隨著電動汽車 (EV) 革命的蓬勃高漲，全球電動汽車的數(shù)量正處于迅猛增長狀態(tài)。如果想要滿足不斷高漲的市場需求，并且為電動汽車行業(yè)提供一個擁有充足電力的環(huán)境，那么我們就需要通過智能可擴展的生產(chǎn)戰(zhàn)略為業(yè)務(wù)增長打下堅實基礎(chǔ)，防止電池供應(yīng)中斷或者超級工廠試運行延遲打亂電動汽車的生產(chǎn)計劃。

電池制造商需要面對生產(chǎn)需求多樣化、項目進度緊張以及產(chǎn)能受限的問題，而汽車制造商需要依靠最大化的電池生產(chǎn)速度來滿足呈指數(shù)級增長的需求。為了能夠始終提供優(yōu)質(zhì)安全的電池，制造商往往需要將全新的自動化解決方案集成到現(xiàn)有工藝流程中，利用建模和仿真工具執(zhí)行“假定”生產(chǎn)場景的離線測試，從而解決項目進度緊張的問題，并且制造商必須具備即時調(diào)整能力，才能緊跟電池技術(shù)的快速發(fā)展。

因此，電動汽車和電池制造商正通過建造智能互聯(lián)型電池超級工廠來迅速擴大其產(chǎn)能。制造商們迫切需要利用數(shù)字視覺支持工具部署更智能、更高效的制造過程，這些工具可以幫助制造商加快項目進度、縮短停機時間并實現(xiàn)離線測試。這表示電池大批量生產(chǎn)設(shè)施將成為剛需，實現(xiàn)起來卻并不容易。

在整個運營過程中創(chuàng)造價值

那么如何才能確保電池超級工廠順利啟動？其關(guān)鍵在于讓智能工廠真正實現(xiàn)智能化運營以及各環(huán)節(jié)的相互協(xié)調(diào)。為了實現(xiàn)這一點，制造商必須部署制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES)?作為互聯(lián)型超級工廠的基石。現(xiàn)代 MES 系統(tǒng)可以整合 IT 和 OT 之間的缺口，實現(xiàn)端到的端連接和可見性，幫助制造商優(yōu)化運營并解決關(guān)鍵的質(zhì)量問題。

數(shù)字化企業(yè)可以更快響應(yīng)市場需求，這在很大程度上要歸功于 MES 系統(tǒng)。MES 系統(tǒng)的關(guān)鍵特征之一，就是能夠在數(shù)字世界中及早解決各類生命周期挑戰(zhàn)，避免它們在現(xiàn)實生產(chǎn)中發(fā)展成為真正問題。

當(dāng)與建模和仿真工具搭配使用進行“假定”生產(chǎn)場景的離線測試時，MES 系統(tǒng)還能展現(xiàn)出非凡的敏捷度和靈活性，它可以將各家工廠的生產(chǎn)業(yè)務(wù)與全球業(yè)務(wù)系統(tǒng)緊密聯(lián)系在一起，使生產(chǎn)人員能夠利用實時見解做出更快、更明智的決策，從而加快響應(yīng)速度。也就是說使用集成 MES 系統(tǒng)，制造商可以在整個超級工廠實現(xiàn)可視化，在項目初期就實現(xiàn)智能運營，可以顯著節(jié)省時間和成本。

通過數(shù)字化創(chuàng)新滿足需求

對于電動汽車制造商來說，要克服項目進度吃緊的問題、改變生產(chǎn)要求并提升產(chǎn)能，仿真軟件必不可少。

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)字孿生體的應(yīng)用，制造商可使用數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)更敏捷的設(shè)計過程。數(shù)字孿生技術(shù)允許制造商對場景進行精確的離線測試，實現(xiàn)資產(chǎn)全生命周期的持續(xù)改進，并且借助數(shù)字孿生技術(shù)，制造商甚至可以在購買部件或擴招員工之前就對機器和工廠進行設(shè)計、測試和驗證。這種能力可以改進員工的工作方式，幫助制造商不斷發(fā)展并緊跟快速變化的電動汽車市場。

利用Emulate3D 數(shù)字孿生體軟件，電動汽車和電池制造商可以在機器設(shè)計和性能方面拓展無限可能。Emulate3D 技術(shù)適用于各類 PLC 和 CAD 平臺，能夠為制造商提供最佳的虛擬試運行解決方案。例如：訂購部件前，了解機器的運行狀況；前往現(xiàn)場前，發(fā)現(xiàn)相關(guān)控制問題；幫助工廠員工在無風(fēng)險的虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)系統(tǒng)知識，預(yù)測未來性能，以及對生產(chǎn)線變更進行仿真等。

先演示，后設(shè)計

在超級工廠設(shè)計過程中，有三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)可以應(yīng)用到 Emulate3D。Emulate3D 包含各種標(biāo)準(zhǔn)工具，可以讓制造商構(gòu)建工廠布局，并快速達到能夠代表真實狀況的系統(tǒng)狀態(tài)。完成初始演示階段之后，就可以使用標(biāo)準(zhǔn)化的機器及代碼渲染一個實際模型，用于展示概念并交流想法，從而確保向所有項目利益相關(guān)方共享相同的概念和愿景。

其中第一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是，在項目正式啟動前向所有利益相關(guān)方演示概念并創(chuàng)建視覺體驗。而我們想要滿足緊迫的項目進度要求，就必須在設(shè)計階段及早入手。借助數(shù)字孿生體軟件，可以構(gòu)建工廠的概念模型，了解初始系統(tǒng)設(shè)計的運行情況，無論是嘗試加入生產(chǎn)設(shè)施，還是要鞏固詳細生產(chǎn)流程，這款仿真軟件都能為所有相關(guān)方提供創(chuàng)建概念模型 3D 布局所需的工具，并幫助人們領(lǐng)會如何通過清晰的概念理解縮短開發(fā)時間和加快決策速度。

以仿真技術(shù)擴大規(guī)模

在建模概念獲得批準(zhǔn)后，啟動超級工廠的第二個關(guān)鍵環(huán)節(jié)便是使用 Emulate3D 軟件的仿真和實驗功能來測試此概念的設(shè)計。如果使用 Emulate3D 進行仿真，便可構(gòu)建一個獨立模型，可以進行重復(fù)操作，并通過實驗來分析系統(tǒng)內(nèi)的變量，例如如何消除停機時間和擴大生產(chǎn)規(guī)模。

當(dāng)開始決定采購各類設(shè)備時，這項測試至關(guān)重要，有些部件可能價格便宜但加工速度慢，或者價格昂貴但加工速度快。無論是決定使用自動化還是非自動化解決方案，或者正在分析系統(tǒng)以確定設(shè)計是否能滿足長期需求，系統(tǒng)都需要兼顧當(dāng)下和未來的需求。而這款仿真軟件恰恰可以幫助確定系統(tǒng)目前的配置是否能在不停機或不變更的情況下滿足這些需求。

最重要的是，在仿真測試過程中可以分別設(shè)置不同的變量，隨后再運行相應(yīng)模型，而制造商可以根據(jù)具體工廠需求快速或精細化地完成測試。通過使用可導(dǎo)入的典型標(biāo)準(zhǔn)物料輸送設(shè)備模型或自定義 CAD 設(shè)備模型，可以實時了解系統(tǒng)的產(chǎn)出量變化。

以仿真技術(shù)實現(xiàn)擴展

啟動超級工廠的第三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對新生產(chǎn)流程進行離線測試，從根本上節(jié)省試運行階段的時間和成本。而仿真技術(shù)可以讓工程師們使用 3D 計算機輔助設(shè)計 (CAD) 對象在虛擬環(huán)境中運行程序，從而對系統(tǒng)完整性進行一次性評估，無需等待機器制造完成。借助仿真技術(shù)，可以創(chuàng)建采用實際操作邏輯并與控制系統(tǒng)相連的虛擬機器，然后在試運行前先對機器性能進行測試、調(diào)試和驗證，最后還可以模擬機器運行情況，以測試新的配置和產(chǎn)品類型。這意味著在超級工廠啟動期間，用戶可以幾乎不受限制地應(yīng)用數(shù)字孿生體。

一旦從項目的關(guān)鍵路徑中移除了一些邏輯控件，難免會對系統(tǒng)試運行心存顧慮。例如，安全硬件是否正常工作，電氣接線是否正確？

在現(xiàn)實環(huán)境中執(zhí)行某些操作可能會危及人身安全、花費大量時間和成本、消耗過多原材料甚至影響其他生產(chǎn)線，而仿真技術(shù)允許用戶在虛擬環(huán)境中大膽放心地進行嘗試。這不僅能夠以數(shù)字化方式來對系統(tǒng)進行測試，而且能夠顯著縮短時間、降低成本和減小風(fēng)險，以便做出對于超級工廠啟動至關(guān)重要的決定。

小羅有話說

作為智能制造的引領(lǐng)者，羅克韋爾自動化的仿真和數(shù)字孿生體軟件能夠推動電動汽車和電池制造商超級工廠的協(xié)作建設(shè)，并且為工業(yè)機器設(shè)計深入賦能，未來，我們將繼續(xù)依托先進的 IT/OT 技術(shù)提供更加全面的數(shù)字化解決方案，為汽車行業(yè)發(fā)展帶來無限可能。

審核編輯 ：李倩