柯馬動力總成裝配技術

為了應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。克萊斯勒與SMS公司合作，將3D技術納入到前期流程中，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。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，翻轉零件，安裝進氣閥，安裝排氣閥，再把零件翻轉回來，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。總體來說，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。快換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。