BANNER电池制造商根据工厂模拟结果做出投资决策

使用数字孪生验证生产设施的重组计划有助于 Banner 作为领先供应商确保公司的未来。

Banner

Banner 成立于1937年，是欧洲领先的铅酸储能系统供应商。公司拥有760名员工，是一家由家族自主管理的公司。公司位于奥地利林茨的中心位置，每年生产410万个起动电池。这些电池供应全球的零售店，并供应给许多高端汽车OEM作为原厂配件。此外，Banner还销售用于机器、轮毂配重和定制配件程序的固定电池，年销售额为2.58亿欧元。
 

可靠的开端电池

“千里之行，始于足下”是归于中国哲学家老聃的著名谚语。2500多年过去了，我们大多数的出行都依赖于汽油或柴油发动机驱动的车辆。使用这些车辆的第一步是使用电池驱动的电动马达启动发动机。

一家领先的发动机启动电池制造商是总部位于奥地利林茨的 Banner GmbH（以下简称 Banner）。其创始人在当时是一名货运司机，于 1937 年建立了这家家族企业，因为他对用于卡车的电池可靠性感到不满。80 年过去了，在他的孙子辈的管理下，Banner 已经成为欧洲最大和技术最先进的启动电池制造商之一，每年生产 410 万各种类型的启动电池。

Banner将这一非凡的成功归功于其在铅酸电池基础上的可充电动力包的创新历史和持续改进，所有部件都可以回收利用。公司是20世纪60年代首批制造干荷电池的公司之一，并于1980年开始生产免维护电池。最近， Banner的增长主要归功于其增强型免维护电池（EFB）在起停车辆上的高需求。信任 Banner 电池作为主要可靠性来源的顶级原始设备制造商（OEM）将这些奥地利产品安装在他们的新款汽车、SUV、卡车以及摩托车、叉车和建筑机械上，占总产量的三分之一。三分之二的产品销往全球50个国家的售后市场。它们在那里很受欢迎，因为买家可以确信从当地零售商购买的所有 Banner 电池都是在与他们车辆中发现的原厂电池相同的生产线、使用相同的工艺和技术以及质量保证系统生产的。

有限的生产空间

为了对产品质量进行最佳控制， Banner 依赖于高生产深度。其 560 名生产员工在 Banner 的六条组装线上生产他们所需的几乎所有组件来制造成品电池。这包括电池壳的塑料部件以及充满糊状氧化铅的极板。他们的生产过程需要在成熟的腔室中休息两到五天，以创造最佳的电流吸收和存储容量。

班纳的持续成功伴随着生产设施的不断有机增长，不断增加或延长大厅，直到综合体填满了公司于1959年从较小的地方搬迁到这里时还显得十分宽敞的场地。这些发展导致了一个异构的生产环境。“这给我们带来了重大挑战，特别是关于内部物流问题，例如成熟室的调度，”班纳的技术总监弗兰兹·多尔纳ging说道。“我们考虑了各种方法来克服这个问题，包括搬到新的场所。”

西门子数字工业软件（Siemens Digital Industries Software），作为产品生命周期管理（PLM）软件的领先供应商，建议使用Tecnomatix®产品组合中的Plant Simulation解决方案来优化内部物料流动。Tecnomatix®产品组合包括用于数字工厂的软件产品，主要由OEM和供应商用来优化他们的生产线，但同时也提供了适应小型应用所需的可扩展性。

模拟有助于支持未来增长

2015年年中， Banner制造工程师使用Plant Simulation试用版来研究减少装配线数量的影响。“模拟虚假的训练场景非常简单，” Banner项目经理Clemens Weiß说。“模拟结果使我们的管理层相信基于模拟的决策的优势。”

几周以及简短的软件培训后，Weiß 开始模拟真实情况。 “有经验的工人建议，现有的成熟设备无法实现进一步的增长，” Banner 信息与组织主管 Christian Ott 说。“简单地增加更多的这些大型装置将进一步加剧我们的空间短缺，因此我们希望验证基于经验的智慧。”

Plant Simulation 使 Banner 能够使用现有模块来表示设备的逻辑和时间相关的行为。通过使用 Plant Simulation，Weiss 创建了相关工厂部分的 functional 模型。该模型以 25 个不同的成熟室的可配置模型为中心，并包括三个上游贴线。决策树允许选择各种批处理策略。

对于许多用于 Banner 电池的设备，数字数据是不可用的。从制造商和运营商获取可靠信息是创建其数字模型的最困难的任务。即便如此，经过三个月的努力，这一部分 Banner 生产设施的数字孪生体已经可以正常工作。“我使用了预制模块进行工厂模拟，其中包括数字孪生体中生产设施的所有基本功能，”Weiss 说。“使用该工具的高级模拟编程语言 SimTalk，我发现很容易添加特定功能，并编程实现决策树提供的各种情况。”

创建成熟的数字孪生体

尽管模拟确认了需要再增加两个熟成腔来支持预测的增长，但 Banner 的经理们并没有轻率地做出决策。他们又花了两个月的时间研究各种策略的影响并完善模型。“模拟使用了各种熟成腔的数量、尺寸、类型和配置进行了多次重复，”Ott 说。“在第一个项目取得成功后，我们决定在 Plant Simulation 虚拟世界的数字孪生中首先研究所有未来投资决策的影响，以降低风险。”

推迟了搬迁计划，2016年初， Banner 决定分析所有生产流程，研究增加现有场地设施生产能力的投资可行性。虽然这意味着要为生产的所有阶段创建数字模型，从熔化铅条到电池托盘化，但预计到2016年底将有初步结果。Weiß 期望能够在那时交付结果，尽管该项目的时间表相当乐观。

虽然他最初与两名来自制造部门的同事一起处理这项任务，但参与未来项目的人员数量正在增加。供应链管理部的四名员工接受了工厂仿真培训，以便通过建模和优化物料流的大部分环节为项目做出贡献。“虽然二维仿真对所有物料流仿真来说已经足够，但我决定使用三维仿真来构建我们生产设施的数字孪生，”Weiss说。“这为我们提供了一个机会，可以包括与工人相关的行动。”

为所有生产设施建立数字孪生，包括物料流动，将使 Banner 在实际投资新设备并进行任何更改之前，能够模拟各种变更场景，而不会干扰生产。“在19小时制生产我们的电池没有时间进行实验，”Dorninger 说。“将管理决策建立在模拟结果的坚实基础上，有助于 Banner 作为领先供应商的未来可持续发展。”

虽然二维模拟足以满足所有物料流模拟的需求，但我决定使用三维模拟来构建我们生产设施的数字孪生体。这为我们提供了将工人相关操作纳入其中的机会。