Как делают автомобили: технологии и инновации

О том, как сегодня происходит сборка машин, в своей колонке рассказывает знаменитая компания Ford.

1 693

Для многих автомобильное производство кажется довольно консервативной сферой. Это и понятно. Какие-то 20–30 лет назад одна модель могла существовать на рынке достаточно долго. Сегодня жизненный цикл ее составляет не больше трех лет, после чего производится рестайлинг или глобальное изменение платформы и происходит внедрение инноваций в производство. Это характерно для всех высокотехнологичных индустрий: потребительский спрос эволюционирует, поэтому необходимо соответствовать ожиданиям клиентов. Выигрывают наиболее быстрые и гибкие компании. А еще важно учитывать особенности страны, в которую машина будет поставляться.

 

Идея

 

На первом этапе создания автомобиля его проект рисуют на бумаге. Но для начала необходимо изучить пожелание аудитории и рынка, на котором он будет представлен. На этом этапе разработываются дизайн и проект новой модели. После чего проходят испытания образца новой модели  «слепые» тесты с фокус-группой целевой аудитории и технические проверки. Только после этого модель проходит краш-тесты и прочие первичные испытания.

 

Как делают автомобили: технологии и инновации

 
Испытания

 

Второй этап производство тестовой серии новых моделей. Для этого в первую очередь необходимо наладить линии конвейера под эту модель и обучить персонал. После чего происходит пробная сборка автомобиля и проводятся очередные его испытания.

 

Так, специально для российского производства Ford Sollers была создана климатическая лаборатория. Это обусловлено географическими особенностями России — одной из самых протяженных стран в мире по климатическим зонам. Лаборатория оборудована виброплатформой, имитирующей поездку по разным типам покрытий. Детали автомобиля при различных температурах ведут себя по-разному: например, приборная панель может не реагировать на тепло, но скрипеть на холоде. Испытания же позволяют проверить новые автомобили на шумы и скрипы в температурном диапазоне от –30 до +60 градусов С°. Конечно, все качества машины невозможно оценить в лаборатории, поэтому полевые испытания на дорогах общего пользования также остаются важной частью процесса оценки прототипа модели.

 

Климатическая установка

Климатическая установка
 
 
Сварка кузова

 

После завершения тестовых испытаний на заводе приступают к серийному производству. Новый автомобиль начинается с кузова, точнее, с его сварки. Все мелкие детали кузова, или, как их называют на производстве, «подсборки», постепенно стекаются к главному кондуктору через различные производственные ступени и соединяется в единую деталь — кузов. Главный кондуктор представляет собой основную сборочную станцию кузова, где формируется его геометрия, то есть совокупность расстояний между контрольными точками, которые установлены заводом. Они предусматривают точное положение всех кузовных деталей относительно друг друга, что обеспечивает правильную работу узлов и механизмов, которые крепятся непосредственно к самому кузову. К этим расстояниям относятся диагональные размеры дверных проемов, подкапотного пространства и багажного отделения.

 

От правильности геометрии кузова зависит колесная база автомобиля, ширина колеи и прочие параметры, влияющие не только на комфортабельность езды, но и на ее безопасность. Дальше геометрия закрепляется дополнительными сварочными точками, подготавливается под линию установки навесных элементов: крыльев, дверей, багажника, капота. В процессе сварки участвуют 22 робота, по 7 — на бортах и 8 — на главном кондукторе, придающем геометрию кузову. В конце линии кузов готовится к передаче в цех окраски: здесь будущие автомобили приобретают не только красивый внешний вид, но и антикоррозионные и шумоизоляционные свойства.

 

Сварка кузова
Сварка кузова

 

На линии подготовки кузов омывается от смазки, металлической стружки и грязи, проходит через процесс подготовки к нанесению катафореза важного барьера на пути коррозии, затем под действием высокого напряжения наносится катафорезный грунт.

 

Кузов на конвейере
Кузов на конвейере

 

Кузов в печи

 

На станции разгрузки кузов снимается с подвесного конвейера и отправляется в печь, где под воздействием температуры катафорезный грунт приобретает свои основные защитные свойства. Дальше  линия нанесения герметика, где происходит гидро- и шумоизоляция кузова. Герметик наносится на днище, а потом на фланцы дверей и швы крыши. После этого кузов снова отправляется в печь для полимеризации герметика. Наконец, он попадает в камеру окраски, где покрывается следующим защитным слоем — базой для нанесения основного цвета. Внутренние поверхности окрашиваются вручную, наружные — роботами. Теперь его ждет очередной этап сушка в печи.

 

И только после этого кузов переезжает на станцию окраски. Здесь его, наконец, красят в основной цвет и покрывают лаком, поверхности придают окончательный лоск наносится защитное покрытие и полировка. Последняя станция цеха окраски — камера нанесения воска во внутренние полости (кузов переезжает на стол растекания, где воск равномерно распределяется в скрытых полостях). После этого изделие отправляется в руки специалистов цеха сборки.

 

Окраска

Окраска

 

Сборка

 

На входе в сборочный цех каждому автомобилю присваивается порядковый номер (он указывается в спецификации, с помощью которой осуществляется сборка автомобиля). Помимо этого в этом документе фиксируется VIN — идентификационный, продажный номер автомобиля и та информация, которая необходима каждому оператору на определенной станции для сборки: серия, тип двигателя, трансмиссия, цвет; в других полях проставляются данные, необходимые для конкретного оператора. Оператор, умеющий читать эту спецификацию, определяет, что предусмотрено на конкретном автомобиле, вплоть до отделки и того, какие должны быть установлены сиденья. С помощью спецификации осуществляется подсборка деталей и их доставка на линию установки. На многих станциях спецификация считывается с помощью сканера, и на специальных мониторах всплывает подсказка, какую именно деталь нужно установить на автомобиль.

 

Цех сборки – это финальный этап в процессе производства автомобиля. На участках этого цеха осуществляется установка деталей интерьера и экстерьера: жгуты проводов, шумоизоляция, ковры пола, потолочная облицовка, облицовки стоек; блок педалей, панель приборов, вклейка и монтаж стекол, установка и затяжка колес и проч. На шасси осуществляется подсбор задней и передней подвески, двигателя, станция стыковки шасси и кузова и т.п.. После чего происходит самый ответственный этап в процессе производства автомобилей – «свадьба» - участок стыковки кузова и трансмиссии.

 

После этого автомобиль попадает в зону проверки качества готовых автомобилей и проходит испытательные стенды. В процессе сборки используются различные автоматические вспомогательные устройства (так называемые «защиты от ошибок») — камеры машинного зрения, которые сравнивают детали на машине с номинальным изображением (соответствие спецификации колесных дисков и шин, правильный тип фар и фонарей), автоматические стеллажи, подающие оператору правильную деталь, аудиоподсказки, которые сопровождают процесс сборки машины на некоторых станциях, диктуя оператору, какую именно деталь необходимо установить, и другие высокотехнологичные решения.

 

Сварка на этапе сборки кузова

Сварка на этапе сборки кузова

 

Приемка качества

 

После того как автомобиль прошел все тесты в цехе сборки (регулировку фар, развал-схождение, ролл-тест — первую обкатку с проверкой работы тормозов и других систем, андербоди инспекцию — когда под днищем автомобиля просматриваются тормозная, охлаждающая системы, ECOS — проверку электрических соединений компьютерной программой: подъем/опускание стекол и т. д.), он попадает на линию приемки качества. Здесь делают замеры зазоров навесных панелей и анализ усилий закрытия дверей специальными приборами, которые автоматически сравнивают результат со спецификацией, а также оценка качества интерьера и экстерьера. А еще проводится водный тест для каждого автомобиля (в специальной кабине в течение нескольких минут на машину обрушиваются тонны воды, после чего происходит осмотр всех внутренних проемов и полостей) и тест на скрипы и шумы на специальном треке, имитирующем разные дорожные покрытия.

 

Нанесение катафорезного покрытия

Нанесение катафорезного покрытия

 

Как найти нужную деталь

 

Комплектующие для сборки хранятся на складах площадью в десятки тысяч квадратных метров, и оперативно собрать комплект деталей на конкретный автомобиль — нетривиальная задача. Классическое решение проблемы — технология Pick-To-Light, которая базируется на проводных светодиодах, подведенных к каждой складской ячейке. При использовании этой технологии в момент поступления кузова на первую станцию цеха окончательной сборки загораются лампочки под нужными для конкретного автомобиля деталями, и работники склада осуществляют комплектацию.

 

Управление складом в очках дополненной реальности
Управление складом в очках дополненной реальности

 

Работа на конвейере
Работа на конвейере

 

Эта система замечательно работала и даже до сих пор продолжает работать на некоторых заводах, однако при запуске на конвейер новой модели появляются новые детали. Это значит, что нужно полностью реструктуризировать склад — разобрать систему из нескольких сотен проводов и лампочек, демонтировать ее, собрать в новом месте, возможно, в другой конфигурации. Это материальные и временные затраты, именно поэтому перенастройка оборудования является главным камнем преткновения в обновлении производства. Так что инновационные решения здесь в каком-то смысле играют роль спасательного круга.

 

Установка двери
Установка двери
 
Момент соединения кузова с трансмиссией и передней подвеской. Сборщики называют этот процесс 
Момент соединения кузова с трансмиссией и передней подвеской. Сборщики называют этот процесс "свадьбой" и рождением автомобиля

 

Одним из решений этой проблемы может стать использование очков дополненной реальности Microsoft HoloLens. Компания Ford, кстати, уже начала их тестирование на заводах в России. Благодаря наиболее передовой технологии цифровой комплектации Pick by Vision («склад в поле зрения») эффективность логистических процессов и возможности адаптировать склад под новые условия существенно возросли. Когда сотруднику нужно найти на складе необходимые детали, они выводятся на экран очков дополненной реальности, а специальные навигационные стрелки помогают найти путь до нужной ячейки. Это один из ярких примеров того, как инновации дают возможность адаптироваться под изменяющиеся требования. В 1970–1980-х годах это было не слишком актуально, ведь раз в 10 лет вполне можно было потратить месяц на переустройство складских стеллажей, но при цикле в 2–3 года переналадки становятся постоянными.

 

Безопасность

 

Стоит отметить, что инновации могут и должны применяться везде, где нужен индивидуальный подход к оборудованию. Автомобильное производство требует особого внимания к безопасности сотрудников. Чтобы ее повысить, компания Ford Sollers стала печатать специальное оборудование для конвейера на собственном 3D-принтере. Первыми были напечатаны безопасные накладки на пневматическое оборудование в цехах сборки и сварки автомобилей.

 

Защитные накладки традиционно используются в целях обеспечения безопасности рабочих на производственной линии. При захвате насадки инструмента рукой исключается возможность затягивания перчатки в автоматизированное оборудование.

 

Как делают автомобили: технологии и инновацииОчки дополненной реальности

 

Более того, технология 3D-печати является экономичным способом производства деталей. Определенные детали выходят из строя раньше, чем само оборудование, в связи с чем возникает необходимость полной его замены. Теперь же благодаря 3D-печати срок службы оборудования может быть увеличен вдвое.

 

Прогнозы на будущее

 

Говоря о таких прогнозах, нужно отметить, что автопроизводители будут работать над тем, чтобы еще глубже внедрять технологии 3D-печати в производство, так как это существенно снизит издержки и повысит безопасность рабочих. Кроме того, дополненная реальность будет занимать все более твердые позиции, в частности, в управлении цепями поставок и логистикой склада. Наконец, как и весь мир, автопроизводители сосредоточат свое внимание на интернете вещей, чтобы все этапы производства были интегрированы в единую компьютерную сеть. Это позволит им быстрее отслеживать и исправлять любые ошибки, допущенные в ходе производственного процесса.

 

Разумеется, нельзя не сказать о том, как в будущем поменяется распределение задач среди сотрудников. Они явно изменятся, но это вряд ли приведет к существенному сокращению рабочих. Несмотря на тенденцию к автоматизации, на производствах всегда будут нужны люди для настройки и наладки оборудования. Кроме того, есть операции, которые требуют индивидуального подхода, например, проверка качества при приеме готовой продукции. Это очень высококвалифицированная работа, и пока ни одна машина не может справиться с ней лучше человека.

 

Ford
1Статья
Ford – международный автомобильный бренд. Помимо развития основного бизнеса, одна из ключевых целей компании сегодня - стать лидером в сфере связи, мобильности, автономности автомобилей и удовлетворения потребностей клиентов. Компания Ford Motor Company в России представлена совместным предприятием Ford Sollers, в которое входит 3 производственные площадки и двигателестроительный завод.
1 693

Комментарии
Аватар пользователя Alex Kohn
15 мин
Дробышевский-молодец.
Очень толковый ученый и...
Аватар пользователя Mikhail Mochalov
20 нояб
Russian people have much more than 9 state holidays....
Аватар пользователя Ithas
20 нояб
Конечно. Трудно представить, каким переживанием...

Колумнисты

Физтех
52Статьи
Discovery Channel
19Статей
Сколтех
12Статей
СО РАН
5Статей
Комментарии
Интересно, спасибо.

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку