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高性能构建

04 一月 2019 | Mike Farish

奥迪R8系列跑车被描述为比任何其他公路车辆更接近赛车。Mike Farish对生产操作进行了更深入的研究 

Audi R8 Spyder Produktion

最新版的双门跑车和Spyder敞篷车R8都是在奥迪运动(Audi Sport)位于德国西南部海尔布朗(Heilbronn)几英里外的柏林格霍夫(Bollinger Hofe)工厂生产的。工厂占地30,000平方米,只运行了4年。该公司于2014年9月开始生产第二代R8,并于2015年上市销售,新款quattro和性能quattro在这方面进行了有效升级。这些车之前是在约10公里外的Neckarsulm奥迪工厂生产的。

R8制造主管Wolfgang Schanz解释了Bollinger Hofe基地对车辆需求的特殊贡献。他表示:“它是作为一个小型系列中心开发的。”他补充称,一项基本指导原则是确保必要的“灵活性”,以确保汽车的高效生产。

另一个目标是确保所涉及的投资不会不成比例,因为该场址的生产量必然相对较小。施坦兹指出,为了确保所需的质量水平,人们刻意强调尽可能让人而不是机器来进行生产操作。

R8 production at Audi Böllinger Höfe near the Neckarsulm site

底盘框架的焊接是R8的手工生产操作之一

高科技材料处理
然而,自动化应用于公司认为它比手动操作提供了一个更好的选择的地方。例如,在更密集的组装操作开始之前,在bodyshop应用程序中发现了两个机器人单元,这就是一个例子。但是,使用完全自主的自动导向车辆(agv)不仅可以将车辆组件从车身车间运送到装配厅,而且还可以从一个站点运送到另一个站点,用于所有装配操作,这一点也很明显。agv的使用并不是为了取代人力,更多的是为了避免任何形式的固定的、“硬”自动化的材料和车辆装配运动,这将影响Schanz强调的灵活性。因此,工厂明显缺乏的一种技术是任何形式的传送带。

工厂实际上包括两个车身车间,分别名为KB1和KB2,装配大厅和试验区。第一个涉及金属工作,在那里进行的初步作业涉及制造基本车辆框架。尽管该工厂的总体特点是高技能的手工操作,夹杂着高度自动化的实例,但第一次操作却出人意料地老式和低技术——从外部供应商处手工焊接金属部件。所用的材料无一例外地是用于公路车辆的铝,但在某种程度上,由于赛车在使用过程中可能会受到外力的影响,它们是用于赛车的钢。

相比之下,接下来是一个完全自动化的机器人单元,由四个Fanuc R-2000iB机器人组成,它们分成两组,在完成的框架上进行冲孔铆接。“一个身体总是有两个机器人,”Schanz证实。他说,自动化这一过程的关键标准是“力和精度”。他补充说,在每个装配点上都有600-650个点,机器人被用来冲压金属。在此之后,这些尸体实际上完全离开了柏林格霍夫,被运送到Neckarsulm进行涂装,然后返回KB2, KB2主要致力于碳纤维增强聚合物(CFRP)部件在车辆组装中的应用。


“工厂的总体特点是高度熟练的手工操作,夹杂着高度自动化的实例”


手动和自动混合
在KB2中,公司通过自动化增强了以人为中心的流程。用于将CFRP部件固定到金属组件上的粘合剂,以及随后将部件转移到等待的组件上的应用,是一个完全自动化的过程。Schanz说:“我们只是无法达到这个过程所需的应用一致性和定位准确性。”但是零件的最终定位以及必要的辅助机械固定都是手工进行的。后的组件进行烤箱烤20分钟80°C,以确保最大附着力的有效性。

在大会从KB2移到大会堂之前,还有一个过程。这是一个光隧道,在其中检查组件,以确保油漆表面没有以任何方式被CFRP零件应用程序损坏。该检查程序完全由一名专业操作人员执行,他在车身周围巡视,仅凭眼睛检查车身是否有任何可能的瑕疵。

到目前为止,组件的物理运动是通过最简单的方法实现的——在简单的、无动力的trollies上手动从一个进程推到另一个进程。但从那时起,随着agv的引进,所涉及的技术水平发生了关键的变化。agv首先将组件从KB2运送到装配大厅,然后在装配过程中在各个工位之间移动。Schanz证实,agv使用多种技术来确保在其附近工作的人的安全,以及其作为自主但“智能”系统的有效功能。这些包括足够的机载处理能力来“记忆”和导航所需的移动路径,传感器来检测任何异常障碍(最明显的是人)并触发立即停止,以及射频识别(RFID)标签来指示组装每个阶段所需的程序。

施坦兹还相信,在使用高科技agv方面,博林格·霍夫处于领先地位。他说,类似的东西现在被奥迪的“女儿公司”(他称之为兰博基尼)用于生产新款Urus汽车,但除此之外,奥迪目前还没有类似的复杂系统。

从技能和经验中获益
装配车间共有15个u型装配工位,每周5天实行单班制,将KLB1和KB2的输出转化为整车,每个整车采用两班制。两个监测站都配备了显示屏,向工作人员显示所需的操作。施坦兹指出,这是一项无纸化操作。但是,正如他也证实的那样,关键的促进因素仅仅是有关人员的技能和经验。提供现场设施的传统培训和直接的在职经验,但另一个关键因素涉及初期征聘。

正如施坦兹所解释的那样,博林格霍夫的大多数装配工人都是从Neckarsulm的劳动力中招聘的,因此他们已经具备了许多必要的技能,也了解了公司的精神。此外,他表示,从更主流的汽车厂转移到规模较小的工厂,被视为一种声望,而且当职位空缺出现时,申请从不短缺。然而,即使是这样一位经验丰富的新员工,也可能至少需要4周时间才能被认为能够在生产线上独立工作。

这种招聘政策强调了Bollinger Hofe和Neckarsulm之间的某种共生关系,后者的油漆车间设施满足R8生产的要求,这一点也很明显。另一个原因是,为这两家工厂提供零部件的物流中心位于宝林格霍夫(Bollinger Hofe)的制造大楼旁边。“我们一起工作,”施坦兹说。“归根结底,我们是同一家公司。”

他表示,一旦工作人员(“同事”是施坦兹的首选术语)在柏林格霍夫站稳脚跟,他们通常会接受至少三个岗位相关任务的培训。他解释说,这是提供支持在工厂地板上运行的团队工作结构所需的互换性所必需的最低要求。他说,遍布车身店和装配大厅的约350名车间工人被分成8到10人的团队,每个团队都有一名指定的组长。除此之外,该公司的管理结构出人意料地松散——只有少数更广泛的地区经理,然后是施坦兹本人。此外,现场还有150名员工,员工总数约为500人。

Auszeichnung für Audi R8-Manufaktur

R8车型是在奥迪运动(Audi Sport)位于德国西南部海尔布隆(Heilbronn)附近的柏林格霍夫(Bollinger Hofe)工厂生产的

3D打印定制工具
在宝灵格霍夫制造的汽车中,没有任何一款是额外制造的零部件。但施坦兹证实,该技术提供的为组装工人制造定制工具的能力正在得到开发。目前有三种添加剂机器在现场使用。这些是:使用FDM(熔融沉积模型)技术的Makerbot X2;德国reap X400,同样是FDM机;3d系统的SLA3500立体石版(SLA)机器。

Schanz介绍了该技术的几个应用。其中一个例子涉及到驾驶舱在车辆内部的定位和安装,这取决于车辆是右驱动还是左驱动。3d打印的塑料适配器或“桨”已经生产出来,用于与驾驶舱安装的处理设备一起使用,以促进仪表板在车辆中的最佳安装。他补充说:“由于驾驶舱的安装在右驾驶和左驾驶车辆上运行方式不同,所以桨叶的颜色也不同。他们的部署盒也已经打印出来了,所以每个桨叶总是在装配线的正确位置。”

另一个目的是确保保持零件的原始表面光洁度。施坦兹解释说:“组装人员每天直接在车上使用各种不同的工具。因此,为了避免意外刮伤零件,人们用塑料设计了负极模具,打印出来后用液体硅胶浇注出来,为不同的工具制作不同的盖子。它们保护汽车在装配过程中不受可能的损坏。”

还生产了一种装置来支持手工焊接程序的人机工程学,这是整个制造过程的第一步。“印刷专家已经开发出一种用于焊接设备的塑料矫形器,”Schanz说。一根黑色布带牢牢地握住焊工的手,这样员工就不用紧紧地握住它,而是可以放松手指。一个印刷的塑料部分提供舒适的手掌和连接焊工到手背。它可以作为矫形器,在焊接过程中减轻肌腱。他补充说,这个想法是在相关员工的参与下产生的。

这种3D打印的使用代表了自博林格霍夫工厂首次投产以来,该工厂的制造业务得到加强的方式之一。Schanz说这项技术是两年前首次引入的。最近,也就是12个月前,能够记录扭矩等关键参数的“智能”螺丝刀开始投入使用,目前在每辆车的2000多个螺丝点中,大约有1000个点都在使用这种螺丝刀。“我们一直在寻找改进的方法,”他证实说。

去年,所有这些业务共同促进了120辆GT4赛车和大约3000辆公路车的生产。每辆车的总生产时间约为100小时,其中装配时间为30小时。此外,约80辆GT3赛车车身也在现场制造。但到2020年,当电动汽车也将开始在柏林格霍夫生产时,这种混合将变得更加多样化。很明显,将有一些专门针对新来者的业务,但一旦组装开始,施坦兹证实,奥迪将维持其政策,确保工厂生产的所有汽车将由同一个人定制:“它们都将走同一条路线,”他总结道。

 

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