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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司

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本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。

本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？?適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。

智能制造與數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)

虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的完美結(jié)合

虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界的完美結(jié)合在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)，基于虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合，制造業(yè)正在邁向高度集成的生產(chǎn)時(shí)代。西門子創(chuàng)新的系列化工業(yè)軟件，為工業(yè) 4.0及數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)的未來發(fā)展——集成化產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)流程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

自古以來，有著“天府之國(guó)”美譽(yù)的成都就是個(gè)享受安逸生活的好地方。安逸的生活也許是一眾好友相邀打上一局酣暢淋漓的，或三五成群在寬窄巷子的燈影交錯(cuò)間對(duì)飲一杯清茶。然而在安逸之外，成都也不斷發(fā)生著變化，國(guó)家“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略啟動(dòng)后的十余年間，它已成長(zhǎng)為地區(qū)生產(chǎn)總值近萬(wàn)億元的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)市。據(jù)統(tǒng)計(jì)，已有200余家世界500強(qiáng)企業(yè)在成都落戶，制造業(yè)、電子信息產(chǎn)業(yè)的崛起為這座城市增添了科技的標(biāo)簽。

在這座快速發(fā)展的城市中感受到科技為工業(yè)帶來的變化并不難。在成都西區(qū)，有一座看起來“不起眼”的工廠。它外觀低調(diào)樸素，內(nèi)部卻隱藏著巨大。全廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)了從管理、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)到物流配送全過程的數(shù)字化, 并且通過信息技術(shù)，與德國(guó)生產(chǎn)基地和美國(guó)的研發(fā)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)。它是一個(gè)完整的數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)——西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品成都生產(chǎn)研發(fā)基地（以下簡(jiǎn)稱“西門子成都工廠”）。

說起“數(shù)字化”，其實(shí)并不難理解。在西門子成都工廠研發(fā)生產(chǎn)一件新產(chǎn)品，它都會(huì)擁有自己的數(shù)據(jù)信息。這些數(shù)據(jù)信息在研發(fā)、生產(chǎn)、物流的各個(gè)環(huán)節(jié)中被不斷豐富，實(shí)時(shí)保存在一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)中。而這座工廠的運(yùn)行，都是基于這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，ERP、PLM（產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)）、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、控制系統(tǒng)及供應(yīng)鏈管理，全部實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫的信息互聯(lián)，從而造就出了一幅透明工廠的畫面。

更精彩的是，這個(gè)工廠的絕大多數(shù)技術(shù)來自西門子自身，可謂一座“自己生產(chǎn)自己”的工廠。

數(shù)字化研發(fā)：協(xié)同快速

成都工廠承擔(dān)著西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品研發(fā)的角色。之所以能勝任，與NX及Teamcenter等西門子PLM數(shù)字化解決方案的全面應(yīng)用不無(wú)關(guān)系。研發(fā)也是數(shù)字化工廠“數(shù)據(jù)鏈條”的起點(diǎn)，由研發(fā)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將在工廠的各個(gè)系統(tǒng)間實(shí)時(shí)傳遞，數(shù)據(jù)的同步更新避免了傳統(tǒng)制造企業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)的由于溝通不暢產(chǎn)生的差錯(cuò)，也使得工廠的效率大大提升。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于數(shù)字化工廠協(xié)同快速的研發(fā)，可將產(chǎn)品的上市時(shí)間縮短50%。

由西門子成都工廠研發(fā)的新產(chǎn)品誕生于西門子PLM的產(chǎn)品開發(fā)解決方案NX軟件。它支持產(chǎn)品開發(fā)中從設(shè)計(jì)到工程和制造的各個(gè)方面，并集成了多學(xué)科仿真，還能夠提供全系列*零部件制造應(yīng)用的解決方案，這是其他計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。研發(fā)部門的工程師們可以通過NX軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，還可以在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行模擬組裝，真正實(shí)現(xiàn)“可見即可得”。由于NX軟件的應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化設(shè)計(jì)，可以大大縮短產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到分析的迭代周期，也減少了多達(dá)90%的編程時(shí)間。產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間也就相應(yīng)縮短了。

在NX軟件中完成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，都會(huì)帶著專屬于自己的數(shù)據(jù)信息繼續(xù)“生產(chǎn)旅程”。這些數(shù)據(jù)一方面通過CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)）向生產(chǎn)線上傳遞，為完成接下來的制造過程做準(zhǔn)備，另一方面也被同時(shí)“寫”進(jìn)數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)中心——Teamcenter軟件中，供質(zhì)量、采購(gòu)和物流等部門共享。采購(gòu)部門會(huì)依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行零部件的采購(gòu)，質(zhì)量部門會(huì)依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行驗(yàn)收，物流部門則是依據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行零部件的確認(rèn)。

共享的數(shù)據(jù)庫(kù)是Teamcenter的大特點(diǎn)。當(dāng)質(zhì)量、采購(gòu)、物流等不同部門調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，他們使用的是共享的文檔庫(kù)，并且通過主干快速地連接到各責(zé)任方。即使數(shù)據(jù)發(fā)生更新，不同的部門也都能時(shí)間得到新的數(shù)據(jù)，這就使得西門子成都工廠研發(fā)團(tuán)隊(duì)的工作量變得簡(jiǎn)單、了許多，避免了傳統(tǒng)研發(fā)制造企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)或不同部門之間由于數(shù)據(jù)平臺(tái)不同造成的信息傳輸壁壘。

數(shù)字化生產(chǎn)：輕松

王云龍畢業(yè)于成都某院校的電子信息專業(yè)，是西門子成都工廠PLC（可編程控制器）裝配工位上的一名普通員工。對(duì)比身邊的大多數(shù)同事來說，他還算個(gè)新人，但這份工作對(duì)于他來說并不復(fù)雜，得益于西門子數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)的，將枯燥的制造生產(chǎn)變得輕松。

每天由西門子MES系統(tǒng)生成的電子任務(wù)單都會(huì)顯示在王云龍工作臺(tái)前方的電腦顯示屏上，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換間隔小于1秒，這就意味著他隨時(shí)可以看到新的版本。西門子MES系統(tǒng)SIMATIC IT包攬了傳統(tǒng)制造企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度的職能。沒有了人工抄寫的任務(wù)單，省去了不同產(chǎn)線交流的復(fù)雜環(huán)節(jié)。生產(chǎn)訂單由MES統(tǒng)一下達(dá)，在與ERP系統(tǒng)高度的集成之下，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、物料管理等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送。此外，SIMATIC IT還集成了工廠信息管理、生產(chǎn)維護(hù)管理、物料追溯和管理、設(shè)備管理、品質(zhì)管理、制造KPI分析等多種功能，可以保證工廠管理與生產(chǎn)的高度協(xié)同。

在王云龍的工作臺(tái)上有5個(gè)不同的零件盒，每個(gè)零件盒上都配有指示燈。當(dāng)自動(dòng)引導(dǎo)小車送來一款待裝配的產(chǎn)品時(shí)，電腦顯示屏上會(huì)出現(xiàn)它的信息，相應(yīng)所需零件盒上的指示燈亮起，王云龍就知道該安裝什么零件了。這是由于傳感器掃描了產(chǎn)品的條碼信息，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)搅薓ES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)再通過與西門子TIA（全集成自動(dòng)化系統(tǒng)）的互聯(lián)操縱零件盒指示燈，從而代替人完成了思考的過程。這種設(shè)計(jì)可以滿足自動(dòng)化產(chǎn)品“柔性”生產(chǎn)的需求（即在一條生產(chǎn)線上同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品），有了指示燈的幫助，即使換另外一種產(chǎn)品王云龍也不會(huì)怕裝錯(cuò)零件了。

西門子全集成自動(dòng)化解決方案（TIA）在很大程度上替代了人類的大腦、視覺和手臂。西門子用可編程控制器（PLC）來引導(dǎo)生產(chǎn)流程，用視覺系統(tǒng)來識(shí)別質(zhì)量、用自動(dòng)引導(dǎo)小車來傳遞產(chǎn)品。通過PROFINET現(xiàn)場(chǎng)總線連接并傳送數(shù)據(jù)，不僅使人的工作變輕松了，更能確保生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的可靠、靈活與。

西門子成都工廠總經(jīng)理Andreas Bukenberger針對(duì)生產(chǎn)給出了具體的數(shù)字：“成都工廠產(chǎn)品的一次通過率（FPY）可達(dá)到99%以上。”

王云龍確認(rèn)了他裝配好的產(chǎn)品，按下工作臺(tái)上的一個(gè)按鈕，自動(dòng)化流水線上的傳感器就會(huì)掃描產(chǎn)品的條碼信息，記錄它在這個(gè)工位的數(shù)據(jù)。MES系統(tǒng)SIMATIC IT將以該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ)，向控制系統(tǒng)下達(dá)指令，指揮小車將它送去下一個(gè)目的地。”

在到達(dá)下一個(gè)工序前，產(chǎn)品要通過“嚴(yán)格”的檢驗(yàn)程序，以可編程控制器（PLC）產(chǎn)品為例，在整個(gè)生產(chǎn)過程中針對(duì)該類產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)節(jié)點(diǎn)就超過20個(gè)。視覺檢測(cè)是數(shù)字化工廠*的質(zhì)量檢測(cè)方法，相機(jī)會(huì)拍下產(chǎn)品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺(tái)中的正確圖像作比對(duì)，一點(diǎn)小小的瑕疵都逃不過SIMATIC IT品質(zhì)管理模塊的“眼睛”。對(duì)比傳統(tǒng)制造企業(yè)的人工抽檢，這顯然要可靠又快速得多。”

在經(jīng)過多次裝配并接受過多道質(zhì)量檢測(cè)后，成品將被送到包裝工位。再經(jīng)過人工包裝、裝箱等環(huán)節(jié)，一箱包裝好的自動(dòng)化產(chǎn)品就會(huì)通過升降梯和傳送帶被自動(dòng)運(yùn)達(dá)物流中心或立體倉(cāng)庫(kù)。”

這樣一個(gè)完整的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的制造企業(yè)要通過幾十甚至上百人的手去完成，而在西門子成都工廠的車間內(nèi)，卻看不見密集的流水線員工，大多數(shù)的工序都是自動(dòng)完成的。”

利用西門子PLM和MES的信息互聯(lián)，西門子還可以根據(jù)物料儲(chǔ)備、交貨時(shí)間等信息，在的工廠之間實(shí)時(shí)調(diào)配生產(chǎn)計(jì)劃，以達(dá)到資源利用和物料配送的良好組合。”

Bukenberger說：“應(yīng)用了西門子數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)解決方案的成都工廠與西門子在中國(guó)的其他工廠比較，產(chǎn)品的交貨時(shí)間縮短了50%。”而西門子成都工廠的姊妹工廠——西門子德國(guó)安貝格電子制造工廠（EWA）目前可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)零部件100萬(wàn)件，即平均1秒生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品，未來的成都工廠將有望沖擊這一紀(jì)錄。”

數(shù)字化物流：精準(zhǔn)有序

說到西門子成都工廠令人驚嘆之處，不得不提到其精準(zhǔn)有序的數(shù)字化物流系統(tǒng)。像王云龍這樣的裝配生產(chǎn)線員工，在需要物料時(shí)甚至都不必轉(zhuǎn)身，只要輕觸工作臺(tái)上的電腦顯示屏，三四分鐘后，他所需的物料就會(huì)被準(zhǔn)確地從車間的物料中間庫(kù)中輸出，并送到他面前。”

這暢的自動(dòng)化物流過程背后，是被稱為“自動(dòng)交通”的物料輸送環(huán)節(jié)。自動(dòng)化流水線上的傳感器會(huì)對(duì)引導(dǎo)小車上產(chǎn)品的條碼進(jìn)行掃描，掃描得到的數(shù)據(jù)就會(huì)告訴“軟件系統(tǒng)”在該裝配環(huán)節(jié)需要的物料是什么，員工按動(dòng)按鈕，物料就會(huì)從物料庫(kù)自動(dòng)輸送出，并通過流水線上傳感器的“指揮”，送到位置，這一過程是“全透明”且不需要人工干預(yù)的。”這其中發(fā)揮作用的是ERP、西門子MES系統(tǒng)SIMATIC IT以及西門子倉(cāng)庫(kù)管理軟件。而這一切，如果在傳統(tǒng)制造企業(yè)，都是要靠員工看任務(wù)單并親自去物料庫(kù)中選取完成的。員工不但要頻繁往返于工位和庫(kù)存地點(diǎn)，還難免因?yàn)榭村e(cuò)任務(wù)單而造成效率低下；當(dāng)任務(wù)單出現(xiàn)更新時(shí)，也難保證時(shí)間告知員工。”

物料中間庫(kù)是車間內(nèi)物料的中轉(zhuǎn)站，其中的物料是依據(jù)精益生產(chǎn)的“以需定產(chǎn)”的原則，每天從物料倉(cāng)庫(kù)中提取出備用的。這其中就不得不提到“拉式生產(chǎn)”的概念，即在生產(chǎn)流程的各工序，只在需要時(shí)收到貨品，零售商也只會(huì)在收到顧客實(shí)際需要數(shù)量時(shí)才會(huì)從供貨商那里進(jìn)貨。通過這種管理，可以保證工廠能夠“適時(shí)、適量、在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)生產(chǎn)出質(zhì)量完善的產(chǎn)品”。”

更大批的物料存儲(chǔ)在布局緊湊的高貨架立體倉(cāng)庫(kù)中。采購(gòu)的物料經(jīng)過質(zhì)量檢驗(yàn)之后都會(huì)儲(chǔ)存在這里，并通過兩座升降梯與車間相連。倉(cāng)庫(kù)共有近3萬(wàn)個(gè)物料存放盒，物料的存取并不用叉車搬運(yùn)，而是通過“堆取料機(jī)”用數(shù)字定位的模式進(jìn)行抓取，不必考慮叉車通過的距離，物料庫(kù)的設(shè)計(jì)更緊湊，節(jié)約了倉(cāng)庫(kù)的空間。空余的空間，則為西門子成都工廠的擴(kuò)產(chǎn)留出了充足的準(zhǔn)備。”

數(shù)字化企業(yè)：制造業(yè)未來

在制造業(yè)匯聚的成都西區(qū)，許多企業(yè)都面臨著相似的挑戰(zhàn)：當(dāng)?shù)土膭趧?dòng)力成本不能再作為“中國(guó)制造”在市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)標(biāo)簽，制造企業(yè)對(duì)于變革的需求更為迫切。”

為在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)，制造企業(yè)要大化利用資源，將生產(chǎn)變得更加；為適應(yīng)不斷變化的客戶需求，制造企業(yè)必須盡可能地縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)更加快速；為滿足市場(chǎng)多元化的需求，制造企業(yè)還要快速實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的靈活變動(dòng)，將生產(chǎn)變得更加柔性。而、快速、柔性，正是數(shù)字化企業(yè)為制造業(yè)帶來的大變化。西門子成都工廠這樣的數(shù)字化企業(yè)的出現(xiàn)，為未來中國(guó)制造的變革方向提供了一個(gè)良好的參考。”

數(shù)據(jù)顯示，通過數(shù)字化的工廠規(guī)劃，可以減少產(chǎn)品上市時(shí)間至少30%；通過優(yōu)化規(guī)劃質(zhì)量，可以降低制造成本13%。而在新產(chǎn)品上市比例、設(shè)備生產(chǎn)效率、產(chǎn)品交付能力及營(yíng)運(yùn)利潤(rùn)率等多個(gè)方面，數(shù)字化工廠的指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制造企業(yè)。”

數(shù)字化制造帶來的不只是炫目的科技，還有實(shí)實(shí)在在的收益，以及支撐企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)力。這將成為未來中國(guó)制造可持續(xù)發(fā)展的根本所在。”

西門子工業(yè)利用其在數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與豐富經(jīng)驗(yàn)，正在幫助中國(guó)的制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)著這場(chǎng)轉(zhuǎn)型，將繼續(xù)影響著中國(guó)制造。西門子成都工廠只是一個(gè)縮影，中國(guó)制造業(yè)的數(shù)字化藍(lán)圖正慢慢展開。”