Widok z góry fabryki elektroniki Siemens w Amberg, prezentujący zaawansowane cyfrowe środowisko produkcyjne.

Digital transformation: prowadzenie przykładu

Dzięki swojej strategii Digital Enterprise Siemens napędza przemysłową transformację cyfrową dla klientów i wewnętrznych. W Siemens Electronics Works Amberg zoptymalizowana przepustowość, krótkie czasy cykli i silne zabezpieczenia są już rzeczywistością dzięki rozwiązaniom Digital Enterprise.

Biorąc pod uwagę 350 zmian produkcji dziennie, portfolio zawierające około 1200 różnych produktów i 17 milionów komponentów Simatic produkowanych rocznie, około 50 milionów pozycji danych dotyczących procesów i produktów musi zostać ocenione i wykorzystane do optymalizacji, aby produkcja w Siemens Electronics Works Amberg (EWA) przebiegała sprawnie. Ponadto przełomowe technologie, takie jak sztuczna inteligencja (AI), Przemysłowe przetwarzanie Edge i rozwiązanie w chmurze już teraz umożliwiają wysoce elastyczne i niezwykle wydajne i niezawodne sekwencje produkcyjne.

Industrial Edge przetwarzanie brzegowe i sztuczna inteligencja dla zwiększonej przepustowości

„Dzięki Edge Computing dane mogą być natychmiast przetwarzane tam, gdzie są generowane, bezpośrednio w zakładzie lub maszynie” - mówi dr Jochen Bönig, dyrektor ds. cyfryzacji strategicznej w Siemens Amberg. Tak właśnie robi EWA na przykład na linii produkcyjnej, na której produkowane są płytki drukowane dla komponentów rozproszonego I/O.Ale nawet tutaj produkcja nie jest wystarczająco zoptymalizowana i nie jest to ani wina dostępności zakładu, ani jakości procesu. Wąskie gardło znajduje się na końcu produkcji PCB, w sekcji automatycznej kontroli rentgenowskiej. Płytki drukowane wielkości paznokcia mieszczą złącza BUS związane z funkcją z różnymi stykami łączącymi. W niezintegrowanym teście lutowane połączenia tych kołków łączących są prześwietlone i sprawdzane pod kątem prawidłowego funkcjonowania. Czy należy kupić inny aparat rentgenowski za około 500 000 euro? (Kliknij tutaj, aby przeczytać ekspercki artykuł na ten temat na blogu Siemens.) Alternatywą jest sztuczna inteligencja. Dane z czujników są przesyłane do chmury za pośrednictwem środowiska TIA (Totally Integrated Automation), które składa się z kontrolera i urządzenia Edge. Eksperci szkolą algorytm oparty na sztucznej inteligencji i parametrach procesu. Algorytm uczy się, jak zachowują się dane procesowe odzwierciedlające jakość lutowanych połączeń i kontroluje model działający na aplikacji Edge w zakładzie. „Model przewiduje, czy lutowane połączenia na płytce drukowanej są wolne od usterek: innymi słowy, czy konieczne jest przeprowadzenie testu końcowego. Dzięki analizie zamkniętej pętli dane te można natychmiast uwzględnić w produkcji” — wyjaśnia Bönig.

PCB production in an AI controlled model.

System wczesnego ostrzegania zapobiega nieprzyjemnym niespodziankom

Analityka zamknięta pętla i technologia Industrial Edge są również wykorzystywane do frezowania. Wrzeciono frezujące do depanelowania płytek drukowanych Produkty Simatic nie zawsze działał poprawnie z powodu pyłu frezującego, ale początkowo przyczyna była niejasna. Podobnie jak w przypadku automatycznej kontroli rentgenowskiej, eksperci Siemensa polegali na połączeniu obliczeń Edge i AI do konserwacji predykcyjnej. Zespół wyodrębnił dwa parametry, które były wyraźnie związane z nieplanowanym przestojem: prędkość obrotową wrzeciona frezującego i prąd elektryczny wymagany przez napęd. Dane te zostały wprowadzone do urządzenia Edge, gdzie wstępnie przeszkolony algorytm zidentyfikował wzajemne powiązania między anomaliami w danych procesowych a przestojem i przekazał je z powrotem do produkcji. Aplikacja Performance Insight udostępnia wyniki użytkownikom w Insights Hub (dawniej MindSphere). Operatorzy zakładów są teraz informowani o sytuacji na 12 do 36 godzin przed potencjalną awarią systemu i mogą odpowiednio zareagować.Ale dane i anomalie nie są po prostu przechowywane w MindSphere. Algorytm musi być lepiej przeszkolony, aby mógł dostarczać coraz bardziej precyzyjne wyniki. „Dokładnie tak dzieje się w MindSphere. Spójne, kompleksowe środowisko digitalizacji w EWA zapewnia niezbędną płynną interakcję między automatyzacją, Industrial Edge i przetwarzaniem w chmurze” - wyjaśnia Florian Meierhofer, ekspert IoT w EWA.

Cyfrowe bliźniaki i dowód koncepcji (PoC)

Cyfrowy bliźniak jest odpowiedzialny za to, że komponenty kontrolera Simatic są teraz produkowane w docelowym czasie cyklu ośmiu sekund. Początkowa symulacja obiecała czas cyklu wynoszący jedenaście sekund. Ujawniono również, że jedenastosekundowy czas cyklu można przypisać głównie modułom maszynowym, które zostały zaplanowane dla linii, ale nie działały optymalnie w rzeczywistej produkcji. Eksperci Siemens zastąpili te moduły bardziej odpowiednimi komponentami w cyfrowym bliźniaku produkcji. W następnej symulacji czas cyklu docelowego został bezproblemowo osiągnięty, potwierdzając w ten sposób dowód koncepcji.

W Siemens Electronics Works Amberg rozwiązania sprzętowe i programowe, komunikacja przemysłowa, cyberbezpieczeństwo i usługi są optymalnie skoordynowane. Sekwencje produkcyjne są bezproblemowe dzięki spójnej integracji poziomej i pionowej od końca do końca. To sprawia, że EWA jest doskonałym przykładem firmy Siemens Digital Enterprise, która będzie konsekwentnie liderem w przyszłej transformacji cyfrowej.

Siemens Electronics Works Amberg (EWA)

Siemens Electronics Works Amberg (EWA) została założona w 1989 roku i produkuje produkty obejmujące programowalne sterowniki logiczne Simatic (PLC). Każdego roku fabryka produkuje około 17 milionów produktów Simatic, co oznacza, że co sekundę wysyłany jest jeden produkt. Wyprodukowanych jest tam ponad 1000 wariantów produktów. Służą do sterowania zakładami i maszynami oraz automatyzacji zakładów produkcyjnych, oszczędzając czas i koszty oraz poprawiając jakość produktów. Procesy produkcyjne w samym Amberg są również kontrolowane przez około 2800 komponentów Simatic. Produkcja funkcjonuje w dużej mierze zautomatyzowana, przy czym 75% łańcucha wartości jest obsługiwane niezależnie przez maszyny i roboty. W ciągu 24 godzin produkty są przygotowywane do wysyłki do około 60 000 klientów na całym świecie. EWA produkuje zgodnie z normą jakości 99,9990 proc. W wyniku zrównoważonej jakości pracy i kompleksowej integracji danych osiągnięcie to wyznacza punkt odniesienia dla produkcji przemysłowej.

Siemens Electronics Works Amberg facility.