導語：減少設備的種類和數量，并將應用程序轉換為軟件，使生產更快、更穩健、更靈活——奧迪的目標是虛擬化車間自動化。這不僅需要基于 IT 的新基礎設施，還需要虛擬 PLC。西門子通過SIMATIC S7-1500V 提供了成功的關鍵。

走上信息化生產之路

這家總部位于因戈爾施塔特的汽車制造商的目標是建立穩定且持續可用的生產設施，以生產盡可能多的汽車。但為了加速集成快速發展的 IT 世界的創新并促進生產的持續優化(秉承“Vorsprung durch Technik/技術造就領先”的座右銘)，生產需要變得更加以 IT 為導向。

IT和OT在生產中往往是嚴格分開的，但為了應對當前和未來的挑戰，必須消除IT和OT之間的差距奧迪面臨的主要挑戰是使用許多不同的設備。為了使生產適應不斷增長的需求，必須購買更多的硬件設備。然而，交貨期變得越來越長。在許多情況下，更新只能手動安裝，維護成本極高，但這兩者都是保證網絡安全所必需的。功耗也很高。使用的硬件設備數量越多，所需的電力就越多，從而導致工廠的能源效率降低。為了應對這些挑戰，生產中的 IT 和 OT 需要合并——而這可以通過車間虛擬化來實現。

車間自動化的新基準

為了將 IT 和 OT 融合到生產中，奧迪創建了全新的基于軟件的基礎設施。這個想法最初來自數據中心領域。最底層的基礎設施總是相同的，它為各種應用奠定了基礎。通過 Edge Cloud 4 Production，奧迪將這一原則應用到生產中，并徹底改變了車間自動化。西門子的虛擬PLC發揮著關鍵作用。

SIMATIC S7-1500V：虛擬化車間的核心

Edge Cloud 4 Production 由 IT 和 OT 專家團隊創建，他們設計了涵蓋 B?llinger H?fe 工廠所有生產的私有云基礎設施。所有應用程序都作為軟件在該云中運行，包括SIMATIC S7-1500V 虛擬PLC。

作為自動化系統的長期合作伙伴，西門子是奧迪在 2019 年的首批聯系人之一，當時的目標是將虛擬化車間的愿景轉變為概念。軟件驅動的工廠自動化只有采用相應的控制器解決方案才可行。奧迪需要一個與新的 Edge Cloud 4 Production 平臺兼容并且可以無縫集成到現有自動化環境中的虛擬 PLC。西門子通過SIMATIC S7-1500V 提供了理想的解決方案。

虛擬PLC于2023年春季正式推出。當時，奧迪已經開始將其第一家裝配廠轉換為Edge Cloud 4 Production——這是虛擬PLC初始部署的基礎。云終于在 2023 年 7 月上線。此后立即開始實施虛擬PLC的準備工作。這需要奧迪、西門子和其他技術合作伙伴之間極其密切的合作。

工作得到了回報：自 2024 年 1 月以來，兩臺虛擬 PLC 已成功部署在位于內卡蘇姆的奧迪 B?llinger H?fe 工廠的奧迪 e-tron GT 車軸裝配線上。

為奧迪帶來的好處

繼續使用熟悉的內容

盡管向基于 IT 的車間自動化的轉變對于生產來說是一個巨大的進步，但每個工廠的員工幾乎察覺不到這種變化 - 這是一個很大的優勢。他們可以繼續訪問他們從硬件 PLC 中了解到的所有功能以及熟悉的用戶界面和工具。由于與 TIA Portal 兼容，無需為虛擬 PLC 編寫其他程序。

更輕松、集中地管理工廠

由于統一的基礎設施，所有應用程序都具有相同的基礎，從而可以實現完全數字化管理。許多活動可以集中和遠程進行。通過 Edge Cloud 4 Production 進行管理還可以提供更多的網絡安全性，因為許多攻擊媒介已從生產中刪除。

立即調整生產以滿足當前需求

由于虛擬 PLC 作為軟件下載并通過 Industrial Edge 進行部署，因此消除了交付周期和硬件組件的安裝。額外的PLC實例可以直接下載，不需要的實例可以根據需要卸載。這樣可以節省金錢和能源。Industrial Edge Management的更新和應用程序也可以在全廠范圍內快速、輕松地完全遠程推廣。

密切合作確保調試成功

除了技術障礙之外，還需要克服許多組織挑戰。必須讓員工和管理層接受基于 IT 的工廠自動化理念，必須演示虛擬 PLC 的功能，并分配職責。成立了獨立的 Edge Cloud 4 Production 團隊，使 IT 專家能夠與 OT 專家密切合作。得益于工廠的大量測試以及 IT 和 OT 團隊之間的良好配合，奧迪和西門子能夠成功調試新技術。　

西門子和奧迪、IT 和 OT、內部專家和外部技術合作伙伴——所有項目利益相關者齊心協力，在第一家工廠成功實施了虛擬 PLC。

在初步考慮如何設計基于 IT 的生產后，很快就發現需要一個大規模的概念。然而，評估其可行性并進行相關測試花了大約三年的時間。這段時間對于定義要求、測試條件以及與必要組件的制造商交談是必要的。這樣，虛擬PLC項目合作伙伴就已經從一開始就相互受益：奧迪受益于西門子在自動化工程領域的專業知識，而西門子則受益于奧迪的持續反饋。這些技術也必須進行修改：例如，建立較低層基礎設施的實時能力。

通過 Edge Cloud 4 Production 的虛擬 PLC 首次在奧迪生產實驗室成功進行了測試。位于內卡蘇爾姆 B?llinger H?fe 的奧迪 e-tron GT 生產線工廠被選為適合進行初始生產調試的工廠。該工廠的小批量生產非常適合測試新技術。

奧迪與西門子合作，在早期階段對工廠進行了測試，以了解現場設置和實施挑戰。這一承諾有助于提高員工的接受度。越來越多的成功測試增強了他們對虛擬 PLC 的信心以及該解決方案有效的確定性。

在生產運行的初始調試之前，需要進行幾個月的準備階段。必須構建服務器、規劃網絡、安裝組件并設置與 Industrial Edge 的連接。主要負責初始實施的 Edge Cloud 4 Production 團隊成員 Pascal Schirmer 表示，這一階段的成功完全歸功于所有參與者都同意了明確的目標，并且每個人都投入了必要的時間按時實現既定的里程碑。Schirmer 表示，所獲得的經驗現在將直接有助于后續推廣的實施。

Industrial Operations X – 更具適應性生產的產品組合

SIMATIC S7-1500V 是 Industrial Operations X 產品組合的一部分。該產品組合將 IT 和軟件功能引入 OT 領域，使生產具有高度適應性，并為奧迪等客戶創造了許多新的可能性。這包括更快地實施新功能、更容易實現可擴展性以及 IT 和 OT 人員之間的無縫合作。

最初的調試只是一個開始

隨著虛擬 PLC 的初步成功實施，西門子和奧迪在合作中實現了一個重要的里程碑。但這次成功只是一個起點。在接下來的幾年中，虛擬控制器和基于云的基礎設施將繼續開發、測試和推出。

當實施虛擬PLC時，控制器首先被轉移到基于云的基礎設施并進行測試。與此同時，虛擬化的全部潛力也被逐步挖掘出來。

未來幾個月的首要任務是向 B?llinger H?fe 員工通報新技術并對其進行培訓。目前，Industrial Edge Management的首批應用程序也正在推出和測試，其中包括 SINEC Traffic Analyzer。這些應用程序可以靈活下載和使用，并且以后不再使用時也可以輕松刪除。

與此同時，初步實施也為學習越來越多的組織和運營經驗奠定了基礎。例如，將測試虛擬操作面板，并檢測工廠日常運營中的任何潛在障礙。事實證明，西門子是這些努力中強有力的合作伙伴。由于西門子和奧迪 IT 部門的奉獻精神，最初實施中出現的挑戰得到了克服。基于迄今為止的成功合作，所有項目參與者都對未來感到樂觀。