技術(shù)

汽車工廠現(xiàn)代化中的控制革命

ainet.cn   2009年03月07日

  位于印度普納的塔塔汽車公司生產(chǎn)包括SUV、輕型卡車、掀背車等多種乘用和商務(wù)車。為了達(dá)到每年15萬輛汽車的產(chǎn)能,塔塔汽車公司需要在現(xiàn)有生產(chǎn)基地的附近建設(shè)新的廠房。產(chǎn)能是每年40萬輛,公司2005年在美國的銷售收入為45億美元。
  通過印度、西班牙和韓國的工廠,塔塔汽車公司已經(jīng)建立了一個(gè)卓越的品牌形象,被認(rèn)為是生產(chǎn)高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)型汽車的代名詞—這也是公司取得今天成就的原因。
  在印度普納的生產(chǎn)基地,塔塔汽車生產(chǎn)重型和輕型商務(wù)車、敞篷小貨車、多功能多用途車(MUV)、運(yùn)動(dòng)型多功能車(SUV)以及家用轎車。
  印度的人口是美國的三倍,但是只有不到2%的人擁有自己的汽車,而美國的這個(gè)數(shù)字是45%。1996年,塔塔汽車著手開發(fā)針對(duì)印度消費(fèi)者的一款徹底本土化的小轎車—Indica。
  為了使Indica的年產(chǎn)達(dá)到15萬輛,塔塔汽車公司決定在緊鄰現(xiàn)有普納生產(chǎn)基地的附近建設(shè)新的工廠。為了節(jié)約新工廠設(shè)備方面的投資,公司購買了一家位于澳大利亞的汽車制造廠,并把它搬到印度。同時(shí),公司現(xiàn)有的普納生產(chǎn)線存在若干自動(dòng)化的孤島,系統(tǒng)間沒有實(shí)現(xiàn)整合。
 
  大搬遷
  購買澳大利亞工廠為塔塔汽車新的生產(chǎn)基地
打下了良好的基礎(chǔ),但是它并沒有讓公司一勞永逸。比如,塔塔汽車在自動(dòng)化技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)還很欠缺。然而,他們卻擁有與羅克韋爾自動(dòng)化合作的經(jīng)驗(yàn),這已被證明是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗噷⒁徇w的工廠裝備同樣也是采用羅克韋爾自動(dòng)化的控制技術(shù)。
  為了實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo),塔塔汽車公司還需要在以下一些方面做出改變:
  ■ 升級(jí)控制系統(tǒng),以應(yīng)付每年15萬輛汽車的產(chǎn)能;
  ■ 變更并重裝生產(chǎn)線,以滿足Indica的特殊需要;
  ■ 增加汽車生產(chǎn)的柔性制造能力,以保證同時(shí)符合歐洲和印度的汽車標(biāo)準(zhǔn);
  ■ 生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品,同時(shí)將成本控制在有競爭力的水平;
  ■ 提高工廠的多功能性,可以生產(chǎn)多種型號(hào)的掀背車;
  ■ 完成搬遷,保證工廠在18個(gè)月之內(nèi)開工。由于澳大利亞工廠相關(guān)文檔非常有限,塔塔汽車面臨著巨大的安裝和集成方面的挑戰(zhàn)。
  工廠搬遷的團(tuán)隊(duì)包括來自羅克韋爾自動(dòng)化印度和澳大利亞區(qū)域辦事處的工程師,以及公司的印度分銷商Yantra自動(dòng)化公司。Yantra負(fù)責(zé)提供必要的設(shè)備儲(chǔ)存和物流方面的支持服務(wù)??傮w算下來,來自塔塔汽車、羅克韋爾自動(dòng)化和Yantra自動(dòng)化的超過50名工程師參與了新生產(chǎn)基地設(shè)備、工程和自動(dòng)化技術(shù)平臺(tái)的安裝工作。
  由于澳大利亞工廠的控制系統(tǒng)只能提供塔塔汽車在生產(chǎn)和質(zhì)量方面要求的60%的功能,所以還需要完成一系列繁重的設(shè)計(jì)、安裝和配置工作。
  因?yàn)榘拇罄麃喒S之前的所有者并沒有將控制系統(tǒng)文檔及時(shí)更新,塔塔汽車必須依賴羅克韋爾自動(dòng)化澳大利亞和印度團(tuán)隊(duì)提供必要的編程和系統(tǒng)功能服務(wù),以使得系統(tǒng)可以達(dá)到性能上的要求。除此而外,羅克韋爾自動(dòng)化還為塔塔汽車的工程師提供了操作、故障診斷以及控制系統(tǒng)維護(hù)方面的培訓(xùn)。
  盡管沒有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和噴漆生產(chǎn)線控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,工廠的主體生產(chǎn)線控制系統(tǒng)還是升級(jí)到可以與ControlNet網(wǎng)絡(luò)兼容,進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸。這次升級(jí)并沒有浪費(fèi)塔塔汽車在現(xiàn)有印度工廠中任何I/O方面的投資,并且整合了其所有的生產(chǎn)線,促進(jìn)了彼此之間的協(xié)同。
  羅克韋爾自動(dòng)化和Yantra自動(dòng)化組建了一個(gè)搬遷團(tuán)隊(duì),將控制系統(tǒng)升級(jí)到一個(gè)新的平臺(tái)—主要采用Allen-Bradley SLC 500型控制器—這樣可以使注入物料進(jìn)給線、夾緊控制、起重系統(tǒng)、輪盤系統(tǒng)之類的輔助功能和流程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。搬遷團(tuán)隊(duì)還協(xié)助塔塔汽車對(duì)新的沖壓線進(jìn)行了集成,同時(shí)進(jìn)行集成的還有帶有75臺(tái)新型機(jī)器手的流水線。
  由始至終,塔塔汽車新工廠的搬遷、集成和啟動(dòng),總計(jì)花費(fèi)了大約17個(gè)月,這是在規(guī)定的期限之內(nèi)。同時(shí),將原先割裂的自動(dòng)化孤島,也包括新的機(jī)械手,進(jìn)行了徹底的集成。由于同塔塔汽車供應(yīng)商和當(dāng)?shù)胤咒N商的良好關(guān)系,自動(dòng)化工廠的落成要容易很多。并且,澳大利亞工廠現(xiàn)存控制系統(tǒng)的幾乎每一個(gè)零件都得到了重用,這大大節(jié)約了成本。
  工廠的搬遷和控制系統(tǒng)的升級(jí),幫助公司快速達(dá)到了年產(chǎn)15萬輛汽車的目標(biāo),并且減少了周轉(zhuǎn)次數(shù)。更為重要的是,Indica Hatchback的質(zhì)量和價(jià)格剛好達(dá)到了一個(gè)契合點(diǎn),很快就受到廣大印度人的歡迎。因?yàn)镮ndica的成功,塔塔汽車最大的競爭對(duì)手被迫在這款車推出不久就進(jìn)行了降價(jià)。

  添加新產(chǎn)品
  由于Indica和全新普納生產(chǎn)基地的成功,塔塔公司決定在現(xiàn)有的前輩車設(shè)計(jì)中引入一款敞篷跑車,這需要具備在同一家工廠同時(shí)生產(chǎn)三款車型的能力。
  同時(shí),汽車生產(chǎn)商制造的小轎車還需要滿足歐洲和印度的標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)地區(qū)的法規(guī)、性能標(biāo)準(zhǔn)以及安全和排放要求都千差萬別,實(shí)現(xiàn)合規(guī)更是充滿挑戰(zhàn)。并且,公司希望現(xiàn)有工廠在沒有任何停產(chǎn)的狀況下滿足所有這些要求,也不希望增加周轉(zhuǎn)次數(shù)。
  控制系統(tǒng)的柔性和設(shè)計(jì)使這些要求變成了現(xiàn)實(shí),只需要改變很少的硬件。公司可以通過修改軟件提升ControlNet的性能,進(jìn)而增加現(xiàn)存控制系統(tǒng)的價(jià)值。升級(jí)還包括增加更多的I/O節(jié)點(diǎn)、增強(qiáng)操作員界面的功能、整合基于自動(dòng)ID系統(tǒng)的二進(jìn)制碼、重新夾緊以適應(yīng)不同車體以及在生產(chǎn)線上再增加10臺(tái)機(jī)器手。
  結(jié)果再次遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了塔塔汽車的期待。不僅新款汽車獲得了成功,公司還同時(shí)滿足了歐洲和印度的標(biāo)準(zhǔn)。并且,產(chǎn)量從每天400輛增加到了650輛。

  全新迷你焊接線
  塔塔汽車看到了通過添置迷你型焊接線增加生產(chǎn)量的機(jī)會(huì)。在生產(chǎn)線控制平臺(tái)方面,塔塔汽車選擇了羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix可編程自動(dòng)控制器和PanelView Plus操作界面以及基于DeviceNet和EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)的開放式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。使用Logix控制平臺(tái),塔塔汽車豐富了之前關(guān)于PLC-5可編程邏輯控制器系統(tǒng)方面的經(jīng)驗(yàn),使這些初始的I/O投資得以重用,并將其整合到新的控制平臺(tái)之中?;贚ogix的迷你焊接線的應(yīng)用,可以使公司每天汽車的產(chǎn)量從650輛提高到750輛。
  公司現(xiàn)在將目光投向在普納工廠每天生產(chǎn)1000輛汽車。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),塔塔汽車需要尋找新
的方法減少周轉(zhuǎn)次數(shù),公司正在與供應(yīng)商合作進(jìn)行基準(zhǔn)研究,以確定必要的周轉(zhuǎn)次數(shù)。
  這家汽車生產(chǎn)商雄心勃勃的計(jì)劃還不僅限于此——未來不應(yīng)該只有Indica,還要進(jìn)行全球化,實(shí)現(xiàn)快速成長,增加出口,生產(chǎn)組裝配件,迎接新的競爭。塔塔汽車已經(jīng)取得的成就,為今后增加新的生產(chǎn)線奠定了自動(dòng)化領(lǐng)域堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
  最終,塔塔汽車希望將所有的自動(dòng)化系統(tǒng)都納入Logix平臺(tái),通過EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合,因?yàn)樗蝗蛩邮?。除此而外,公司還希望使用羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu),提供帶有來自工廠車間行動(dòng)信息的高水平商務(wù)系統(tǒng),以進(jìn)行更加出色的決策。
 

 

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