概述

减少设备的种类和数量，并将应用程序转换为软件，使生产更快、更稳健、更灵活——奥迪的目标是虚拟化车间自动化。这不仅需要基于 IT 的新基础设施，还需要虚拟 PLC。西门子通过SIMATIC S7-1500V 提供了成功的关键。点击这里了解西门子首款虚拟PLC：S7-1500V。

走上信息化生产之路

这家总部位于因戈尔施塔特的汽车制造商的目标是建立稳定且持续可用的生产设施，以生产尽可能多的汽车。但为了加速集成快速发展的 IT 世界的创新并促进生产的持续优化（秉承“Vorsprung durch Technik/技术造就lingxian”的座右铭），生产需要变得更加以 IT 为导向。

IT和OT在生产中往往是严格分开的，但为了应对当前和未来的挑战，必须消除IT和OT之间的差距奥迪面临的主要挑战是使用许多不同的设备。为了使生产适应不断增长的需求，必须购买更多的硬件设备。然而，交货期变得越来越长。在许多情况下，更新只能手动安装，维护成本极高，但这两者都是保证网络安全所必需的。功耗也很高。使用的硬件设备数量越多，所需的电力就越多，从而导致工厂的能源效率降低。为了应对这些挑战，生产中的 IT 和 OT 需要合并——而这可以通过车间虚拟化来实现。

车间自动化的新基准

为了将 IT 和 OT 融合到生产中，奥迪创建了全新的基于软件的基础设施。这个想法最初来自数据中心领域。最底层的基础设施总是相同的，它为各种应用奠定了基础。通过 Edge Cloud 4 Production，奥迪将这一原则应用到生产中，并彻底改变了车间自动化。西门子的虚拟PLC发挥着关键作用。

SIMATIC S7-1500V：虚拟化车间的核心

Edge Cloud 4 Production 由 IT 和 OT 专家团队创建，他们设计了涵盖 Böllinger Höfe 工厂所有生产的私有云基础设施。所有应用程序都作为软件在该云中运行，包括SIMATIC S7-1500V 虚拟PLC。

作为自动化系统的长期合作伙伴，西门子是奥迪在 2019 年的首批联系人之一，当时的目标是将虚拟化车间的愿景转变为概念。软件驱动的工厂自动化只有采用相应的控制器解决方案才可行。奥迪需要一个与新的 Edge Cloud 4 Production 平台兼容并且可以无缝集成到现有自动化环境中的虚拟 PLC。西门子通过SIMATIC S7-1500V 提供了理想的解决方案。

虚拟PLC于2023年春季正式推出。当时，奥迪已经开始将其第一家装配厂转换为Edge Cloud 4 Production——这是虚拟PLC初始部署的基础。云终于在 2023 年 7 月上线。此后立即开始实施虚拟PLC的准备工作。这需要奥迪、西门子和其他技术合作伙伴之间极其密切的合作。

工作得到了回报：自 2024 年 1 月以来，两台虚拟 PLC 已成功部署在位于内卡苏姆的奥迪 Böllinger Höfe 工厂的奥迪 e-tron GT 车轴装配线上。

为奥迪带来的好处

继续使用熟悉的内容

尽管向基于 IT 的车间自动化的转变对于生产来说是一个巨大的进步，但每个工厂的员工几乎察觉不到这种变化 - 这是一个很大的优势。他们可以继续访问他们从硬件 PLC 中了解到的所有功能以及熟悉的用户界面和工具。由于与 TIA Portal 兼容，无需为虚拟 PLC 编写其他程序。更轻松、集中地管理工厂

由于统一的基础设施，所有应用程序都具有相同的基础，从而可以实现完全数字化管理。许多活动可以集中和远程进行。通过 Edge Cloud 4 Production 进行管理还可以提供更多的网络安全性，因为许多攻击媒介已从生产中删除。

立即调整生产以满足当前需求

由于虚拟 PLC 作为软件下载并通过 Industrial Edge 进行部署，因此消除了交付周期和硬件组件的安装。额外的PLC实例可以直接下载，不需要的实例可以根据需要卸载。这样可以节省金钱和能源。Industrial Edge Management的更新和应用程序也可以在全厂范围内快速、轻松地完全远程推广。

密切合作确保调试成功

除了技术障碍之外，还需要克服许多组织挑战。必须让员工和管理层接受基于 IT 的工厂自动化理念，必须演示虚拟 PLC 的功能，并分配职责。成立了独立的 Edge Cloud 4 Production 团队，使 IT 专家能够与 OT 专家密切合作。得益于工厂的大量测试以及 IT 和 OT 团队之间的良好配合，奥迪和西门子能够成功调试新技术。

西门子和奥迪、IT 和 OT、内部专家和外部技术合作伙伴——所有项目利益相关者齐心协力，在第一家工厂成功实施了虚拟 PLC。

在初步考虑如何设计基于 IT 的生产后，很快就发现需要一个大规模的概念。然而，评估其可行性并进行相关测试花了大约三年的时间。这段时间对于定义要求、测试条件以及与必要组件的制造商交谈是必要的。这样，虚拟PLC项目合作伙伴就已经从一开始就相互受益：奥迪受益于西门子在自动化工程领域的专业知识，而西门子则受益于奥迪的持续反馈。这些技术也必须进行修改：例如，建立较低层基础设施的实时能力。

通过 Edge Cloud 4 Production 的虚拟 PLC 首次在奥迪生产实验室成功进行了测试。位于内卡苏尔姆 Böllinger Höfe 的奥迪 e-tron GT 生产线工厂被选为适合进行初始生产调试的工厂。该工厂的小批量生产非常适合测试新技术。

奥迪与西门子合作，在早期阶段对工厂进行了测试，以了解现场设置和实施挑战。这一承诺有助于提高员工的接受度。越来越多的成功测试增强了他们对虚拟 PLC 的信心以及该解决方案有效的确定性。

在生产运行的初始调试之前，需要进行几个月的准备阶段。必须构建服务器、规划网络、安装组件并设置与 Industrial Edge 的连接。主要负责初始实施的 Edge Cloud 4 Production 团队成员 Pascal Schirmer 表示，这一阶段的成功完全归功于所有参与者都同意了明确的目标，并且每个人都投入了必要的时间按时实现既定的里程碑。Schirmer 表示，所获得的经验现在将直接有助于后续推广的实施。

Industrial Operations X – 更具适应性生产的产品组合

SIMATIC S7-1500V 是 Industrial Operations X 产品组合的一部分。该产品组合将 IT 和软件功能引入 OT 领域，使生产具有高度适应性，并为奥迪等客户创造了许多新的可能性。这包括更快地实施新功能、更容易实现可扩展性以及 IT 和 OT 人员之间的无缝合作。

最初的调试只是一个开始

随着虚拟 PLC 的初步成功实施，西门子和奥迪在合作中实现了一个重要的里程碑。但这次成功只是一个起点。在接下来的几年中，虚拟控制器和基于云的基础设施将继续开发、测试和推出。当实施虚拟PLC时，控制器首先被转移到基于云的基础设施并进行测试。与此同时，虚拟化的全部潜力也被逐步挖掘出来。

未来几个月的首要任务是向 Böllinger Höfe 员工通报新技术并对其进行培训。目前，Industrial Edge Management的首批应用程序也正在推出和测试，其中包括 SINEC Traffic Analyzer。这些应用程序可以灵活下载和使用，并且以后不再使用时也可以轻松删除。

与此同时，初步实施也为学习越来越多的组织和运营经验奠定了基础。例如，将测试虚拟操作面板，并检测工厂日常运营中的任何潜在障碍。事实证明，西门子是这些努力中强有力的合作伙伴。由于西门子和奥迪 IT 部门的奉献精神，最初实施中出现的挑战得到了克服。基于迄今为止的成功合作，所有项目参与者都对未来感到乐观。