Denso Manufacturing Czech 借助 Visual Components 仿真提升泄漏测试产能
加热器换热器测试线
Denso Corporation 是全球最大的汽车零部件供应商之一，产品涵盖发动机部件、空调控制系统等。在 Czech Republic，Denso Manufacturing Czech (DMCZ) 专注于汽车空调装置和加热器部件的生产。在该工厂，Digital Twin Trainee Jaroslav Živnůstka 及其团队负责改进一项关键质量流程：加热器换热器的氦气泄漏测试线。
手动分流达到瓶颈
在 DMCZ 的加热器换热器生产中，每个产品都必须在 HTR#2 线上通过氦气泄漏测试，该产线由多个测试工位组成。此前，零件会按类型分配到指定测试设备：X 型号使用一个工位，Y 型号使用另一个工位，Z 型号再使用另一个工位，以此类推。这种固定分配方式意味着操作员需要手动将零件转运到各型号对应的指定测试设备。
理论上，每台测试设备负责一种产品类型；但在实际运行中，这种设置缺乏灵活性，容易造成效率低下。如果某一产品类型的需求突然增加，或某台测试设备发生故障，就会形成瓶颈，而其他工位却处于闲置状态。操作员经常会遇到这样的情况：一台设备前排着一队等待测试的零件，而相邻的测试设备却空着无事可做。
这种手动且僵化的分流方式使产线变得脆弱，一旦条件发生变化，就难以灵活重新分配工作负载，从而同时导致瓶颈和设备利用率不足。
“我们的目标是用一种灵活的分流逻辑，取代原来按产品固定分配测试设备的僵化方式，从而自动平衡各工位的负载。此前的设置一旦需求发生变化，或某个流程停机，就会产生瓶颈。我们希望建立一个能够实时适应变化的系统，并让所有测试设备始终保持稳定利用。”
—— Jaroslav Živnůstk ,数字孪生部门，Denso Manufacturing Czech
Jaroslav 和他的团队知道，还有更好的办法。对于 Denso 如此高的日常产量而言，即使是很小的效率损失，也可能转化为显著的产出损失。他们设想了一套更动态的系统：不再按产品类型固定路线，而是让分配装置根据实时产能，将每个零件引导至任何一台可用的测试设备。换句话说，不再设置三条独立队列（每种测试设备一条队列），而是建立一个智能合流系统，始终把下一个产品送往下一台空闲的测试设备。这种方法有望消除测试设备的闲置时间，避免排长队，并通过在所有设备之间平衡负载，有效“打破”瓶颈。
不过，如果没有验证就直接在实际生产线上实施这种逻辑，风险很高。不同型号的加热器是否仍能被正确测试？控制系统能否处理这种动态分流？在改造输送线或重写 PLC 代码之前，团队需要确认他们的想法确实能够带来预期收益。
仿真更智能的分配系统
为了降低变更风险，Jaroslav 选择了仿真。借助 Visual Components 的 3D 制造仿真平台，他构建了整条 HTR#2 泄漏测试线的详细数字孪生模型，包括输送线、测试设备、容量传感器以及泄漏测试线的逻辑。当前流程中几乎所有环节都被建模：不同的加热器换热器型号、到达频率、每次泄漏测试的周期时间，甚至还包括操作员上下料时的交互动作。通过在虚拟环境中复现产线，团队可以在安全环境下试验新的“智能分配装置”逻辑，观察系统的运行表现，而不会干扰实际生产。
在仿真中，一个算法充当动态分配装置，将每个进入产线的零件分配给空闲的测试设备，或队列最短的测试设备，而不是按照预先设定的固定路线输送。Visual Components 凭借其开放平台，使 Jaroslav 能够编写这套分流逻辑，并结合可运行的容量传感器，实时观察其运行效果。他们在多种场景下运行这条数字化产线：正常生产节拍、峰值负载（用于压力测试最坏情况下的积压情况），甚至还模拟了某台测试设备停机，以观察系统会如何适应。借助数字孪生，他们可以反复验证这套新策略，并在每次发现问题时快速调整逻辑。
关键在于，这种虚拟环境中的反复试验增强了团队对解决方案的信心。他们还进一步微调了控制规则，确保零件绝不会被送往不兼容的测试设备，例如在某些工位针对特定型号配有专用工装或校准设置的情况下。到仿真阶段结束时，Jaroslav 和同事们已经得到了一套经过充分测试的分配逻辑，能够在所有测试条件下保持产线顺畅运行。可以说，他们在数字环境中完成了新流程的调试和优化，而无需让真实产线停机，也无需对实际产线进行实体改造。
更顺畅的流动和更高的产能
“仿真程序帮助我们更好地理解系统，并在没有真实错误风险的情况下，在实践中验证理论知识。它还让我们更容易证明解决方案的功能可行性，并为演示汇报创建清晰的可视化内容。”
—— František Manlig，TIE专家，Denso Manufacturing Czech
当仿真结果出炉时，动态分配方案带来的优势十分明显。此前利用率不足的自动测试设备得到了显著改善。事实上，得益于均衡分流，最繁忙的测试设备现在每小时大约可以多处理 70 个零件。与此同时，原本需要花时间在产线之间手动转运产品的操作员，工作职责也将得到简化：自动化输送分配装置可以接手其中大部分工作，使操作员能够把精力更多放在质量检查和其他任务上，而不是充当产品流转的“交通指挥员”。总体而言，产线流动变得更加顺畅。零件不再在单台测试设备前走走停停地等待，而是能够稳定向前流动。在仿真运行中，某台测试设备不堪重负而另一台却闲置的情况几乎消失了。
数字模型中的数据表明，改进不仅体现在产能提升上，也体现在稳定性提升上。三个测试工位之间的周期时间更加均衡，测试设备利用率的波动也明显下降，这表明所有设备都更接近其潜在能力得到使用。从制造角度来看，整个流程现在更加平衡。并且，由于这些洞察是在仿真中获得的，团队避免了在真实产线上进行反复试错。他们提前确定了最佳控制策略和布局调整方案，这意味着一旦准备实施，现场出现意外情况的可能性将大大降低。
“仿真为我们提供了一种可靠的方法，让我们能够在接触真实产线之前评估流程变更。它使我们能够快速比较多种生产场景，并了解系统在不同条件下的运行表现。这减少了不确定性，支持了更快速的决策，也让我们在实施改进时更有信心。”
—— Michal Humpolák，技术主管，Denso Manufacturing Czech
同样重要的是，这次仿真工作也赢得了工厂其他利益相关方的支持。在 3D 模型中，看到不同颜色的加热器换热器快速流向空闲的测试设备，帮助每个人都直观理解了这一新概念。它不再只是一个抽象算法，而是一个他们可以在虚拟环境中实际观看的具体系统。这使得团队更容易向管理层和操作员沟通这些变化，确保所有人都理解新流程将如何运行，以及为什么它更好。
从数字孪生到现实改进
“作为另一个项目，我们希望使用 VC 软件继续推进 HTR 线的实施工作。由于我们计划整合操作员的工作内容，因此验证这会对在岗操作员产生多大影响，对我们来说非常重要。目前，我们希望重点关注人体工学和局部肌肉负荷，因为这会影响各个工作岗位的作业分类。因此，在进行必要变更之前，我们希望使用 VC 框架来评估这些变化。”
—— Vilém Bartoň，Production Engineering Section Manager，Denso Manufacturing Czech
在通过虚拟方式验证概念之后，Jaroslav 和 DMCZ 团队将开始在真实的 HTR#2 线上实施这些变更。在 Visual Components 中开发的分配逻辑将被改写到产线的 PLC 中，也就是将仿真算法转换成能够控制实际输送线和闸门的机器代码。
该项目的近期目标是提高自动化水平，并消除旧有手动系统中的痛点。展望未来，团队也在关注进一步提升产能。经过进一步优化后，他们估计这条泄漏测试线未来有望达到每天 21,000 个零件的产能。要实现这一数字，后续可能还需要进行更多优化或并行化改造，但新的灵活分配方式是迈向这一目标的关键第一步。更重要的是，这条产线现在具备了更强的适应能力。随着生产需求变化，或新的加热器型号被引入，动态分流逻辑只需进行少量调整就能适应。如果他们希望测试产线的任何变更，也可以重新使用通过 Visual Components 构建的数字孪生。
关于 Visual Components
Visual Components 由一支仿真专家团队创立，拥有 20 多年的业务积累，是 3D 制造仿真行业的先驱之一。该组织是众多领先品牌信赖的技术合作伙伴，为设备制造商、系统集成商和制造企业提供简单、快速且经济高效的解决方案，用于设计和仿真生产流程；同时还提供离线机器人编程（OLP）技术，帮助工业机器人实现快速、准确且无错误的编程。
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