西门子时海洋:正当时,西门子数字化工厂解决方案

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图为西门子数字化工厂项目高级顾问时海洋发表主题演讲

6月24日下午,由中国化学与物理行业协会动力电池应用分会、电池中国网联合主办,爱发科东方真空(成都)有限公司重点支持的“Li+学社·成就锂享 智信未来(2018)电池技术沙龙第四期:智能未来——解密动力电池数字化内核”在四川省成都市举办。西门子数字化工厂项目高级顾问时海洋在沙龙上发表了题为《正当时,西门子数字化工厂解决方案》的演讲。以下是演讲内容。

西门子数字化工厂项目高级顾问 时海洋:

大家下午好!明天大家会参加的工厂是我曾经工作过5年的地方,去年开始我从工厂出来,在我们的数字化能力中心对外做数字化咨询的服务,在讲之前有一个简短的视频给大家分享一下。我们西门子数字化的解决方案从三个方面入手,大家知道比较流行的数字化双胞胎的概念,我们是产品设计数字化双胞胎,生产的数字化双胞胎和产品性能双胞胎三个领域展开,方案包括研发、生产制造,我们在座很多的OEM的厂商也了解我们设备制造的时候怎么更快捷的方式交付给客户,我们作为电池生产制造企业,我们从客户的需求到产品线下用什么样的方式管理。这是我们的数字化企业的套件,包含了从研发到生产工程,生产规划,制造执行以及服务,贯彻到整个产品生命价值的解决方案。我们一直在讲数字化,不管是美国的智能制造,德国的工业4.0,和我们国家提出来的中国制造2025,整个的体系都贯彻到一个东西就是数字化,数字化改变了所有的事情。我们从一些内容里边可以看到,我们数据会给各种类型的企业带来越来越多的价值,在过往的20年当中我们可以看到世界500强的企业里边名单交替更迭,都是因为没有抓住过去信息化的手段,最近走在前列的互联网公司他们信息化的水平大大提高。过去我们的实体书店在慢慢消失,亚马逊电子书更多的进入到我们大家的一线生活。我们传统的磁带、CD,过往的影像产品在越来越多的被流媒体的应用取代。我们企业黄页被B2B的取代,我们的出租车被网约车取代,我们的互联网在改变一个时代,我们的互联网+怎么和我们的智能制造融入在一起。接下来的主题是IT和OT在整个数字化企业里边的典型应用。

我们来自电池制造企业以及我们的OEM,我们面临的挑战是这样的,客户希望我们的产品更快的上市,我们对自己的要求也是这样的。我们希望我们的生产能力,我们的生产线,我们的生产车间有更多的柔性能力来满足越来越多客户的个性化的需求,我们希望提升我们产品的品质,来达到最高的客户满意度,我们希望我们整个效率做到最高。满足这样几种特征的情况下,这形成了一个新的业务模式,新的业务模式里边同时安全,不管是信息安全还是工厂安全等等安全因素贯穿到整个数字化企业的全液态当中。我们刚才提到从需求到产品下线产品生命周期西门子是怎么做的,我们有产品设计,我们有生产规划,生产工程,制造执行服务,西门子里边借助数字化双方的技术,将所有的领域克隆一个虚拟的世界。我们怎么分呢?如果我们把五个阶段划分到三个数字化双胞胎里边我们是怎么用的。电子行业我们的设计、仿真、验证我们提供完整的一个平台,帮助我们的电池厂商从客户的需求到产品的设计,到下线的全过程。我们现在不管是国家要求还是为了迎合政策扶持,我们的电池能量密度要求越来越高,我们怎么完成这样的设计来符合这样的要求呢,我们这边有完整的一套方案,我们的设计平台,仿真平台,设计仿真一体化平台帮助企业完成这样的产品设计和验证。

针对于整个电池单元我们这边可以了解Excel之后,我们对里边的化学成分进行了配比,验证完之后储能和认证要求,我们生产什么样的单体来最后满足我们最终交付给客户的东西,这边是我们完整的解决方案,里边可以基于我们定义好的客户的要求,我们的单个的有什么要求自动生成我们的规格。这些单元按照特定的组合放在一起,其中集成了各种各样的技术,比如说我的热仿真,我的疲劳仿真这样的技术,我们要求我们的锂电池有5000家的充放次数,怎么保证我们设计出来的产品它的质量性能是最优的呢,5000次的充放不借助我们的仿真的技术手段,只靠老的技术手段是无法完成的。我们要更多的引入虚拟世界的产品,就是我们数字化双胞胎里边虚拟设计的东西,把这些验证,把我们电池行业电池本身设计时候的关键要素在这样的平台里边不断的验证,最终能够保证我们的设计产品是满足客户要求的。这个是完整的数字化双胞胎概念在产品设计端产品层面的应用,我本身不是来自电池行业,对电池这块的了解不是那么深入,在刚才我介绍的过程中有一些概念或者是一些偏差,希望大家理解。

我们讲完了产品的数字化双胞胎,我们设计出来这样的一个产品,我们用什么样的工艺加工制造,我们的装机什么应该怎么做,符合什么样的工艺要求,如何加剧单机设备在我厂线的部署,这是生产数字化的双胞胎为大家带来的加剧。生产的数字化双胞胎,借助我们西门子的系统可以在很早对整个车间的工艺流和物料流做一个完整的规划,同时它的模型信息会的我们的工艺过程仿真,因为我们知道完成任何一个产品的加工是由若干个工艺组成的,我们怎么把前期建立的模型最终运用到我的公益仿真方针里边去,最大限度的提高我的生产节拍。需要我们这两个产品相互配合,我们在生产设计阶段我们的模型可以在不同的应用里边用,刚才提到我们的产品设计,产品设计本身我们更看重的是整个模型的重用,依托于我们的产品周期管理平台跟它做交互存储。做完了一个工艺之后,我们在这样的工艺规划之后,我们在这样的平台一步一步的验证,然后做仿真。我们交互了一个三级模型,在很前期OEM厂商提供了电池生产线的模型,我们可以根据参数进行复制,复制完了之后借助我们的自动化工具它会生成一些主要的PRC代码,这些代码会做什么呢,我电池设计的人员会基于这个把工艺带进来,然后它在这里边加一些PLC相关的报警处理的信息来完善整个的运转,这样最大程度的保证我的设计,我的工艺信息在上游被输入得到传递,我交付这样的一个产线到最终客户手里的时候,最大限度运行的时候不会出什么问题,这就是我们的一个理念。

我们刚才提到PLC的程序,PLC有全集成自动化的产品,TRI,TRI不仅仅有我们的软PLC,还直接和我们的物理PLC连接的条件,我们PLC代码的运行怎么监控,它的质量怎么做呢,我们借助模块让软件和软件互联,形成软件的闭环。我虚拟的线级跟我们虚拟的PLC做一些活动,它可以监测到最终验证我PLC经过我们电机工程师加工的PLC的代码是不是可靠的。同时我们的PRC在我们运行的时候把我们的PLC代码真实的输送给我的物理PLC,物理PLC让我的自动化产线好起来。这个是从研发到交付的一条线,刚才讲的包含了我们整个OEM的内容,我做产线设计的时候需要哪些信息,信息输入要什么样的平台,在数字化的平台通过什么样的信息流实现的。包含我们的单机设备,我们整条线的调试。我们准备完了我们的产品,我们的线都准备好的情况下我们最大限度的降低了我们现场的调试人员,让客户拿到设备的时候就尽可能的投产运营给客户,给我们的电池生产厂商带来实际的收益,这是我们的最终的一个目标。这些条件都具备的情况下我们在有限产能排程,它会搜集我们设备,整个车间,人员排班等等的情况,把我们来自不同电池厂商、生产厂商,来自不同客户的工单,这些因素综合起来最终完成我生产制造的排产。

做完了这些,我的订单,我生产电池的工单传送到我的制造现场,那我的MES是怎么做呢,这里边是一个案例,关于我们工艺信息。我们刚才提到我们产品生命周期管理平台,做完了我们的工艺规划,这个工艺规划产生了检测参数,电池的Excel各种线上检验的信息会随着我们的工艺设计同步给我们的MES,MES在执行的过程中基于一些自动化检测的前提把这些信息抓取到,最终给我们的过单的产品和过单的信息做一个反馈,这样我整个产品生产过程中所有的数据采集都可以实现,并且得到验证,这样不管是我的单元生产,模块生产,我的质量会得到有效的控制。这是我们数字化双胞胎在生产制造领域的应用,其中包含了我们OEM厂商设备类的。

接下来我们的数字化双胞胎在云平台的应用,我们西门子有自己的云平台,我们的云平台是开放互联的云生态系统,我们数据采集的信息包含了我产品生产过程中质量的信息,所有的信息我都可以搜集起来,采集起来,海量的数据我们做一些分析上传到我们的云平台,云平台会结合每个端页,如果是跟车床数控相关的我们有数控的专家,我们会基于这些数据开发一些APP,APP会分析我们整个生产现状和我们设备本身的性能参数,基于这些性能参数做一些预测性的分析。性能还有我们的单机设备,这是真实的案例,这里边融入了大量的西门子的工厂自动化的技术,比如说我们的通讯,我们的PLC的产品等等的,这些东西在一个单机设备里边被重复的应用,帮助客户达到的工艺。西门从设备提供商转变为整体方案供应商,我们能够提供的不仅仅是PLC的产品,而且包含了整个从PRM到RES到现场自动化评测的检查。

刚才我们的领导提到能源管理,电池行业我要储能,我去排我储能的工艺,我可以监控我整个车间能源消耗的情况,基于能源消耗的波峰波谷的信息来安排我这些公益,在波谷的位置我安排一些储能,在我能源价格最低的时候我把这些工艺安排到,最大程度的降低整个企业在这方面的投入。我们的知识都是在这样的平台上存储,我们的设备运行状态执行情况,这些信息都会同步到我的云平台里边去,云平台基于企业的运行数据,车间的运行现状来帮助各个阶层的管理人员去支撑它做这个决策,包含我们的工程师去做设备的检修等等这些方面的预警,我们认为数据给企业带来的价值,我们的平台可以承担起这样的作用给企业带来作用。我们数字化的套件在产品数字化的设计和数字化生产和数字化性能三个大领域里边它不是简单的堆砌,我们希望它用数据,用生产现场来指导我们完成我们的生产,比如说我们真实生产过程中希望遇到的问题反馈到工艺,是不是设备的原因导致缺陷,还是缺陷在产品设计的时候就已经埋下了,我们去追根溯源把我们的产品做到最棒,去优化整个产品。这是闭环制造,闭环的依据是什么,你没有这些数据支撑,你没有这些信息系统的互联互通我们怎么去做这样的一个闭环制造。当然我们最终的目的还是要不断的去把我们产品的竞争力提高,把我们产品性能提高,把客户的满意度提高。

我们看相对比较完整结合能源管理的应用,我们的PRM,我们的MES,这样的数字化企业套件,结合我能源管理把我们整个工厂推向了一个新的高度,这是西门子能够在这样的一些领域,不管是我们的OEM厂商还是我们的电池生产厂商能够带来一些新的思路。接下来就是一个简单的分享,包括我们的三星,包含我们德国的设备供应商,这是包含了设备研发全方面电池行业,以及我们设备供应商,我们希望我们把整个电池行业相关的社会供应商联系起来,把整个行业做成信息互联大的平台。如果把我们的一个产品推给我们的OEM,它带来的价值有多大呢,我们能说它能够仿真出来电气工程师设计出来这个东西是不是验证我的PLC代码,但是它的工艺输入是没有认,不是没有人认可,是以电气工程师的角度输入的信息,它没有NPR的工程师融入进来,我们在这样的平台在这样的解决方案里边充分的融合组织,让各个环节里边把它的等待时长,设计研发时长降到最低,这样才能够保证我们的企业拥有最大的竞争力。

我们针对整个产品设计、生产工程、生产规划和我们制造执行服务里边西门子在整个增值环节里边提供了完整的解决方案。我来自数字化工厂能力中心,我们对外也做一些相关的智能制造的咨询业务,我们面向主要的内容是刚才提到的产品生命周期以及我们的制造执行和TRI,这样的一些领域做一些智能制造相关的规划。坦白来讲,这个是面向IT和OT两化融合这方面相关的东西多一些。我们整合了所有的东西,最终我们的目的还是这四点,我们希望把我们的产品研发周期降到最多,让我们产品上市时长上到最多,我们希望我们整个的柔性,我们的生产制造,比如说明天大家会参观我们的成都工厂,大家会了解到我们单个一条PLC的产线可以涵盖到一个系列所有的模块,60到90的模块。我的柔性制造,我实现了柔性制造的创举,意味着你不用重复投资一条一条的产线满足客户的多样化的需求,这个是给我们企业带来的价值。品质提高了,客户的要求越来越高,品质提高了客户满意度提高了是保持你这个企业订单源源不断的前提,我们的品质柔性,对我们的效率,把我们的客户交互做到最大,客诉降低,维持我们的企业的竞争力,我们的解决方案都是围绕这四个目的做的。

这是我今天我给大家分享的全部内容,谢谢大家!

(根据嘉宾演讲整理,未经本人审阅)

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