生产系统仿真案例
应用 Plant Simulation 降低汽车发动机的生命周期能耗
使用 Plant Simulation 进行能源仿真后,一条生产线每年可节省 300 万千瓦时的电力
能源效率是关键目标
高档汽车和 SUV 的购买者要求这些车辆在提高能源效率的同时为他们提供令人兴奋且无故障的驾驶体验。这不仅限于运行期间的燃油效率;它还包括原始生产所需的能量。
汽车制造商通常在内部制造发动机的大部分核心零部件。曲轴箱、曲轴、气缸盖和连杆在复杂的生产和传输线上进行车床、铣削、钻孔、研磨和珩磨。
通过虚拟工厂更快地进入市场
在实际构建每条生产线之前,生产和装配规划专家在每条生产线的虚拟表示中仔细设计、审查和测试生产过程。为此,整个集团的制造工程师使用 Plant Simulation 产品进行工厂仿真。
他们设计和模拟完整的生产线,包括机床和机器人单元以及物料搬运和运输系统。这使他们有机会通过重新安排工厂车间布局来改进生产流程,从而通过优化工具和机器利用率来加快生产周期并节省投资成本。Plant Simulation 解决方案是德国汽车制造商中领先的仿真软件,其中包含由德国汽车制造商协会 Verband der Automobilindustrie 开发的传动系统部件套件。在斯太尔,它用于规划人员和机器,覆盖了工厂的 100%。
由于新生产线的设计与要在那里生产的产品的开发过程同时进行,因此使用 Plant Simulation 在虚拟世界中进行规划有效地将汽车行业的创新速度提高了一倍。虽然在 1980 年代,新一代发动机平均需要五到六年时间才能进入市场,而现在只需要大约三年时间。
高档汽车制造商
BMW Motoren GmbH 是 宝马集团最大的发动机工厂和柴油机技术中心。
总部:
奥地利斯泰尔
产品:
Plant Simulation
行业领域:
汽车和运输
在仿真模型中,预计对生产线内机器的现有 PLC 编程进行修改,将为车间节省 166 万千瓦时的能源。这正是内部维护技术人员对 PLC 重新编程后的结果。
某汽车集团应用Plant Simulation,可以轻松处理变更的生产要求
数字仿真优化生产线,精准定位瓶颈(如工站速度过快),验证低成本增产方案,减少库存浪费,支持日产12万件产线,年均实施8个增效项目并持续扩展。
在数字化制造或数字化工厂中,生产系统仿真允许企业对自己的生产和物流过程进行仿真建模、实现生产可视化和详细生产系统分析。Plant Simulation工厂仿真系统软件就是用于优化生产系统的各个方面,包括不同的资源优化以及物料的流动控制过程。
Plant SImulation工厂仿真为企业创建生产系统的数字模型或“数字孪生”
更多的故事
工业
在一条生产线上制造不同发动机类型的组件
优化生产线以减少能源使用
保持产量,提高灵活性
具有测量值的进料模拟模型
模拟生产场景
对 PLC 进行重新编程,在生产机器中引入自动启停功能
确定了额外的优化潜力
每年减少 550 吨二氧化碳当量的生态足迹
按比例降低汽车和 SUV 的生命周期能耗
汽车零件生产线作为虚拟模型进行设计和优化,可以使用 Plant Simulation 的新能源仿真功能进行节能分析。
要求更改
近年来发生巨大变化的另一件事是汽车可用的版本数量。过去的大规模生产已经变成了基于自定义配置的业务。发动机的种类也更多,出于燃油效率考虑和先进的发动机设计,出现了体积减小和气缸数量减少的趋势。
由于版本越多,显然意味着每个版本的数量更少,因此并非每个新组件的引入都会导致一条全新的生产线的创建。通过更换或添加加工中心,现有生产线可以满足不断变化的要求和最先进的生产技术状态。两年前,在施泰尔,一条生产曲轴箱的生产线经过改造,以满足对小型发动机日益增长的需求。增加了许多新的加工中心。地下室的高压泵需要应对这一新挑战,以便提供足够的冷却润滑剂。
同时,在专用于 6 缸发动机部件的生产线设备并未达到产能。
优化能源效率,无需额外成本
大约在同一时间,新版本的 Plant Simulation 软件问世,该软件具有新的能源分析功能,扩展了 Plant Simulation 模型的传统使用范围,以优化吞吐量、缓解瓶颈并最大限度地减少在制品。该软件在所有许可证配置中均免费提供,并提供对话框,用于设置各种作模式的瓦数值,例如所有仿真实体的工作、设置、作、待机或关闭,以及从一种状态更改为另一种状态所需的时间。
有了这些额外的信息,仿真模型可用于揭示负载不平衡、优化单个机器的利用率或简化零件物流。使用此功能,可以轻松实现节能,因为即使是简单的措施,例如主动切换到待机状态,而不是等待超时,通常也会显示出显著的效果。在了解到这种新的软件功能后,斯太尔的发动机工艺技术和仿真专家立即意识到,这应该使他们能够将经过验证的节能策略(例如自动启停功能)从汽车转移到工厂车间。
使用 Plant Simulation 软件,可以通过降低汽车发动机生产所需的能源来提高汽车发动机的整体能源效率。这些节能主要是通过减少非生产阶段的能源供应来实现的。
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大幅减少能源消耗
在使用Plant Simulation创建的生产线的现有模型中,获得有效的能源模拟所需要做的就是将生产线上每台机器的功耗信息与过程控制系统中的生产阶段进行映射,并将其作为列表添加到现有仿真模型中。由于能量模拟功能是该软件包的标准功能,因此只需两周时间即可获得令人满意的结果,无需投资软件。基于能源仿真,汽车发动机制造商在德国仿真服务提供商 iSILOG GmbH 的协助下,在使用 Plant Simulation 创建的虚拟生产环境模型中测试了各种场景。
在仿真模型中,预计对生产线内机器的现有可编程逻辑控制器 (PLC) 编程的修改将为车间节省 166 万千瓦时的能源。这正是内部维护技术人员对 PLC 重新编程后的结果。
由于怠速机不需要提供冷却润滑剂,因此通过关闭介质供应装置中的一些高压泵,又节省了 140 万千瓦时的电力。在曲轴箱生产线中实施自动启停功能作为一种节能措施,不仅每年可减少 300 万千瓦时的能源,而且还显示出良好的副作用:如果在不需要机器或供油泵时关闭它们,这也会降低噪音。
在全球范围内,汽车行业中几乎每条加工线都有巨大的能耗降低潜力,如果实施,将真正产生影响。
作为节能措施,在曲轴箱生产线中实施自动启停功能,不仅每年可减少 300 万千瓦时的能源,而且还显示出良好的副作用:如果在不需要机器或供气泵时关闭它们,这也会降低噪音。
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