柯馬動(dòng)力總成裝配技術(shù)

為了應(yīng)對(duì)燃油效率和排放的高要求，動(dòng)力總成可選配置類型越來(lái)越多，汽車廠商不再采用更加自動(dòng)化的總體策略，而是選擇更精明的柔性解決方案。

毫無(wú)疑問(wèn)，動(dòng)力總成裝配是提高燃油效率和減少排放的最重要的推動(dòng)力，汽車制造商們持續(xù)投入巨大的資源開發(fā)更高效的動(dòng)力總成，并以前所未有的速度將它們供應(yīng)給市場(chǎng)。在全球，動(dòng)力總成裝配要求有著一定的差異性。在所有低成本國(guó)家，手動(dòng)工位的需求正在增加，但也有像中國(guó)這樣的國(guó)家，要求更高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不斷尋求實(shí)現(xiàn)更高的自動(dòng)化程度。

多年來(lái)，柯馬進(jìn)行了各種不同的項(xiàng)目：通用汽車的缸蓋裝配項(xiàng)目、克萊斯勒的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配項(xiàng)目以及戴姆勒和通用的變速器裝配項(xiàng)目等，每個(gè)客戶都有著不同的側(cè)重點(diǎn)。如今柯馬越來(lái)越多地使用可立刻用于人體工程學(xué)檢驗(yàn)、效率和可靠性評(píng)估的3D模型進(jìn)行工作，這樣，在方案階段結(jié)束的時(shí)候，生產(chǎn)線就已經(jīng)可以進(jìn)行工程了。

在汽車行業(yè)，“柔性”多年來(lái)都是人們關(guān)注的重要主題，在動(dòng)力總成裝配方面亦是如此。在裝配過(guò)程中，許多產(chǎn)品是在同樣的生產(chǎn)線上制造的，這需要極大的適應(yīng)性。如今生產(chǎn)線的布局更加柔性，這樣可以平衡整個(gè)生產(chǎn)線的工作量，如果需要插入另一個(gè)分總成的裝配過(guò)程，可以在它后面加一個(gè)工位，或者可以進(jìn)行移動(dòng)的人員作業(yè)，對(duì)沿生產(chǎn)線的不同工位重新分配作業(yè)以保持平衡和流量。這些工作需要迅速完成，以避免影響生產(chǎn)線運(yùn)行。另一個(gè)策略是使用更多的成套裝配系統(tǒng)。零件將在倉(cāng)庫(kù)或儲(chǔ)存區(qū)域裝配好，然后送到需要的生產(chǎn)線上，因?yàn)樵谏a(chǎn)線邊沒(méi)有足夠的空間進(jìn)行操作，這種操作是汽車行業(yè)特別是動(dòng)力總成裝配的一大發(fā)展趨勢(shì)。

克萊斯勒的世界級(jí)制造系統(tǒng)

由于只使用鄧迪工廠的生產(chǎn)線，克萊斯勒很難滿足新的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)Tigershark日益增長(zhǎng)的需求，所以克萊斯勒決定在特倫頓北部增加一條生產(chǎn)線，但與鄧迪工廠的高度自動(dòng)化生產(chǎn)線不同，新生產(chǎn)線上的大部分工作是手工完成的。選擇自動(dòng)化程度更低的生產(chǎn)線可以使其更快地投入使用，花費(fèi)更少，而且當(dāng)工廠的需求發(fā)生變化時(shí)更容易重新配置。

勞動(dòng)密集程度更高的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配方法，已經(jīng)由世界級(jí)制造（WCM）系統(tǒng)變?yōu)榭赡?，這可以提高克萊斯勒的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力?？巳R斯勒與SMS公司合作，將3D技術(shù)納入到前期流程中，在生產(chǎn)啟動(dòng)計(jì)劃的最初就采用了WCM原則。CREATE3D是SMS公司開發(fā)出的一個(gè)專門用于動(dòng)力總成制造的三維建模系統(tǒng)。在設(shè)備的第一個(gè)零件到達(dá)工廠之前，CREATE3D就可以判斷出可能導(dǎo)致計(jì)劃延遲的問(wèn)題，并可以對(duì)成本進(jìn)行估算。三維布局圖可以確定貨架和材料的擺放位置，以便在“黃金區(qū)域”（一個(gè)60°的窗口，對(duì)于遞送零件是最理想的）將零件提供給操作人員。三維布局圖還可以被用來(lái)改善操作人員的工作條件。

CREATE3D可以顯示機(jī)器的部件分解圖，這使操作人員能夠看到所有的螺母和螺栓，使維修更容易。

CREATE3D還可以使不同的工廠、機(jī)床制造商和SMS公司之間實(shí)現(xiàn)即時(shí)信息交流，使用電子白板，可以通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)系統(tǒng)對(duì)全世界的工廠進(jìn)行生產(chǎn)布局的更改和溝通。

通用汽車的智能單元

通用汽車在紐約州布法羅的Tonawanda發(fā)動(dòng)機(jī)廠是一個(gè)老工廠，但也擁有公司的一些最先進(jìn)的制造技術(shù)。在獲得4億美元的投資之后，Tonawanda發(fā)動(dòng)機(jī)廠開始生產(chǎn)4個(gè)版本的Gen 5 Small Block發(fā)動(dòng)機(jī)：4.3L V-6發(fā)動(dòng)機(jī)、5.3L V-8發(fā)動(dòng)機(jī)以及6.2L V-8發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)變型。在滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，該工廠每天將生產(chǎn)超過(guò)1000臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。Tonawanda發(fā)動(dòng)機(jī)廠投入了40000h和180萬(wàn)美元進(jìn)行員工培訓(xùn)以制造出完全符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，還增加了一些非常柔性的設(shè)備。

Tonawanda發(fā)動(dòng)機(jī)廠是通用汽車第一個(gè)使用自動(dòng)化缸蓋裝配智能單元來(lái)裝配Gen 5 Small Block發(fā)動(dòng)機(jī)的工廠，該單元將4種發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配工作整合在一起。該智能單元由柯馬制造，裝備了西門子的控制系統(tǒng)，它可以提高柔性化來(lái)按照市場(chǎng)需求調(diào)整生產(chǎn)能力。與傳統(tǒng)的裝配線相比，智能單元可削減40%的固定和可變成本，減少60%的占地面積，并降低75%的自動(dòng)化元件數(shù)量。

該智能單元使用一個(gè)自動(dòng)的托盤定位系統(tǒng)和兩個(gè)移動(dòng)機(jī)械臂，并裝備有儲(chǔ)存在一個(gè)緊湊型工具板或箱體中的可更換工具。一個(gè)機(jī)械臂一直在工作，而另一個(gè)機(jī)械臂則為序列中的下一步進(jìn)行重新配置，生產(chǎn)是連續(xù)不間斷的。托盤定位系統(tǒng)具備柔性以適應(yīng)不同產(chǎn)品變型的缸蓋生產(chǎn)。

智能單元壓入閥門密封件，翻轉(zhuǎn)零件，安裝進(jìn)氣閥，安裝排氣閥，再把零件翻轉(zhuǎn)回來(lái)，安裝閥門彈簧并調(diào)整閥門。Tonawanda發(fā)動(dòng)機(jī)廠的3個(gè)智能單元中的每一個(gè)都能在40s內(nèi)安裝48個(gè)零件到缸蓋中，這不包括用起重桁架將缸蓋放入機(jī)器，并隨后移出缸蓋的時(shí)間?？傮w來(lái)說(shuō)，Tonawanda發(fā)動(dòng)機(jī)廠的智能單元可以平均21.7s交付一個(gè)裝配完成的缸蓋?？鞊Q工具的時(shí)間可以通過(guò)集成了I/O-Link耦合器的RFID系統(tǒng)和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式銷接系統(tǒng)的新式氣缸位置傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)系統(tǒng)使用機(jī)械手來(lái)從工具板上快速選擇并安裝工具，可以添加工具以適應(yīng)產(chǎn)品變化或新產(chǎn)品變型，這不會(huì)中斷生產(chǎn)而且成本要低得多。在產(chǎn)品的生命周期結(jié)束時(shí)，智能單元可以很容易地改變用途，只需要更換工具，就可以用于生命周期中的其他產(chǎn)品。

結(jié)語(yǔ)

如果將動(dòng)力總成裝配看作一個(gè)整體，很明顯，隨著引入越來(lái)越多的動(dòng)力總成可選配置類型以應(yīng)對(duì)燃油效率和排放要求，汽車廠商不再采用更加自動(dòng)化的總體策略，而是選擇更精明的解決方案。