电池制造商根据工厂模拟结果做出投资决策

我使用了预制模块进行工厂模拟，这些模块包含了数字孪生中生产设施的所有基本功能。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各种变化。

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格言。2500多年过去了，我们大多数的行程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机启动发动机。

一家领先的发动机启动电池制造商是位于奥地利林茨的Banner GmbH（以下简称“Banner”）。其创始人在当时是一名货运司机，于1937年建立了这家家庭企业，因为他对用于卡车的电池可靠性感到不满。80年后，在他的孙子们的管理下，Banner已成为欧洲最大和技术领先的启动电池制造商之一，每年生产410万个各种类型的启动电池。

Banner将这一非凡的成功归功于其在创新和铅酸基可充电动力包的持续改进方面的历史，所有这些部件都可以回收利用。该公司是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普通电池（EFB）在启动停止车辆上的高需求。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设备相同的生产线上生产，使用相同的技术和质量保证系统。

有限的生产空间

为了最佳控制产品质量， 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制造成品电池所需的所有组件。这包括电池壳的塑料部件以及含糊糊的铅氧化物格栅。他们的生产过程包括在成熟室中休息两到五天，以创造最佳电流吸收和存储容量。

Baner的持续成功伴随着生产设施的持续、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年从较小的地方搬到这里的场地。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，”Baner的技术总监弗兰兹·多尔纳ging说。“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较小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试用许可证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好处。”

几周以及简短的软件培训后，Weiss 开始对真实场景进行模拟。“有经验的工人建议，现有的成熟设备无法进一步增长，” Banner 信息与组织负责人 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。以 25 个不同的成熟室的可配置模型为中心，还包括三个上游贴线。决策树允许选择各种批处理策略。

对于邦纳电池中使用的大部分设备，没有数字数据。从制造商和运营商那里获取可靠信息是创建其数字表示最困难的任务。尽管如此，经过三个月的努力，邦纳生产设施的这部分数字孪生已经可以使用。“我使用了预制模块进行工厂模拟，其中包括数字孪生中生产设施的所有基本功能，”魏斯说。“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。”

创建一个成熟的数字孪生体

尽管模拟确认了需要增加两个成熟的腔室来支持预测的增长，但 Banner 管理层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。“模拟使用了各种腔室数量、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 的虚拟世界中使用数字孪生来研究所有未来的投资决策的影响，从而对所有未来的投资决策进行对冲。”

推迟了搬迁计划，2016年初，班纳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。魏斯预计到那时将能够提供结果，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部分来为项目做出贡献。“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 在实际投资新设备和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小时轮班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。”

虽然二维足以满足所有物料流动模拟的需求，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。