安全、环保、舒适和经济正成为消费者日益增长的购车要求,为汽车行业带来了挑战。 着眼于高效性、透明度和高产量,新一代大众高尔夫 Wolfsburg 平台为此设定了新的标准: 一个创新以太网结构,涵盖全部制造设备并提供持续的降低成本的潜能。
新一代大众高尔夫具有更多的创新设计。 在投产后的一年中,于欧洲上市的畅销车新车型数量竟达到100 种。基于高尔夫的座右铭“您只钟情最佳的产品”,该款紧凑型汽车配置了与以往不同的操控装置、变速箱、发动机和设备,但是所有的车型都不约而同地关注主动安全和被动安全。高尔夫对车身强度和碰撞特性进行了重要的加固和改进,获得了欧洲 NCAP 测试的五星评级,同时车身重量经过优化,并不随之增加。140 台特殊机械手结合 70 米长的激光焊缝成就了车身的刚度,之前的车型则仅有 5 米的长度。
高尔夫同时在全球的几个工厂进行生产,但是主要的地点位于 Wolfsburg,在此具有世界上最大的连续化汽车工厂和汽车生产网络。 30 年来,该整车自动化平台一直是该市的经济命脉。
无缝换代能够对新平台及时地进行计划和实施。 在高尔夫 IV 投产的同时,最先进的生产设施
大众系列计划 II 的管理负责人 Lutz Werner 和赫思曼技术中心的 Hans-Joachim Finkbeiner 都认为MICE模块化交换机系统与之前在 Hannover 投入运行的 VW 多功能车 T5 平台所采用的网络设计相比,更加透明、冗余和经济。 新型网络设计使生产极度灵活;同时对生产周期进行优化,能够精确观察所有的生产数据,并可通过网络管理简化维护过程。
模块化骨干交换机系统
在与技术合作伙伴赫思曼的紧密协作下,大众发现所需达到的设计并不简单。 在Wolfsburg 的生产环境中,具有许多独立的车间网络和更高层次的网络。 所有车身制造设备和喷漆设备通过具有路由功能的 MACH交换机与工厂通信网络直接通信;车间网络中所含的大量成环冗余系统,可满足所需的安全性。
虽然这是一个新型的网络设计,但也是基于公司先前的经验。 作为Hannover大众多功能车工厂电气规划的网络设计者,亦是公司同构以太网联网的创始人之一的Ulrich Lichtblau 对相关背景介绍道:“首先,在 T5 平台,我们已经使用了交换式以太网,同时利用中立于制造商的 TPC/IP 协议实现了现场与因特网之间的透明接口。在实际生产中,该网络设计已经证明了它的高效性和稳定性。”
规划阶段仅用了不到一年的时间,之后又只用了大约 9 个月即完成了 Wolfsburg 系统网络的组建。 HIPER-Ring上共有 16 个 MACH骨干交换机,贯穿着各个车间之间互相交叠的生产设备。 MACH的路由功能为各个生产部分提供了清晰的 IP 子网结构。整个车身制造生产线使用千兆光纤进行数据传输。 选择光纤(包括光纤冗余)主要是为了满足各个车间之间网络交叠长度的需要。
具有双总线结构的实时工作站级别
位于高尔夫平台工作站级别的双总线结构则利用了两种网络的优势。“现场总线具有很强的功能和较低的成本,因此没有理由取代它。”Ulrich Lichtblau 表明了大众的策略。 和以前一样,I/O 数据是通过Interbus传输的。 而参数、数据备份或诊断的数据流则从更低的现场级别转移到了 100Mbit/s 以太网上。 因此在生产单元与可编程设备、控制设备、Interbus端口、ID 系统、大型显示器、机械手、焊接控制器、紧凑焊接系统、螺丝控制和技术系统之间的通信中,就可省去大多数之前必须的,并且与特定制造商相关的协议和接口。甚至与周期绑定的数据,如 ID 号、类型或 PR 号等,都可通过快速以太网实时地传输——这是面向未来的解决方案的一个重要方面,着眼于传输的最大连续性和可用性。
垂直和水平整合
车间网络在工作站级别上特别结合了千兆和百兆以太网,对工厂交叠通信网络在水平和垂直通信上都无任何限制。 通过网络管理(SNMP)对该系统进行监控。垂直和水平整合的透明度大大提升了降低成本的潜能,喷漆车间充分地证明了这一点。“通过以太网的快速反馈,加速了质量控制流程,能够在极短的时间做出连锁反应,也就是在当班即可做出反应”,Bernd Greifeld 说,他负责喷漆车间的计划工作。
尽管赫思曼交换机和路由器数量巨大,但是 其本身并非故障来源之一。 因为它们完全可以满足甚至超越大众性能规范所规定的苛刻要求,这意味着:工业能力、高网络可用性、根据需要提供完全的冗余、便捷的网络诊断和维护、SNMP 管理、连续自适应性和交换能力。Arnold Mikulla 说:“自调试以来,只有一台MICE需要进行更换。在场 3 中有超过 1000 台卡轨式交换机已投入使用,在底漆和面漆喷涂车间以及总装线生产区内,还有 500 套卡轨式交换机系统正在工作,这清楚地展示了我们的产品的可靠性。”利用 HiVision 管理软件在系统级上进行评估、检测和管理。
系统可用性的新标准
Manfred Placzek 和Thomas Kaschel 认为“对于整个系统质量,除了专为应用目的而设计的工业组件和基于特定应用的正确布线以外,网络结构也是决定性的因素”,他们是赫思曼自动化和控制有限公司的大客户经理,非常清楚通过HIPER-Ring超级冗余环和 DUAL Homing 实现冗余后,在可用性保证方面已经为业界设定了一个新的标准。
大众公司对与他们的技术伙伴合作开发的整套联网理念非常满意。“对以太网联网的投资
毫无疑问,汽车行业是创新的领导者。这个项目对于大众公司甚至具有指导意义,旋即他们提升了标准:超级冗余环和 DUAL Homing 等新的冗余方法已经纳入日后的性能规范中。“高尔夫标准”正在世界范围内迅速流传。