隨著電動(dòng)汽車 (EV) 革命的蓬勃高漲，全球電動(dòng)汽車的數(shù)量正處于迅猛增長(zhǎng)狀態(tài)。如果想要滿足不斷高漲的市場(chǎng)需求，并且為電動(dòng)汽車行業(yè)提供一個(gè)擁有充足電力的環(huán)境，那么我們就需要通過(guò)智能可擴(kuò)展的生產(chǎn)戰(zhàn)略為業(yè)務(wù)增長(zhǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，防止電池供應(yīng)中斷或者超級(jí)工廠試運(yùn)行延遲打亂電動(dòng)汽車的生產(chǎn)計(jì)劃。

　　電池制造商需要面對(duì)生產(chǎn)需求多樣化、項(xiàng)目進(jìn)度緊張以及產(chǎn)能受限的問(wèn)題，而汽車制造商需要依靠最大化的電池生產(chǎn)速度來(lái)滿足呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)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(dòng)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(chǎng)景的離線測(cè)試，從而解決項(xiàng)目進(jìn)度緊張的問(wèn)題，并且制造商必須具備即時(shí)調(diào)整能力，才能緊跟電池技術(shù)的快速發(fā)展。

　　因此，電動(dòng)汽車和電池制造商正通過(guò)建造智能互聯(lián)型電池超級(jí)工廠來(lái)迅速擴(kuò)大其產(chǎn)能。制造商們迫切需要利用數(shù)字視覺(jué)支持工具部署更智能、更高效的制造過(guò)程，這些工具可以幫助制造商加快項(xiàng)目進(jìn)度、縮短停機(jī)時(shí)間并實(shí)現(xiàn)離線測(cè)試。這表示電池大批量生產(chǎn)設(shè)施將成為剛需，實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻并不容易。

　　在整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中創(chuàng)造價(jià)值

　　那么如何才能確保電池超級(jí)工廠順利啟動(dòng)？其關(guān)鍵在于讓智能工廠真正實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)營(yíng)以及各環(huán)節(jié)的相互協(xié)調(diào)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，制造商必須部署制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES) 作為互聯(lián)型超級(jí)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(shí)現(xiàn)端到的端連接和可見(jiàn)性，幫助制造商優(yōu)化運(yùn)營(yíng)并解決關(guān)鍵的質(zhì)量問(wèn)題。

　　數(shù)字化企業(yè)可以更快響應(yīng)市場(chǎng)需求，這在很大程度上要?dú)w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?cè)诂F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中發(fā)展成為真正問(wèn)題。

　　當(dāng)與建模和仿真工具搭配使用進(jìn)行“假定”生產(chǎn)場(chǎng)景的離線測(cè)試時(shí)，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(shí)時(shí)見(jiàn)解做出更快、更明智的決策，從而加快響應(yīng)速度。也就是說(shuō)使用集成 MES 系統(tǒng)，制造商可以在整個(gè)超級(jí)工廠實(shí)現(xiàn)可視化，在項(xiàng)目初期就實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)營(yíng)，可以顯著節(jié)省時(shí)間和成本。

　　通過(guò)數(shù)字化創(chuàng)新滿足需求

　　對(duì)于電動(dòng)汽車制造商來(lái)說(shuō)，要克服項(xiàng)目進(jìn)度吃緊的問(wèn)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(shí)現(xiàn)更敏捷的設(shè)計(jì)過(guò)程。數(shù)字孿生技術(shù)允許制造商對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行精確的離線測(cè)試，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)全生命周期的持續(xù)改進(jìn)，并且借助數(shù)字孿生技術(shù)，制造商甚至可以在購(gòu)買(mǎi)部件或擴(kuò)招員工之前就對(duì)機(jī)器和工廠進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試和驗(yàn)證。這種能力可以改進(jìn)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(dòng)汽車市場(chǎng)。

　　利用 Emulate3D™ 數(shù)字孿生體軟件，電動(dòng)汽車和電池制造商可以在機(jī)器設(shè)計(jì)和性能方面拓展無(wú)限可能。Emulate3D 技術(shù)適用于各類 PLC 和 CAD 平臺(tái)，能夠?yàn)橹圃焐烫峁┳罴训奶摂M試運(yùn)行解決方案。例如：訂購(gòu)部件前，了解機(jī)器的運(yùn)行狀況；前往現(xiàn)場(chǎng)前，發(fā)現(xiàn)相關(guān)控制問(wèn)題；幫助工廠員工在無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)系統(tǒng)知識(shí)，預(yù)測(cè)未來(lái)性能，以及對(duì)生產(chǎn)線變更進(jìn)行仿真等。

　　先演示，后設(shè)計(jì)

　　在超級(jí)工廠設(shè)計(jì)過(guò)程中，有三個(gè)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(dá)到能夠代表真實(shí)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(jī)器及代碼渲染一個(gè)實(shí)際模型，用于展示概念并交流想法，從而確保向所有項(xiàng)目利益相關(guān)方共享相同的概念和愿景。

　　其中第一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是，在項(xiàng)目正式啟動(dòng)前向所有利益相關(guān)方演示概念并創(chuàng)建視覺(jué)體驗(yàn)。而我們想要滿足緊迫的項(xiàng)目進(jìn)度要求，就必須在設(shè)計(jì)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(jì)的運(yùn)行情況，無(wú)論是嘗試加入生產(chǎn)設(shè)施，還是要鞏固詳細(xì)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(huì)如何通過(guò)清晰的概念理解縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間和加快決策速度。

　　以仿真技術(shù)擴(kuò)大規(guī)模

　　在建模概念獲得批準(zhǔn)后，啟動(dòng)超級(jí)工廠的第二個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)便是使用 Emulate3D 軟件的仿真和實(shí)驗(yàn)功能來(lái)測(cè)試此概念的設(shè)計(jì)。如果使用 Emulate3D 進(jìn)行仿真，便可構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立模型，可以進(jìn)行重復(fù)操作，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)分析系統(tǒng)內(nèi)的變量，例如如何消除停機(jī)時(shí)間和擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

　　當(dāng)開(kāi)始決定采購(gòu)各類設(shè)備時(shí)，這項(xiàng)測(cè)試至關(guān)重要，有些部件可能價(jià)格便宜但加工速度慢，或者價(jià)格昂貴但加工速度快。無(wú)論是決定使用自動(dòng)化還是非自動(dòng)化解決方案，或者正在分析系統(tǒng)以確定設(shè)計(jì)是否能滿足長(zhǎng)期需求，系統(tǒng)都需要兼顧當(dāng)下和未來(lái)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(jī)或不變更的情況下滿足這些需求。

　　最重要的是，在仿真測(cè)試過(guò)程中可以分別設(shè)置不同的變量，隨后再運(yùn)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(xì)化地完成測(cè)試。通過(guò)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(shí)時(shí)了解系統(tǒng)的產(chǎn)出量變化。

　　以仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展

　　啟動(dòng)超級(jí)工廠的第三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對(duì)新生產(chǎn)流程進(jìn)行離線測(cè)試，從根本上節(jié)省試運(yùn)行階段的時(shí)間和成本。而仿真技術(shù)可以讓工程師們使用 3D 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 對(duì)象在虛擬環(huán)境中運(yùn)行程序，從而對(duì)系統(tǒng)完整性進(jìn)行一次性評(píng)估，無(wú)需等待機(jī)器制造完成。借助仿真技術(shù)，可以創(chuàng)建采用實(shí)際操作邏輯并與控制系統(tǒng)相連的虛擬機(jī)器，然后在試運(yùn)行前先對(duì)機(jī)器性能進(jìn)行測(cè)試、調(diào)試和驗(yàn)證，最后還可以模擬機(jī)器運(yùn)行情況，以測(cè)試新的配置和產(chǎn)品類型。這意味著在超級(jí)工廠啟動(dòng)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(xiàng)目的關(guān)鍵路徑中移除了一些邏輯控件，難免會(huì)對(duì)系統(tǒng)試運(yùn)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(shí)環(huán)境中執(zhí)行某些操作可能會(huì)危及人身安全、花費(fèi)大量時(shí)間和成本、消耗過(guò)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(jìn)行嘗試。這不僅能夠以數(shù)字化方式來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，而且能夠顯著縮短時(shí)間、降低成本和減小風(fēng)險(xiǎn)，以便做出對(duì)于超級(jí)工廠啟動(dòng)至關(guān)重要的決定。

　　小羅有話說(shuō)

　　作為智能制造的引領(lǐng)者，羅克韋爾自動(dòng)化的仿真和數(shù)字孿生體軟件能夠推動(dòng)電動(dòng)汽車和電池制造商超級(jí)工廠的協(xié)作建設(shè)，并且為工業(yè)機(jī)器設(shè)計(jì)深入賦能，未來(lái)，我們將繼續(xù)依托先進(jìn)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(lái)無(wú)限可能。