生產(chǎn)之路

　　這家總部位于因戈爾施塔特的汽車制造商的目標(biāo)是建立穩(wěn)定且持續(xù)可用的生產(chǎn)設(shè)施，以生產(chǎn)盡可能多的汽車。但為了加速集成快速發(fā)展的 IT 世界的創(chuàng)新并促進(jìn)生產(chǎn)的持續(xù)優(yōu)化(秉承“Vorsprung durch Technik/技術(shù)造就領(lǐng)先”的座右銘)，生產(chǎn)需要變得更加以 IT 為導(dǎo)向。

       IT和OT在生產(chǎn)中往往是嚴(yán)格分開的，但為了應(yīng)對當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)，必須消除IT和OT之間的差距奧迪面臨的主要挑戰(zhàn)是使用許多不同的設(shè)備。為了使生產(chǎn)適應(yīng)不斷增長的需求，必須購買更多的硬件設(shè)備。然而，交貨期變得越來越長。在許多情況下，更新只能手動安裝，維護(hù)成本極高，但這兩者都是保證網(wǎng)絡(luò)安全所必需的。功耗也很高。使用的硬件設(shè)備數(shù)量越多，所需的電力就越多，從而導(dǎo)致工廠的能源效率降低。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，生產(chǎn)中的 IT 和 OT 需要合并——而這可以通過車間虛擬化來實現(xiàn)。

　　車間自動化的新基準(zhǔn)

　　為了將 IT 和 OT 融合到生產(chǎn)中，奧迪創(chuàng)建了全新的基于軟件的基礎(chǔ)設(shè)施。這個想法最初來自數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。最底層的基礎(chǔ)設(shè)施總是相同的，它為各種應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。通過 Edge Cloud 4 Production，奧迪將這一原則應(yīng)用到生產(chǎn)中，并徹底改變了車間自動化。西門子的虛擬PLC發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

　　SIMATIC S7-1500V：虛擬化車間的核心

　　Edge Cloud 4 Production 由 IT 和 OT 專家團(tuán)隊創(chuàng)建，他們設(shè)計了涵蓋 Böllinger Höfe 工廠所有生產(chǎn)的私有云基礎(chǔ)設(shè)施。所有應(yīng)用程序都作為軟件在該云中運行，包括SIMATIC S7-1500V 虛擬PLC。

　　作為自動化系統(tǒng)的長期合作伙伴，西門子是奧迪在 2019 年的首批聯(lián)系人之一，當(dāng)時的目標(biāo)是將虛擬化車間的愿景轉(zhuǎn)變?yōu)楦拍睢＼浖?qū)動的工廠自動化只有采用相應(yīng)的控制器解決方案才可行。奧迪需要一個與新的 Edge Cloud 4 Production 平臺兼容并且可以無縫集成到現(xiàn)有自動化環(huán)境中的虛擬 PLC。西門子通過SIMATIC S7-1500V 提供了理想的解決方案。

　　虛擬PLC于2023年春季正式推出。當(dāng)時，奧迪已經(jīng)開始將其第一家裝配廠轉(zhuǎn)換為Edge Cloud 4 Production——這是虛擬PLC初始部署的基礎(chǔ)。云終于在 2023 年 7 月上線。此后立即開始實施虛擬PLC的準(zhǔn)備工作。這需要奧迪、西門子和其他技術(shù)合作伙伴之間極其密切的合作。

　　工作得到了回報：自 2024 年 1 月以來，兩臺虛擬 PLC 已成功部署在位于內(nèi)卡蘇姆的奧迪 Böllinger Höfe 工廠的奧迪 e-tron GT 車軸裝配線上。

　　為奧迪帶來的好處

　　繼續(xù)使用熟悉的內(nèi)容

　　盡管向基于 IT 的車間自動化的轉(zhuǎn)變對于生產(chǎn)來說是一個巨大的進(jìn)步，但每個工廠的員工幾乎察覺不到這種變化 - 這是一個很大的優(yōu)勢。他們可以繼續(xù)訪問他們從硬件 PLC 中了解到的所有功能以及熟悉的用戶界面和工具。由于與 TIA Portal 兼容，無需為虛擬 PLC 編寫其他程序。

　　更輕松、集中地管理工廠

　　由于統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，所有應(yīng)用程序都具有相同的基礎(chǔ)，從而可以實現(xiàn)完全數(shù)字化管理。許多活動可以集中和遠(yuǎn)程進(jìn)行。通過 Edge Cloud 4 Production 進(jìn)行管理還可以提供更多的網(wǎng)絡(luò)安全性，因為許多攻擊媒介已從生產(chǎn)中刪除。

　　立即調(diào)整生產(chǎn)以滿足當(dāng)前需求

　　由于虛擬 PLC 作為軟件下載并通過 Industrial Edge 進(jìn)行部署，因此消除了交付周期和硬件組件的安裝。額外的PLC實例可以直接下載，不需要的實例可以根據(jù)需要卸載。這樣可以節(jié)省金錢和能源。Industrial Edge Management的更新和應(yīng)用程序也可以在全廠范圍內(nèi)快速、輕松地完全遠(yuǎn)程推廣。

　　密切合作確保調(diào)試成功

　　除了技術(shù)障礙之外，還需要克服許多組織挑戰(zhàn)。必須讓員工和管理層接受基于 IT 的工廠自動化理念，必須演示虛擬 PLC 的功能，并分配職責(zé)。成立了獨立的 Edge Cloud 4 Production 團(tuán)隊，使 IT 專家能夠與 OT 專家密切合作。得益于工廠的大量測試以及 IT 和 OT 團(tuán)隊之間的良好配合，奧迪和西門子能夠成功調(diào)試新技術(shù)。　

       西門子和奧迪、IT 和 OT、內(nèi)部專家和外部技術(shù)合作伙伴——所有項目利益相關(guān)者齊心協(xié)力，在第一家工廠成功實施了虛擬 PLC。

　　在初步考慮如何設(shè)計基于 IT 的生產(chǎn)后，很快就發(fā)現(xiàn)需要一個大規(guī)模的概念。然而，評估其可行性并進(jìn)行相關(guān)測試花了大約三年的時間。這段時間對于定義要求、測試條件以及與必要組件的制造商交談是必要的。這樣，虛擬PLC項目合作伙伴就已經(jīng)從一開始就相互受益：奧迪受益于西門子在自動化工程領(lǐng)域的專業(yè)知識，而西門子則受益于奧迪的持續(xù)反饋。這些技術(shù)也必須進(jìn)行修改：例如，建立較低層基礎(chǔ)設(shè)施的實時能力。

　　通過 Edge Cloud 4 Production 的虛擬 PLC 首次在奧迪生產(chǎn)實驗室成功進(jìn)行了測試。位于內(nèi)卡蘇爾姆 Böllinger Höfe 的奧迪 e-tron GT 生產(chǎn)線工廠被選為適合進(jìn)行初始生產(chǎn)調(diào)試的工廠。該工廠的小批量生產(chǎn)非常適合測試新技術(shù)。

　　奧迪與西門子合作，在早期階段對工廠進(jìn)行了測試，以了解現(xiàn)場設(shè)置和實施挑戰(zhàn)。這一承諾有助于提高員工的接受度。越來越多的成功測試增強(qiáng)了他們對虛擬 PLC 的信心以及該解決方案有效的確定性。

　　在生產(chǎn)運行的初始調(diào)試之前，需要進(jìn)行幾個月的準(zhǔn)備階段。必須構(gòu)建服務(wù)器、規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)、安裝組件并設(shè)置與 Industrial Edge 的連接。主要負(fù)責(zé)初始實施的 Edge Cloud 4 Production 團(tuán)隊成員 Pascal Schirmer 表示，這一階段的成功完全歸功于所有參與者都同意了明確的目標(biāo)，并且每個人都投入了必要的時間按時實現(xiàn)既定的里程碑。Schirmer 表示，所獲得的經(jīng)驗現(xiàn)在將直接有助于后續(xù)推廣的實施。

　　Industrial Operations X – 更具適應(yīng)性生產(chǎn)的產(chǎn)品組合

　　SIMATIC S7-1500V 是 Industrial Operations X 產(chǎn)品組合的一部分。該產(chǎn)品組合將 IT 和軟件功能引入 OT 領(lǐng)域，使生產(chǎn)具有高度適應(yīng)性，并為奧迪等客戶創(chuàng)造了許多新的可能性。這包括更快地實施新功能、更容易實現(xiàn)可擴(kuò)展性以及 IT 和 OT 人員之間的無縫合作。

　　最初的調(diào)試只是一個開始

　　隨著虛擬 PLC 的初步成功實施，西門子和奧迪在合作中實現(xiàn)了一個重要的里程碑。但這次成功只是一個起點。在接下來的幾年中，虛擬控制器和基于云的基礎(chǔ)設(shè)施將繼續(xù)開發(fā)、測試和推出。

　   當(dāng)實施虛擬PLC時，控制器首先被轉(zhuǎn)移到基于云的基礎(chǔ)設(shè)施并進(jìn)行測試。與此同時，虛擬化的全部潛力也被逐步挖掘出來。

　　未來幾個月的首要任務(wù)是向 Böllinger Höfe 員工通報新技術(shù)并對其進(jìn)行培訓(xùn)。目前，Industrial Edge Management的首批應(yīng)用程序也正在推出和測試，其中包括 SINEC Traffic Analyzer。這些應(yīng)用程序可以靈活下載和使用，并且以后不再使用時也可以輕松刪除。

　　與此同時，初步實施也為學(xué)習(xí)越來越多的組織和運營經(jīng)驗奠定了基礎(chǔ)。例如，將測試虛擬操作面板，并檢測工廠日常運營中的任何潛在障礙。事實證明，西門子是這些努力中強(qiáng)有力的合作伙伴。由于西門子和奧迪 IT 部門的奉獻(xiàn)精神，最初實施中出現(xiàn)的挑戰(zhàn)得到了克服?；谄駷橹沟某晒献鳎许椖繀⑴c者都對未來感到樂觀。