Con l'automazione aperta nel futuro elettrificato Audi si affida a PLCnext Technology di Phoenix Contact nel suo stabilimento di Ingolstadt per la costruzione di carrozzerie della serie completamente elettrica Audi Q6 e-tron. Oltre a numerose funzioni per le applicazioni IIoT, l'ecosistema aperto offre anche una Cyber Security integrata in conformità allo standard internazionale IEC 62443-4-2.
Situazione iniziale
Insieme e in collaborazione per il futuro
Phoenix Contact sostiene la transizione verso una maggiore sostenibilità fornendo tecnologie chiave per l'elettrificazione, il collegamento in rete e l'automazione. PLCnext Technology è una di queste tecnologie. L'ecosistema aperto ha una varietà di interfacce che vanno dal sensore al cloud. In questo modo, contribuisce al flusso continuo di informazioni sulla produzione a zero emissioni di CO2. Oltre alla programmazione standard dei sistemi PLC in conformità alla norma IEC 61131-3, PLCnext Technology consente anche l'uso parallelo di linguaggi evoluti come C/C++, C# o Matlab Simulink. Entrambi i linguaggi vengono eseguiti in combinazione e in tempo reale sulla famiglia di controllori PLCnext Control. Ciò significa che la produzione beneficia dell'esperienza di specialisti IT e OT. L'ecosistema contribuisce quindi anche al cambiamento dell'automazione degli impianti di produzione di Audi.
Soluzione
Gli Energy Meter, come il misuratore multifunzionale EEM-MA 370, registrano i consumi
Migliorare il bilancio delle emissioni di gas serra attraverso l'ottimizzazione dei processi produttivi
È importante mantenere l'impronta energetica il più possibile neutrale, fin dalla fase di produzione del veicolo. Audi si è quindi posta l'obiettivo di raggiungere una produzione a zero emissioni di CO2 in tutti gli stabilimenti entro il 2025. Questo obiettivo è stato raggiunto nel sito di Ingolstadt già all'inizio del 2024. Soprattutto nella costruzione di carrozzerie, è importante migliorare i valori di emissione tramite fattori d'influenza come la qualità, la disponibilità e l'adattabilità. Ogni funzionamento a vuoto o l'espulsione di una carrozzeria dal processo di produzione non comporta solo costi: aumenta anche il bilancio dei gas serra legati alla produzione.
Per evitare che ciò accada, Audi utilizza numerose misure, come lo spegnimento durante i periodi di inattività o l'utilizzo di Energy Meter in grado di comunicare, come ad esempio il misuratore multifunzionale EEM-MA 370 di Phoenix Contact, per monitorare i consumi. Un'ulteriore ottimizzazione a questo punto richiede trasparenza sui flussi di energia e informazioni che segnalino un malfunzionamento non appena si verifica. Anche le più piccole deviazioni dalla qualità, che vengono segnalate in una fase iniziale, possono dare un contributo decisivo. L'identificazione di un ulteriore potenziale di miglioramento nella sequenza del processo si traduce non solo in un tempo di produzione più breve, ma anche nell'ottimizzazione del bilancio energetico di ogni singola macchina.
Oltre all'automazione del sistema in sicurezza funzionale, il PLCnext Control RFC 4072S fornisce una diagnostica completa
Utilizzo di linguaggi evoluti in parallelo
Il sistema di controllori di sicurezza RFC 4072S costituisce il cuore della soluzione di automazione nella costruzione di carrozzerie. La loro funzione più importante è quella di garantire che i veicoli siano prodotti in modo funzionalmente sicuro. Oltre all'automazione dell'impianto, l'RFC 4072S offre una diagnostica completa di tutti i processi e dei dati rilevanti per la comunicazione. Come già accennato, il linguaggio di programmazione IEC 61131-3, solitamente preferito nel processo di produzione, è integrato dall'uso di linguaggi evoluti come C/C++ o C#, più adatti ad applicazioni complesse in un contesto in tempo reale.
Il 98% delle visualizzazioni operative è creato da un assistente di visualizzazione
Oltre il 30% di tempo risparmiato nella creazione della visualizzazione dell'impianto
Nel progetto di Ingolstadt, lo standard modulare sviluppato dal 2004 sulla piattaforma precedente PC Worx è stato convertito alla nuova tecnologia di controllo PLCnext Technology. Grazie alle innovazioni, la libreria comprende ora più di 600 blocchi per controllare in modo ottimale i numerosi processi richiesti nella costruzione di carrozzerie. Il PLCnext Control RFC 4072S PN supporta anche la sicurezza dei macchinari in conformità alle norme IEC 62061 SIL 3 e EN ISO 13849-1 PL e. La nuova piattaforma di automazione offre una visualizzazione web per aumentare la coerenza e l'integrazione delle informazioni.
Un assistente di visualizzazione appositamente sviluppato allo scopo genera automaticamente circa il 98% delle visualizzazioni operative. Per fare questo, accede alle informazioni del programma utente e crea la visualizzazione dell'impianto con l'aiuto di oltre 700 simboli della libreria di sistema appena creata. Questo vale anche per i sistemi di trasporto, dove i dipendenti possono operare solo nelle aree visibili. Il generatore crea un'interfaccia utente individuale per ogni parte del sistema. In questo contesto, è stato possibile ridurre i tempi di installazione a un terzo del tempo precedentemente richiesto: un vantaggio notevole per la personalizzazione e la messa in servizio.
I PC industriali di Phoenix Contact sono installati come pannelli di controllo principali e ausiliari su una colonna
Stazioni operative per l'accesso diretto all'impianto
Le stazioni operative necessarie per il funzionamento del sistema possono essere integrate in modo flessibile nella rete degli impianti a 1 Gigabit tramite lo switch incorporato di una Push Button Box con pulsante di arresto di emergenza a fungo. I PC industriali della serie Basicline con grado di protezione IP65 sono installati come pannelli di controllo principali e ausiliari su una colonna presso le singole celle robot. Le catene di passi e la diagnostica visualizzate consentono al personale operativo e della manutenzione di accedere direttamente a tutte le informazioni importanti, in modo da poter reagire rapidamente agli eventi, se necessario. I pannelli di controllo utilizzati nella tecnologia per la movimentazione sono una caratteristica speciale. I client eHMI Linux sono stati sviluppati secondo le richieste di Audi. L'attenzione si è concentrata sulla conformità allo standard di sicurezza internazionale IEC 62443 e su una semplice gestione degli aggiornamenti e delle patch. Ciò significa che la manutenzione dei PC industriali è integrata in modo ottimale nei processi e nelle procedure di manutenzione collaudati.
Tra l'altro, insieme ai responsabili Audi è stato sviluppato un concetto di sicurezza olistico
Sviluppo di un sistema di sicurezza olistico in conformità con la norma IEC 62443
Il numero sempre crescente di fonti di informazione - come sensori e telecamere, nonché tecnologie per garantire processi e qualità - porta a volumi di dati sempre maggiori e, di conseguenza, inevitabilmente a punti di attacco che devono essere protetti per evitare accessi non autorizzati. Audi accompagna quindi sempre questi progetti dal punto di vista della Cyber Security. In concreto, ciò significa che Audi e Phoenix Contact, in qualità di fornitori di servizi di sicurezza secondo IEC 62443-3-3 e certificati dal TÜV, hanno già sviluppato un sistema di sicurezza olistico nella fase di pianificazione del progetto. Il sistema implementa i requisiti funzionali della norma IEC 62443-2-4. Inoltre, un'analisi delle minacce è stata utilizzata per definire e implementare misure per aumentare la sicurezza dell'area di produzione.
L'ottimizzazione della produzione e la relativa sostenibilità delle risorse utilizzate richiedono dati che possano essere utilizzati in modo sicuro. Grazie all'elettrificazione intelligente, al collegamento efficace in rete e all'automazione aperta, Audi getta le basi per una produzione sostenibile e lungimirante e per l'integrazione flessibile di nuove tecnologie come l'apprendimento automatico.
