福特的柔性“推进”

　　柔性汽车制造系统不仅能提高成本效益和产品质量，而且缩短了产品投放市场的时间。福特动力总成公司实施的柔性制造系统，其目的在于最终在全世界范围内推广敏捷柔性系统。

　　在过去的20年里，福特动力总成公司实施了敏捷柔性制造系统，在世界范围内的动力总成生产线和汽车装配线上，敏捷柔性系统大大提升了公司的产品质量和生产效率。

　　福特全球化柔性制造系统的推进包括了动力总成零部件的加工，并增加了整车厂的车身、喷漆和总装操作过程的柔性。目前福特已在Cleveland、MO的堪萨斯城、诺福克的VA、温莎公爵的ON等地区的发动机厂安装了柔性系统，同时在一些整车厂也增加了敏捷系统，如芝加哥装配厂、国际汽车联合工厂，另外，新迪尔伯恩卡车厂也将在2004年投产的F-150型卡车装配线上采用敏捷柔性系统。

　　在汽车工业激烈的竞争中，模块化、标准化系统给企业带来了巨大的柔性，也给福特成就了丰厚的收益。福特不仅希望通过应用柔性系统达到初期降低成本10%～15%，在转型的中期降低成本50%，而且要达到在未来的10年里能节约近20亿美元的目的。同时，对于车型的转换，福特的标准化系统能够使工厂迅速转产，使长达几个月的转产在几天之内就能完成，提高了对市场变化的反应速度。当然，随着新产品的投放，柔性系统将得以广泛应用。大约1/2的车身、整修和总装操作将要在5年内实现柔性化，在10年内将达到75％。

　　福特的全球策略

　　福特的全球策略是：在所有汽车制造商的19种制造单元中应用500台Cross H焞ler的加工设备。这一策略的实施，将使福特从生产中获得巨大的成本节约。这是因为生产过程、工厂布局和每一个工厂都是相同的。

　　为了提高发动机的性能和燃烧效率以及减少尾气排放，在发动机制造过程中，气缸盖是一个关键的部件，很多改进也是发生在这个部件上。因此，设计者新的改进也主要体现在对气缸盖的设计上。以3气门5.4L V8型发动机为例，由于在气缸盖上设计有一个能优化气流的进气阀，因此改善了发动机的性能。其他还有改变气体燃烧控制系统的新改进。借助于柔性制造系统，福特能够在发动机设计和加工过程中快速增加并实现这些优越性能。

　　在温莎公爵发动机厂，有4个独立而又相同的加工功能区，合计占地50200m2，用于生产5.4L V8发动机的部件。在每一个功能区，都有43台同样的数控机床、5台铣床和24台龙门架。此外，还有4个缸盖和凸轮装配线。

　　温莎公爵工厂的精益过程是基于一个U型生产流而进行的，所有的机械都是按照小型工作组来设计的。工厂的布局特点是加工单元展开，将材料输送部分集中到一边，以实现同步物流。这样，毛坯件被输送到4个加工功能区，然后被自动移动到所有的加工生产线上，自动到达缸盖和凸轮装配线，因此在这里很少用叉车输送物料。

　　在加工单元上，用机器人来装载气缸盖的过程使用了加拿大Braintech公司的eVisionFactory（eVF）三维可视系统，并应用美国ABB公司的机器人来码放气缸盖。为了优化生产流，工厂的生产单元被设计成U型，使工件流沿着这个中心迂回。气缸盖部件被自动装载到生产线上，并通过生产线重新回到相同的单元。每一个单元是相同的，都由6个以上相同的数控机床组成，这就是所谓的并行处理过程。因为有6台具有相同功能的机器，所以即使有一台机器坏了，传送生产线仍然可以保持着生产流；如果传送线的一个部件损坏严重，那么整条生产线就会瘫痪。在传输线上保证高质量传送要比用柔性数控设备生产难得多。

　　为了应对将来产品产量增加的需求，同时也是为了生产线或加工过程的平衡，福特在每一个加工功能区或单元上都留有一个空位，以便于增加新的加工设备。

　　当产品发生变化时，只需要检查并改变数控加工程序，而不必变动任何固定设备和加工工具即可实现对不同产品的加工。柔性夹具使得人们在左右手的变换中能够快速转换数控设备，以便加工2气门、3气门或4气门的气缸盖。这些气缸盖被码放在传送带上，可以被输送到生产单元的6个数控机床中的任何一台上，接受6种加工操作。

　　零件的可描述性和对质量的控制

　　零件的可描述性和对质量的控制是福特柔性系统的另一个重要特点。柔性系统不仅有利于产品的转型和降低成本，而且可极大地提高产品的质量。

　　在动力总成的加工操作中，福特的柔性系统使用和数据库相联接的无线射频RF来描述产品。一个被称为QLS-CM的生产历史记录系统，通过RF系统可以对气缸盖进行追踪。对于每一个气缸盖，QLS-CM系统都能够打印出多达27页纸的有关这个气缸盖的历史记录，该记录详述了该气缸盖所经历的每一个加工过程。生产历史记录系统里的信息使得福特能方便快捷地跟踪加工的历史过程。通过气缸盖生产历史记录与车辆识别码（VIN）的连接，发动机生产中可能出现的任何问题都被记录下来。

　　由于供应商那里也有一个相类似的系统，所以，该记录同时还详述了在供应商那里的全过程。对于配备其中任何一台发动机的任何一辆汽车，福特通过将供应商那里的生产记录和他们自己的生产记录相联接，并将这些记录连接到他们的缸盖和凸轮装配设备上，然后再连到发动机记录上，最后连到汽车的记录上，因此，可以准确地了解该发动机的制造日期、制造时间和所经历的机械加工过程等等。如果出现问题，能够很快找到原因。

　　由于零件是沿着柔性生产线自动地被送到相应的加工设备上，因此，每一个气缸盖都有124万种可能的路径。所以对于制造工程师而言，跟踪一个零件的精确路径是无法实现的。但是，由于所有设备都很精确，所以，当检查一个被怀疑有问题的气缸盖时，柔性生产线可以帮助制造工程师清楚地了解进行了哪一部分到哪一部分的检查，并且能将搜索范围缩小到一个具体的单元。

　　测量系统的重要性

　　福特除了在加工中尽可能增加一些柔性外，还使检测测量工作实现快速化。

　　柔性制造中的一个重要因素就是测量，测量系统在温莎公爵发动机厂的柔性系统中起着非常重要的作用。在温莎公爵发动机厂的测量工作站，一个操作员能控制12台以上的设备。通常，测量系统的测量频率被预设好，机器人能通过监视器从每100或200个工件中自动为检测操作人员拾取检测的产品。测量工作站的作用就是在监视器的作用下，减少工序中无用的操作过程。所有的“硬”测量都是在2台Zeiss 三坐标测量机上完成的。

　　Zeiss的三坐标测量机可以保证检测数据的准确。为了进一步保证测量精确，福特温莎公爵厂的技术人员又采取了非常保守的方法，即采集更多的数据。

　　另外，当福特在零件夹具内应用Baluff RF芯片来记录工具调校尺寸时，柔性工具盘就成为另一个重要因素。调整尺寸是在Zoller公司的预调仪上完成的。所有的尺寸都是自动上载到Balluff芯片上的，然后再直接传到数控机床上，这样可减少很多误差。

　　考虑到数控机床能够在整个长度上进行差异补偿，所以，福特还使用硬质合金供应商或其它工具供应商提供的多种多样的热配合工具，因为这些热配合单元有更好的夹紧力来保证加工过程。

　　由于工具系统和机器的监视系统相联接，使工具管理者能够更好地了解工具的使用情况。如果出现任何因破损而导致工具意外变化，他们很快就能知道，这样，就减少了因加工工具破损造成的事故的发生。