西門(mén)子CP5614網(wǎng)卡

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西門(mén)子可編程控制器：S7-200CN、S7-200SMART、S7-300、S7-400、 S7-1200、S7-1500、ET200、LOGO邏輯控制模塊 
 西門(mén)子HMI人機(jī)界面：TD200、TD400C、TP177A/B、MP277、MP377、 TP700、TP900、TP1200、TP1500、SMART700/1000 
        門(mén)子變頻器：MM420、MM430、MM440、G110、G120、6SE70工程變頻器 6RA70直流調(diào)速器、3RW30/40/44軟啟動(dòng)器CP5613網(wǎng)卡
    西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)：802C、802S、808D、802D/SL、810D、840D 
      西門(mén)子伺服驅(qū)動(dòng)：611A、611D、611U、S120、NCU、PCU、伺服電機(jī)、低壓電機(jī) 
  西門(mén)子工業(yè)以太網(wǎng)：通訊網(wǎng)卡、通訊電纜、通訊接頭、總線(xiàn)連接器 工控機(jī)、交換機(jī)、自動(dòng)化軟件等系列產(chǎn)品

：康奎

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工作:

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西門(mén)子CP5614網(wǎng)卡

機(jī)器人翩翩起舞

汽車(chē)工業(yè)機(jī)器人消耗的電能占車(chē)身制造能耗總量的一半以上。西門(mén)子攜手大眾汽車(chē)和弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)共同開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化算法，大大降低了機(jī)器人的耗電量。

一家汽車(chē)制造廠(chǎng)一年消耗的電能堪比一座中型城市。工業(yè)機(jī)器人是其中的能耗大戶(hù)。通過(guò)優(yōu)化其運(yùn)動(dòng)，可以將耗電量zui多降低50%。

一只巨型機(jī)械臂輕而易舉地舉起車(chē)門(mén)，并以毫米級(jí)的精度將其安裝到車(chē)身上。其他機(jī)械臂也幾幾乎同時(shí)迅速靠攏，相互之間以毫厘之距擦肩而過(guò)。這些機(jī)械臂是用來(lái)對(duì)車(chē)門(mén)進(jìn)行焊接的，一時(shí)間，火花四濺。當(dāng)這項(xiàng)任務(wù)完成之后，這些機(jī)械臂和來(lái)時(shí)一樣迅速離去，而車(chē)身則滾滾向前，前往下一個(gè)裝配站。這如同一場(chǎng)精心排演的芭蕾舞，數(shù)以千計(jì)的工業(yè)機(jī)器人在工廠(chǎng)隨時(shí)“翩翩起舞”。然而，與舞者不同的是，機(jī)械臂不需要任何休息。但是，它們對(duì)電能的胃口則*饜足。

一家日產(chǎn)千輛的汽車(chē)廠(chǎng)，每年可輕而易舉地消耗數(shù)億度電能——堪比一座中型城市。負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)傳送帶、機(jī)器和泵的電機(jī)，以及操作機(jī)械臂關(guān)節(jié)的電機(jī)，所消耗的電能要占工業(yè)耗電量的三分之二左右。然而，要從負(fù)責(zé)裝配車(chē)身的工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)中挖掘節(jié)電潛力，還有很長(zhǎng)的路要走。

為了找出行之有效的辦法，大眾汽車(chē)、西門(mén)子和弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)聯(lián)合發(fā)起了一個(gè)為期三年的研究項(xiàng)目，細(xì)致深入地考察制造機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)名為“綠色車(chē)身技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟（InnoCaT）”的項(xiàng)目，旨在使用高效的軟件解決方案來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，以大幅降低其耗電量。迄今為止，生產(chǎn)線(xiàn)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路徑通常是由人工編程。機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到的障礙物和設(shè)置安裝高度時(shí)的失誤，是推高耗電量的一般因素。然而，zui費(fèi)電的過(guò)程是機(jī)械臂頻頻變換運(yùn)動(dòng)方向時(shí)發(fā)生的減速和加速。

西門(mén)子工業(yè)的整合Matthias Frische是InnoCaT一個(gè)子項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，他說(shuō)：“目前，幾乎所有工業(yè)機(jī)器人都尚未實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化。但突發(fā)運(yùn)動(dòng)會(huì)造成耗電高峰和機(jī)械應(yīng)力。”有鑒于此，F(xiàn)rische取得的一個(gè)重要研究成果是一個(gè)模擬模型，它能計(jì)算出不存在任何方向突變的優(yōu)化曲線(xiàn)。這個(gè)模型值得稱(chēng)道之處在于，它不要求更換機(jī)械臂，因?yàn)樗皇歉倪M(jìn)了它們的運(yùn)動(dòng)方式。Frische說(shuō)：“這就好比學(xué)跳芭蕾舞。練習(xí)一段時(shí)間后，舞者的動(dòng)作會(huì)變得更加優(yōu)雅、高效，哪怕身體還是原來(lái)的。”

為了開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化算法，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將一個(gè)典型的汽車(chē)工業(yè)機(jī)器人搬到實(shí)驗(yàn)室，對(duì)它執(zhí)行多種不同任務(wù)時(shí)的能耗進(jìn)行了分析。然后根據(jù)分析結(jié)果，創(chuàng)建了一個(gè)模擬模型。每一次測(cè)定之后，科學(xué)家們都要調(diào)節(jié)多種不同的參數(shù)，由此逐步確定哪些設(shè)置的節(jié)電潛力zui大。Frische解釋道：“人類(lèi)在搬運(yùn)重物時(shí)，他們會(huì)本能地以盡可能zui符合人機(jī)工程學(xué)的方式運(yùn)動(dòng)。同樣，模擬模型可以為機(jī)器人計(jì)算出實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力學(xué)優(yōu)化的節(jié)電運(yùn)動(dòng)路徑。這樣的路徑，堪比跑車(chē)在彎道上行駛的軌跡。”試驗(yàn)結(jié)果令項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)驚喜不已，因?yàn)榻Y(jié)果表明，優(yōu)化路徑的節(jié)電潛力高達(dá)10%到50%。Frische補(bǔ)充道：“通過(guò)從突發(fā)運(yùn)動(dòng)改為弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械臂的機(jī)械應(yīng)力得以降低，從而降低了維護(hù)要求，縮短了停工時(shí)間。”

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)對(duì)所取得的滿(mǎn)載希望的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，以確定能否將之轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作。因?yàn)檠厣a(chǎn)線(xiàn)分布的裝配站必須進(jìn)行嚴(yán)絲合縫的裝配，所以重新設(shè)計(jì)的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，必須與過(guò)去那種突發(fā)運(yùn)動(dòng)一樣迅速，并且精確匹配動(dòng)作周期。

在*階段的工作中，研究人員為用于車(chē)身制造的機(jī)械臂人工編寫(xiě)了運(yùn)動(dòng)路徑程序。這些路徑基于模擬中計(jì)算出的理想曲線(xiàn)。測(cè)定結(jié)果表明，甚至在實(shí)際生產(chǎn)條件下，節(jié)電也可高達(dá)50%。在2014年初開(kāi)展的第二階段工作中，工程師測(cè)試并改進(jìn)了一個(gè)能自動(dòng)優(yōu)化特定運(yùn)動(dòng)耗電量的軟件模塊。

程序員首先規(guī)定機(jī)械臂必須到達(dá)的位置，如一系列焊點(diǎn)。軟件僅需數(shù)秒鐘就能計(jì)算出焊點(diǎn)之間zui節(jié)電的路徑。軟件還能保證機(jī)械臂相互之間保持zui短距離。這不是一件容易的事，因?yàn)闄C(jī)械臂必須沿著復(fù)雜的位置順序快速移動(dòng)。軟件需在短短數(shù)秒之內(nèi)完成全部計(jì)算。相比之下，以人工方式優(yōu)化每一條機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)路徑，則要花好幾天時(shí)間。由于汽車(chē)裝配廠(chǎng)通常具備數(shù)以千計(jì)的機(jī)械臂，因此，若以人工方式執(zhí)行這一任務(wù)，所需的工作量將高得驚人。對(duì)Frische而言，其益處顯而易見(jiàn)，他說(shuō)：“我們的軟件，將有史以來(lái)*次允許自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)動(dòng)路徑的能效，因而十分經(jīng)濟(jì)劃算。”

今年晚些時(shí)候，一個(gè)與西門(mén)子Tecnomatix生產(chǎn)規(guī)劃軟件有關(guān)的軟件模塊可能面市。Frische表示： “事實(shí)上，制造企業(yè)僅需按下按鈕就能降低其耗電量，同時(shí)為保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。我們的軟件有助于程序員為機(jī)械臂設(shè)計(jì)出能節(jié)約資源的交互動(dòng)作。”

Stefan Schröder

機(jī)械臂和機(jī)床：智力融合

制造業(yè)的自動(dòng)化程度越來(lái)越高。因此，制造商正在探索既能提高資源使用效率，又能同時(shí)提升其生產(chǎn)過(guò)程靈活性的新途徑。要實(shí)現(xiàn)這樣的發(fā)展，一個(gè)重要的前提條件是，著眼于機(jī)械臂與機(jī)床的交互作用方式，使生產(chǎn)機(jī)器精確地協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。正因?yàn)槿绱耍鏖T(mén)子正在與KUKA合作研究如何將機(jī)械臂和機(jī)床的控制系統(tǒng)合為一體。KUKA是機(jī)械臂和機(jī)器生產(chǎn)領(lǐng)域的//供應(yīng)商之一。

對(duì)企業(yè)而言，技術(shù)*的機(jī)床是一筆重大投資。因此，zui大限度地提高其利用率和效率是明智之舉。過(guò)去，負(fù)責(zé)將工件插入機(jī)器，并在加工完畢之后將之取出的工業(yè)機(jī)器人的程序，是利用其自有控制單元來(lái)編寫(xiě)的。然而現(xiàn)在，可以在機(jī)床的用戶(hù)界面上直接為這樣的機(jī)械臂編程。這樣一來(lái)，就能更好地協(xié)調(diào)機(jī)器的加工工序，同時(shí)大幅降低為相關(guān)機(jī)械臂編寫(xiě)程序的工作量。

另一個(gè)目標(biāo)是，進(jìn)一步改善工件加工過(guò)程中機(jī)械臂與機(jī)床之間的交互動(dòng)作。未來(lái)，將要求機(jī)械臂執(zhí)行諸如磨、銑等簡(jiǎn)單任務(wù)，特別是在加工新材料時(shí)。到那時(shí)，機(jī)床將被專(zhuān)門(mén)用于要求巨大力量或*精度的生產(chǎn)工序。這有望提高機(jī)床的利用率。

由于其工作范圍廣，并且具備靈活的運(yùn)動(dòng)軸，因此，機(jī)械臂也可以加工復(fù)雜或大型的部件。譬如，它們可以取代成本不菲的特制設(shè)備，加工風(fēng)輪機(jī)葉片或機(jī)翼等部件。在這種情況下，也可以在共享用戶(hù)界面上控制系統(tǒng)。從設(shè)計(jì)到模擬生產(chǎn)，再到工程和車(chē)間投產(chǎn)階段，所有這一切，將改善機(jī)器在其整個(gè)生命周期內(nèi)的相互協(xié)調(diào)性。

廉價(jià)勞動(dòng)力不再是中國(guó)的主要優(yōu)勢(shì)。中國(guó)已開(kāi)始轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，曾經(jīng)的“世界工廠(chǎng)”今非昔比，現(xiàn)如今中國(guó)生產(chǎn)著復(fù)雜的產(chǎn)品，而其生產(chǎn)過(guò)程則需要*的自動(dòng)化和信息管理解決方案。

中國(guó)已一躍成為*二大經(jīng)濟(jì)體。同時(shí)很多跡象表明，2020年之前，中國(guó)將趕超美國(guó)，成為世界zui大的經(jīng)濟(jì)體。在這場(chǎng)宏大的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的初期階段，中國(guó)zui大的優(yōu)勢(shì)是仿佛*的勞動(dòng)力資源，正是這種豐富的人力資源使中國(guó)被冠以“世界工廠(chǎng)”之稱(chēng)。不過(guò)初期改革的成功開(kāi)創(chuàng)了新形勢(shì)。富裕起來(lái)的中國(guó)很快將不再滿(mǎn)足于在價(jià)值鏈的低端徘徊。

早在2001年，廣東省政府便開(kāi)始實(shí)施激勵(lì)技術(shù)密集型企業(yè)的結(jié)構(gòu)性改革計(jì)劃。這項(xiàng)改革帶動(dòng)當(dāng)?shù)毓べY水平快速上升。舉例而言，深圳的產(chǎn)業(yè)工人平均月工資約為320美元。相比之下，柬埔寨當(dāng)前的法定zui低工資標(biāo)準(zhǔn)只有50美元。這種發(fā)展所帶來(lái)的結(jié)果是勞動(dòng)密集型行業(yè)正撤出廣東，甚至撤出中國(guó)。如今球鞋和T恤衫的產(chǎn)地已逐步從珠三角地區(qū)轉(zhuǎn)移至孟加拉、越南或柬埔寨。與此同時(shí)，中國(guó)的生產(chǎn)重心開(kāi)始向更為復(fù)雜的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移，例如高速列車(chē)、電腦、機(jī)械和汽車(chē)等。在這些領(lǐng)域，廉價(jià)勞動(dòng)力不再是。真正讓中國(guó)獲得競(jìng)爭(zhēng)力的是高效的流程、專(zhuān)業(yè)技術(shù)和組織管理能力。中國(guó)的汽車(chē)行業(yè)就是一個(gè)很好的例子。

越來(lái)越多的中國(guó)汽車(chē)制造商開(kāi)始采用西門(mén)子的解決方案，包括奇瑞和吉利，其目的是優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。

“汽車(chē)研發(fā)是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。”西門(mén)子工業(yè)軟件（上海）有限公司的高級(jí)業(yè)務(wù)顧問(wèn)周克虎說(shuō)，“一方面，它需要多個(gè)職能團(tuán)隊(duì)的通力合作。另一方面，所有這些團(tuán)隊(duì)還要處理大量的數(shù)據(jù)。所以可想而知，單是協(xié)調(diào)數(shù)量眾多的數(shù)據(jù)就不是件輕松的事。”為避免溝通不力，確保生產(chǎn)過(guò)程的順暢運(yùn)行，工程團(tuán)隊(duì)不僅要管理團(tuán)隊(duì)內(nèi)的數(shù)據(jù)，還必須時(shí)刻掌握生產(chǎn)部門(mén)和質(zhì)量控制團(tuán)隊(duì)的工作進(jìn)展。

西門(mén)子實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理（PLM）的軟件解決方案，幫助工業(yè)企業(yè)解決上述難題。PLM匯集從初稿到詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程、再到實(shí)際生產(chǎn)的所有相關(guān)信息。因此，企業(yè)可以通過(guò)PLM收集的此類(lèi)數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程。

在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用中，PLM能夠使設(shè)計(jì)更加成熟，促進(jìn)質(zhì)量管理的顯著改善。因此，中國(guó)的*汽車(chē)制造商和供應(yīng)商很早以前就根據(jù)PLM的需求，調(diào)整他們的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)計(jì)劃。

奇瑞汽車(chē)有限公司就是一個(gè)例子。該公司去年的產(chǎn)量約為67萬(wàn)輛，其中約有17萬(wàn)輛銷(xiāo)往國(guó)外。這也使奇瑞成為中國(guó)汽車(chē)出口的。與其他所有中國(guó)汽車(chē)制造企業(yè)一樣，奇瑞的發(fā)展歷史并不長(zhǎng)。該公司成立于1997年，自2003年以來(lái)，一直采用西門(mén)子的PLM解決方案。

在奇瑞采用的多種PLM工具中，zui重要的工具之一是Tecnomatix。從過(guò)程定義和規(guī)劃到模擬和實(shí)際生產(chǎn)，Tecnomatix把制造和產(chǎn)品研發(fā)緊密在一起。奇瑞利用PLM的這一工具進(jìn)行尺寸分析。“尺寸分析在車(chē)身設(shè)計(jì)中具有重要作用。” 奇瑞汽車(chē)股份有限公司規(guī)劃設(shè)計(jì)一院工藝技術(shù)部部長(zhǎng)吳世強(qiáng)表示，“通過(guò)尺寸分析，我們?cè)谲?chē)身設(shè)計(jì)的早期階段就能確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方法是否符合技術(shù)規(guī)范。所以我們可以及早制定解決方案來(lái)優(yōu)化這些因素。”

西門(mén)子的Tecnomatix軟件還有一個(gè)重要組件，叫做差異分析，即VSA。VSA也是一種尺寸分析，它在計(jì)算機(jī)生成的三維模型的輔助下模擬生產(chǎn)工藝。VSA的設(shè)計(jì)用途是在執(zhí)行實(shí)際生產(chǎn)之前洞察生產(chǎn)工藝中的薄弱點(diǎn)。比如，奇瑞曾利用VSA查出某車(chē)型頭燈生產(chǎn)中的問(wèn)題，僅僅是這一次軟件診斷就為奇瑞挽回了近15萬(wàn)美元的損失。“當(dāng)然，這種診斷還避免了生產(chǎn)的延誤。”吳世強(qiáng)指出。

在選擇西門(mén)子的Tecnomatix之前，奇瑞曾考察過(guò)很多軟件解決方案。“zui打動(dòng)我們的是Tecnomatix的多功能性。”吳世強(qiáng)介紹道。奇瑞考慮的其他重要因素還有西門(mén)子在該軟件領(lǐng)域的。。地位、*的客戶(hù)服務(wù)、在該領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)，以及西門(mén)子與世界各地。。汽車(chē)制造商的*合作。“鑒于上述原因，我們zui終選擇了西門(mén)子。”吳世強(qiáng)說(shuō)。其他很多汽車(chē)制造商和供應(yīng)商做出了同樣的選擇。因此，西門(mén)子成為中國(guó)汽車(chē)業(yè)zui大的PLM解決方案供應(yīng)商。根據(jù)獨(dú)立的PLM咨詢(xún)公司CIMdata的數(shù)據(jù)，2011年，西門(mén)子在中國(guó)擁有27%的PLM*。

中國(guó)為何轉(zhuǎn)向自動(dòng)化。西門(mén)子為汽車(chē)制造商帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)十分顯著。例如，作為中國(guó)。。汽車(chē)制造商之一的中國(guó)一汽采用西門(mén)子的Tecnomatix等PLM解決方案后，其規(guī)劃流程縮短了數(shù)月時(shí)間，同時(shí)工序的精確性得到顯著提高。“我們的規(guī)劃效率提升了35%。”中國(guó)一汽的技術(shù)副總監(jiān)苑學(xué)愚說(shuō)，“另外，我們的過(guò)程規(guī)劃整改數(shù)量減少了18%，組裝線(xiàn)生產(chǎn)率提高了25%，并且顯著提高了所有相關(guān)資源的利用效率。”

這樣的自動(dòng)化解決方案和工作流程與中國(guó)作為世界工廠(chǎng)的舊形象相去甚遠(yuǎn)。的確，自動(dòng)化在中國(guó)正變得日益重要。畢竟，中國(guó)的勞動(dòng)力資源已經(jīng)不像過(guò)去那般取之不盡用之不竭。在中國(guó)的主要工業(yè)區(qū)（香港和深圳之間的珠三角地區(qū)和靠近上海的長(zhǎng)江口地區(qū)），企業(yè)已經(jīng)感受到招工難的壓力。這個(gè)問(wèn)題在今后幾年只會(huì)有增無(wú)減。中國(guó)面臨著人口老齡化加速問(wèn)題，單是人口因素就會(huì)產(chǎn)生巨大影響。到2050年，中國(guó)人口的平均年齡將突破48歲，比日本目前的平均年齡高出四歲，而日本和摩納哥是當(dāng)前世界上人口平均年齡zui高的兩個(gè)國(guó)家。

“自動(dòng)化工藝的一大優(yōu)勢(shì)是可以確保一定程度的質(zhì)量穩(wěn)定性和規(guī)劃安全性，如果沒(méi)有自動(dòng)化，即便擁有再多的勞動(dòng)力資源，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。”上海西門(mén)子汽車(chē)工業(yè)培訓(xùn)中心的系統(tǒng)應(yīng)用Chen Wei如此評(píng)價(jià)，“所以，生產(chǎn)工藝自動(dòng)化方面的投入直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量。”

解決方案的復(fù)雜程度隨生產(chǎn)的復(fù)雜程度而異。汽車(chē)行業(yè)目前屬于復(fù)雜度較高的領(lǐng)域，在生產(chǎn)線(xiàn)中，需要眾多機(jī)器人、傳感器、人機(jī)界面及其他設(shè)備協(xié)調(diào)工作。這種協(xié)調(diào)可以通過(guò)可編程邏輯控制器（PLC）來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLC是一種功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，其作用相當(dāng)于自動(dòng)化工廠(chǎng)的“神經(jīng)中樞”。奇瑞、吉利以及中以合資企業(yè)觀(guān)致汽車(chē)有限公司等。。汽車(chē)制造商均在生產(chǎn)中引入了西門(mén)子的此類(lèi)高性能組件。

像奇瑞汽車(chē)這樣的市場(chǎng)客戶(hù)使用的是西門(mén)子在德國(guó)生產(chǎn)的組件。不過(guò)，目前西門(mén)子在中國(guó)本地也開(kāi)始研發(fā)其他PLC及類(lèi)似設(shè)備，這些設(shè)備不僅供應(yīng)給中國(guó)市場(chǎng)，還出口到其他國(guó)家，尤其是新興市場(chǎng)。所有這些都是西門(mén)子通過(guò)在各地設(shè)立研發(fā)部門(mén)以增強(qiáng)自身創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)實(shí)力的戰(zhàn)略的組成部分。同時(shí)這種發(fā)展也符合中國(guó)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的戰(zhàn)略——中國(guó)希望從世界工廠(chǎng)轉(zhuǎn)型成為*自動(dòng)化解決方案的應(yīng)用地和研發(fā)地。30年來(lái)，中國(guó)的確取得了不俗的成就。