導(dǎo)語：減少設(shè)備的種類和數(shù)量，并將應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換為軟件，使生產(chǎn)更快、更穩(wěn)健、更靈活——奧迪的目標(biāo)是虛擬化車間自動(dòng)化。這不僅需要基于 IT 的新基礎(chǔ)設(shè)施，還需要虛擬 PLC。西門子通過SIMATIC S7-1500V 提供了成功的關(guān)鍵。

走上信息化生產(chǎn)之路

這家總部位于因戈?duì)柺┧氐钠囍圃焐痰哪繕?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(duì)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(dòng)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(duì)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(shí)現(xiàn)。

車間自動(dòng)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(gè)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(dòng)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(duì)創(chuàng)建，他們?cè)O(shè)計(jì)了涵蓋 B?llinger H?fe 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(yùn)行，包括SIMATIC S7-1500V 虛擬PLC。

作為自動(dòng)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(shí)的目標(biāo)是將虛擬化車間的愿景轉(zhuǎn)變?yōu)楦拍?。軟件?qū)動(dòng)的工廠自動(dòng)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(gè)與新的 Edge Cloud 4 Production 平臺(tái)兼容并且可以無縫集成到現(xiàn)有自動(dòng)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(shí)，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(shí)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(bào)：自 2024 年 1 月以來，兩臺(tái)虛擬 PLC 已成功部署在位于內(nèi)卡蘇姆的奧迪 B?llinger H?fe 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(dòng)化的轉(zhuǎn)變對(duì)于生產(chǎn)來說是一個(gè)巨大的進(jìn)步，但每個(gè)工廠的員工幾乎察覺不到這種變化 - 這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。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(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化管理。許多活動(dòng)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?yàn)樵S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(shí)例可以直接下載，不需要的實(shí)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(dòng)化理念，必須演示虛擬 PLC 的功能，并分配職責(zé)。成立了獨(dú)立的 Edge Cloud 4 Production 團(tuán)隊(duì)，使 IT 專家能夠與 OT 專家密切合作。得益于工廠的大量測(cè)試以及 IT 和 OT 團(tuán)隊(duì)之間的良好配合，奧迪和西門子能夠成功調(diào)試新技術(shù)?！?/p>

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(xiàng)目利益相關(guān)者齊心協(xié)力，在第一家工廠成功實(shí)施了虛擬 PLC。

在初步考慮如何設(shè)計(jì)基于 IT 的生產(chǎn)后，很快就發(fā)現(xiàn)需要一個(gè)大規(guī)模的概念。然而，評(píng)估其可行性并進(jìn)行相關(guān)測(cè)試花了大約三年的時(shí)間。這段時(shí)間對(duì)于定義要求、測(cè)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(xiàng)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(dòng)化工程領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，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(shí)時(shí)能力。

通過 Edge Cloud 4 Production 的虛擬 PLC 首次在奧迪生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室成功進(jìn)行了測(cè)試。位于內(nèi)卡蘇爾姆 B?llinger H?fe 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(cè)試新技術(shù)。

奧迪與西門子合作，在早期階段對(duì)工廠進(jìn)行了測(cè)試，以了解現(xiàn)場設(shè)置和實(shí)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(cè)試增強(qiáng)了他們對(duì)虛擬 PLC 的信心以及該解決方案有效的確定性。

在生產(chǎn)運(yùn)行的初始調(diào)試之前，需要進(jìn)行幾個(gè)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(shí)施的 Edge Cloud 4 Production 團(tuán)隊(duì)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(gè)人都投入了必要的時(shí)間按時(shí)實(shí)現(xiàn)既定的里程碑。Schirmer 表示，所獲得的經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)在將直接有助于后續(xù)推廣的實(shí)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(shí)施新功能、更容易實(shí)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(gè)開始

隨著虛擬 PLC 的初步成功實(shí)施，西門子和奧迪在合作中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)重要的里程碑。但這次成功只是一個(gè)起點(diǎn)。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(cè)試和推出。

當(dāng)實(shí)施虛擬PLC時(shí)，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(cè)試。與此同時(shí)，虛擬化的全部潛力也被逐步挖掘出來。

未來幾個(gè)月的首要任務(wù)是向 B?llinger H?fe 員工通報(bào)新技術(shù)并對(duì)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(cè)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(shí)也可以輕松刪除。

與此同時(shí)，初步實(shí)施也為學(xué)習(xí)越來越多的組織和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。例如，將測(cè)試虛擬操作面板，并檢測(cè)工廠日常運(yùn)營中的任何潛在障礙。事實(shí)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(shí)施中出現(xiàn)的挑戰(zhàn)得到了克服?；谄駷橹沟某晒献?，所有項(xiàng)目參與者都對(duì)未來感到樂觀。