動力總成的柔性裝配

柯馬動力總成裝配技術(shù)

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

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

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

在汽車行業(yè)，“柔性”多年來都是人們關(guān)注的重要主題，在動力總成裝配方面亦是如此。在裝配過程中，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，這樣可以平衡整個生產(chǎn)線的工作量，如果需要插入另一個分總成的裝配過程，可以在它后面加一個工位，或者可以進行移動的人員作業(yè)，對沿生產(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)線運行。另一個策略是使用更多的成套裝配系統(tǒng)。零件將在倉庫或儲存區(qū)域裝配好，然后送到需要的生產(chǎn)線上，因為在生產(chǎn)線邊沒有足夠的空間進行操作，這種操作是汽車行業(yè)特別是動力總成裝配的一大發(fā)展趨勢。

克萊斯勒的世界級制造系統(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)動機Tigershark日益增長的需求，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。選擇自動化程度更低的生產(chǎn)線可以使其更快地投入使用，花費更少，而且當工廠的需求發(fā)生變化時更容易重新配置。

勞動密集程度更高的發(fā)動機裝配方法，已經(jīng)由世界級制造（WCM）系統(tǒng)變?yōu)榭赡埽@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)啟動計劃的最初就采用了WCM原則。CREATE3D是SMS公司開發(fā)出的一個專門用于動力總成制造的三維建模系統(tǒng)。在設(shè)備的第一個零件到達工廠之前，CREATE3D就可以判斷出可能導致計劃延遲的問題，并可以對成本進行估算。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60°的窗口，對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改善操作人員的工作條件。

CREATE3D可以顯示機器的部件分解圖，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、機床制造商和SMS公司之間實現(xiàn)即時信息交流，使用電子白板，可以通過遠程訪問系統(tǒng)對全世界的工廠進行生產(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)動機廠是一個老工廠，但也擁有公司的一些最先進的制造技術(shù)。在獲得4億美元的投資之后，Tonawanda發(fā)動機廠開始生產(chǎn)4個版本的Gen 5 Small Block發(fā)動機：4.3L V-6發(fā)動機、5.3L V-8發(fā)動機以及6.2L V-8發(fā)動機的兩個變型。在滿負荷生產(chǎn)的情況下，該工廠每天將生產(chǎn)超過1000臺發(fā)動機。Tonawanda發(fā)動機廠投入了40000h和180萬美元進行員工培訓以制造出完全符合質(zhì)量標準的發(fā)動機，還增加了一些非常柔性的設(shè)備。

Tonawanda發(fā)動機廠是通用汽車第一個使用自動化缸蓋裝配智能單元來裝配Gen 5 Small Block發(fā)動機的工廠，該單元將4種發(fā)動機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按照市場需求調(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%的自動化元件數(shù)量。

該智能單元使用一個自動的托盤定位系統(tǒng)和兩個移動機械臂，并裝備有儲存在一個緊湊型工具板或箱體中的可更換工具。一個機械臂一直在工作，而另一個機械臂則為序列中的下一步進行重新配置，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，安裝進氣閥，安裝排氣閥，再把零件翻轉(zhuǎn)回來，安裝閥門彈簧并調(diào)整閥門。Tonawanda發(fā)動機廠的3個智能單元中的每一個都能在40s內(nèi)安裝48個零件到缸蓋中，這不包括用起重桁架將缸蓋放入機器，并隨后移出缸蓋的時間?？傮w來說，Tonawanda發(fā)動機廠的智能單元可以平均21.7s交付一個裝配完成的缸蓋?？鞊Q工具的時間可以通過集成了I/O-Link耦合器的RFID系統(tǒng)和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式銷接系統(tǒng)的新式氣缸位置傳感器來實現(xiàn)。這個系統(tǒng)使用機械手來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，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

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