北京奔馳（簡(jiǎn)稱 BBDC）可謂國(guó)內(nèi)轎車總裝車廠皇冠上的一顆寶石，BBDC新工廠第一期建設(shè)工程 30 萬(wàn)平方米，具備年產(chǎn)10萬(wàn)輛汽車的生產(chǎn)能力，協(xié)同工作生產(chǎn)不同款式的奔馳和克萊斯勒品牌汽車，因此高性能的生產(chǎn)線和裝配線是其根本保證。數(shù)年來(lái)，BBDC一直追逐著汽車柔性制造的夢(mèng)想，在北京奔馳新廠的設(shè)計(jì)階段，工程師們便把柔性制造作為戰(zhàn)略性措施予以重視，力圖通過(guò)柔性制造實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，并且選擇了西門子故障安全系統(tǒng)為制造產(chǎn)線保駕護(hù)航。新廠投產(chǎn)近兩年的時(shí)間里，通過(guò)在汽車產(chǎn)業(yè)中市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)角逐的洗禮，西門子安全產(chǎn)品作為強(qiáng)大后盾，免除了北京奔馳生產(chǎn)過(guò)程中安全控制的后顧之憂。
柔性制造是當(dāng)代汽車生產(chǎn)中一個(gè)充滿魔力的詞匯，數(shù)年來(lái)，北京奔馳一直追逐著汽車柔性制造的夢(mèng)想。所謂“柔性制造”是由信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能靈活、迅速的適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System - FMS）。在國(guó)外汽車產(chǎn)業(yè)中，主流汽車廠商如通用、福特、寶馬、奔馳、豐田、大眾、雷諾、沃爾沃等公司都采用了柔性制造系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)柔性制造的“溫柔”助推，汽車市場(chǎng)上各主要汽車生產(chǎn)廠家之間的競(jìng)爭(zhēng)形態(tài)，從成本、價(jià)格為主的競(jìng)爭(zhēng)，轉(zhuǎn)向市場(chǎng)適應(yīng)能力、新產(chǎn)品推出速度、產(chǎn)品個(gè)性化等方面的競(jìng)爭(zhēng)，而不具有“柔性制造”能力的廠家將與此絕緣。
在北京奔馳新廠的設(shè)計(jì)階段，工程師們便把柔性制造作為戰(zhàn)略性措施予以重視。懷著柔性的理念來(lái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)線，對(duì)工程師們來(lái)說(shuō)，需要一種不同的觀念，一種尋求新穎制造的開(kāi)放觀念，正像他們追求任何其他設(shè)計(jì)目標(biāo)一樣。投入使用的新式產(chǎn)線擁有5種基本車型的生產(chǎn)能力，力圖通過(guò)柔性制造實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，加速合資企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與跨國(guó)公司的接軌，迎接汽車產(chǎn)業(yè)中新一輪市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的洗禮。
柔性制造的鋼鐵汽車
我們的主人公——北京奔馳-戴姆勒·克萊斯勒汽車有限公司（簡(jiǎn)稱 BBDC）可謂國(guó)內(nèi)轎車總裝車廠皇冠上的一顆寶石，BBDC新工廠位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，第一期建設(shè)工程 30 萬(wàn)平方米，2006年9月15日建成投產(chǎn)，具備年產(chǎn)10萬(wàn)輛汽車的生產(chǎn)能力，協(xié)同工作生產(chǎn)不同款式的奔馳和克萊斯勒品牌汽車，因此高性能的生產(chǎn)線和裝配線是其根本保證。新廠目前主要生產(chǎn)梅賽德斯-奔馳E級(jí)、C級(jí)轎車、克萊斯勒300C、400C、克萊斯勒鉑銳等產(chǎn)品。
近期，轎車市場(chǎng)需求繼續(xù)保持較快增長(zhǎng)。截至2007年底，轎車銷量達(dá)到472.66萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)23.46%。2008年1至4月，日系轎車品牌在我國(guó)轎車市場(chǎng)中占據(jù)28.5%的優(yōu)勢(shì)份額，自主品牌轎車市場(chǎng)份額維持在25.9%，德系轎車品牌份額達(dá)到21.5%。從行業(yè)經(jīng)濟(jì)循環(huán)角度看，2008年國(guó)內(nèi)轎車行業(yè)將主要位于景氣的成長(zhǎng)階段。然而面對(duì)著來(lái)自上下游以及汽車行業(yè)本身的激烈競(jìng)爭(zhēng)，汽車廠商都在竭力追求盡快適應(yīng)市場(chǎng)變化，滿足消費(fèi)者多樣性的汽車“口味”，BBDC志在成為市場(chǎng)中的常勝將軍，柔性制造理念應(yīng)勢(shì)而生。
圖1：BBDC電氣&材料主管高宏君先生
BBDC電氣&材料主管高宏君先生說(shuō)：“為了走好奔馳汽車邁向國(guó)產(chǎn)化的第一步，我們?cè)谛聫S的設(shè)計(jì)中一直柔性化和透明化，這就對(duì)操作的高度自動(dòng)化和生產(chǎn)的安全性依賴非常大。在生產(chǎn)和管理中大量采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，擁有國(guó)際先進(jìn)水平的國(guó)內(nèi)第一條能夠生產(chǎn)5種車型的柔性化生產(chǎn)線，涵蓋了沖壓、焊裝、涂裝、總裝等整車制造環(huán)節(jié)?！痹贐BDC的柔性制造中，兩個(gè)“融合”是其最大特色，那就是安全系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的融合，以及全廠上下控制信息和IT信息的融合。
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控制和安全系統(tǒng)合為一體
西門子和BBDC的合作關(guān)系由來(lái)已久?！拔覀冎牢鏖T子是在安全技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富而且可靠的合作伙伴，因?yàn)楦叨茸詣?dòng)化的安全系統(tǒng)能提高生產(chǎn)過(guò)程性能，新組裝線和生產(chǎn)工廠總是需要最新的自動(dòng)化技術(shù)，安全技術(shù)也如此。”西門子的故障安全系統(tǒng)給高先生留下了很深的印象，“BBDC對(duì)安全非常重視，我們不僅要對(duì)產(chǎn)品負(fù)責(zé)，還要對(duì)員工負(fù)責(zé)。在車身車間中，機(jī)器及由機(jī)器人和輸送帶組成的傳送系統(tǒng)可能存在危險(xiǎn)隱患，為此我們通過(guò)光柵、光幕、安全開(kāi)關(guān)和急停按鈕等措施加強(qiáng)了其安全性能。”
西門子的故障安全解決方案幾乎遍布了北京奔馳的各個(gè)角落：
通過(guò)西門子的故障安全解決方案，BBDC已經(jīng)建立覆蓋整個(gè)公司生產(chǎn)裝置的安全控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和集成化的安全控制回路。負(fù)責(zé)BBDC新廠項(xiàng)目安全系統(tǒng)集成的西門子工廠自動(dòng)化工程有限公司工程部工程師陳旭宏介紹了這個(gè)項(xiàng)目的最大亮點(diǎn)：“BBDC使用了安全系統(tǒng)和控制系統(tǒng)集成一體的方法，將安全和控制合成到了一根現(xiàn)場(chǎng)總線上，那樣便幾乎去除了所有繼電器的使用，節(jié)省了控制面板的空間和其他硬件，它同樣也減少了工程設(shè)計(jì)、排錯(cuò)和布線的成本。” 使用PROFISAFE，多種SIEMENS標(biāo)準(zhǔn)的電氣元件和安全相關(guān)的電氣元件均聯(lián)到統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)上：包括MASTERDRIVER 變頻器、MOBY識(shí)別系統(tǒng)、ET200eco、F型ET200S、標(biāo)準(zhǔn)ET200變頻器、TP170B、PP17-I等。
圖2：BBDC生產(chǎn)車間中使用的控制網(wǎng)絡(luò)
BBDC正在享受著這種整合帶來(lái)的比“安全”二字更為深遠(yuǎn)的影響。讓我們來(lái)看一組數(shù)據(jù)，僅僅在總裝車間P&F輸送系統(tǒng)中使用的安全產(chǎn)品，便可省去15個(gè)安全繼電器和大約60個(gè)普通繼電器。一個(gè)416F-2DP可以實(shí)現(xiàn)所有的安全功能，省去了專用安全型PLC。PROFISAFE網(wǎng)絡(luò)可以連接所有電氣控制設(shè)備，省去了專用的安全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，立即節(jié)省了1200米的布線。電氣系統(tǒng)從圖紙到接線，現(xiàn)得更加簡(jiǎn)潔清晰，減少了接線工作量和現(xiàn)場(chǎng)安全硬件調(diào)試時(shí)間，設(shè)計(jì)時(shí)間減少了大約15%，硬件調(diào)試時(shí)間減少了大約15%。軟件編程更加靈活，安全程序和普通程序均通過(guò)STEP7完成，軟件調(diào)試時(shí)間工作量減少了大約20%。這些就是BBDC堅(jiān)定不移的選用西門子安全解決方案的驅(qū)動(dòng)力所在。
高先生的話語(yǔ)印證了這一觀點(diǎn)：“使用集成系統(tǒng)，能夠大大降低配線需要，從而節(jié)省了配線費(fèi)用以及柜內(nèi)空間。另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它的通用工程環(huán)境，控制和安全系統(tǒng)只需要用一套工程工具來(lái)完成工作。統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)大大減少了工程、培訓(xùn)、操作、維護(hù)和備件的需求，也相應(yīng)減少了這些方面的成本費(fèi)用。我們看到了全集成自動(dòng)化概念的明顯優(yōu)勢(shì)，靈活性更強(qiáng)，接線和所需電纜更短，網(wǎng)絡(luò)功能更加豐富，PROFIBUS集成以及更短的調(diào)試時(shí)間等。”
物理與信息雙重透明
同樣在BBDC的項(xiàng)目中，信息透明性方面也是可圈可點(diǎn)的。網(wǎng)絡(luò)方面為透明性提供了必要的支持，向上與車間管理監(jiān)控層設(shè)備通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接。向下，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS/ PROFISAFE現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)傳感器和操作設(shè)備和驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，使得生產(chǎn)信息能夠直接提交到BBDC的ERP系統(tǒng)。同時(shí)，西門子的Moby RFID系統(tǒng)保證工件能夠“及時(shí)按序”的運(yùn)送到適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)，以便安裝到車身的適當(dāng)部位，同時(shí)保證了操作質(zhì)量。
圖3：BBDC總裝生產(chǎn)線上使用的動(dòng)態(tài)看板，實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)信息
“透明工廠也是我們?cè)趯?shí)現(xiàn)柔性制造中非常重視的一個(gè)方面，它不僅僅是物理層面生產(chǎn)線的透明，更重要的是實(shí)現(xiàn)信息層面的透明，從儀表、到控制、再到管理整個(gè)信息鏈的透明?！备呦壬偨Y(jié)了這種透明性帶來(lái)的好處，“這樣的透明框架可以使我們更好的與IT部門進(jìn)行合作，并且開(kāi)始逐漸為將來(lái)的集成，數(shù)據(jù)管理和后續(xù)技術(shù)采用制定標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)秀的業(yè)務(wù)連貫性。透明化的實(shí)現(xiàn)使得我們每日的生產(chǎn)例會(huì)變得更具意義?！蓖该餍赃€帶來(lái)了一些超出預(yù)期的效益，除了改善操作的安全性，提高跨車間管理的可視性，它加強(qiáng)了BBDC處理突發(fā)事件的恢復(fù)能力，減少為了改善設(shè)計(jì)而使系統(tǒng)變得更為復(fù)雜的情況。
圖4：西門子故障安全解決方案充分實(shí)現(xiàn)了BBDC的多種需求
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系統(tǒng)上線之后，運(yùn)行良好，沒(méi)有遇到任何問(wèn)題，高先生認(rèn)同BBDC目前的成功很大程度上得益于對(duì)西門子產(chǎn)品的選用：“奔馳的企業(yè)文化一向比較保守，對(duì)西門子的選擇是基于前期的鋪墊和經(jīng)驗(yàn)的積累，擁有扎實(shí)的基礎(chǔ)?！笔褂梦鏖T子全新SIMATIC安全集成概念，BBDC通過(guò)簡(jiǎn)單的硬件配置和接線和簡(jiǎn)單的軟件配置，便可以實(shí)現(xiàn)和滿足汽車生產(chǎn)車間不同區(qū)域的安全等級(jí)要求，最高等級(jí)可以達(dá)到SIL3/ AK6/ EN954-1 Category4。
聯(lián)想到西門子在今年漢諾威展會(huì)上展示的長(zhǎng)達(dá)百米的大眾VW Tiguan汽車自動(dòng)化的生產(chǎn)線，充分體現(xiàn)了西門子在汽車領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力。生產(chǎn)線從原料制備、鋼材軋制開(kāi)始，到具有自主導(dǎo)航的物流運(yùn)輸系統(tǒng)、零部件和車身的焊接、裝配、噴漆，最后到整車組裝一氣呵成。西門子的TIA解決方案支撐著這條自動(dòng)化生產(chǎn)線的命脈。
圖5：西門子在漢諾威展會(huì)上展示的大眾VW Tiguan汽車自動(dòng)化的生產(chǎn)線
在中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)，在鋼材大幅漲價(jià)、其它原材料也處在上升趨勢(shì)、人工成本上升、貨幣緊縮政策導(dǎo)致企業(yè)融資成本上升等生產(chǎn)端的因素會(huì)傳遞給企業(yè)較大的成本、費(fèi)用壓力，但轎車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局又不支持產(chǎn)品的價(jià)格提升，總體還是降價(jià)為主，柔性制造是許多廠家的唯一出路。BBDC只是西門子在汽車行業(yè)成功案例的一個(gè)縮影，其豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和工藝Know How，成為在市場(chǎng)中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。隨著柔性制造技術(shù)的進(jìn)一步普及，故障安全系統(tǒng)必將越來(lái)越凸現(xiàn)其重要性，擁有更加廣闊的應(yīng)用天地。
（原創(chuàng)）
