高度自動化車體組裝 福特六和汽車「智慧製造巡禮」

2020/12/17 11:30

福特六和汽車自 2016 年即著手進行 5 年內超過新台幣 40 億元的在台投資計畫,實現生產設備更新、生產流程智慧化以及新產品計畫。在與配合的供應商以及政府共同推動這項專案之後,福特六和於 2017 年開放了媒體進廠參觀,讓國內消費者初步了解擁有 48 年歷史的福特六和中壢製造廠的設備更新與優化。經過四年的時間,這項專案已在近期完成目標,並再度邀請媒體前來一同了解 Ford 在品質上的要求及生產設備升級的成果。

此次參觀的車身組裝廠是目前福特六和汽車自動化程度最高的產線,整套作業流程原廠稱作整合性彈性車身製造 (Body Flexible Construction System),內部使用機器人焊接自動化比例有 50%,透過型點焊設備,確保焊接品質一致。在底盤組裝線則採用 Flextrack 機器人傳輸系統,可以在工作站的任一位置透過控制器來精密停止或移動機器人,提高定位精度達 5 倍,並提高 7.4 倍的運載速度,也有利於未來整體產線的擴充性。

為了產線能達到最高的彈性效率,福特六和也利用不同夾治具切換,使單一產線能處理的產品規格增加到四種車型(目前是 Focus 與 Kuga),原先需要四條生產線才能達到的產能,由一條新產線即可完成。因應生產不同車型所更換夾具的時間,大幅減少至 18 秒,而這些操作也都完全交由電腦來控制。

另外新型的焊點設備採用了中頻直流焊接 ,所產生的電流具穩定無峰值的特性,在車身鈑金於焊接過程中,除了比傳統交流焊接節省 80% 耗能,還可降低焊接時火花的產生,高自動化的機具不僅可提升員工工作環境的安全外,也提升了焊接品質的穩定度。

鈑件的塗膠也都是透過機器手臂完成,自動將零件抓取至已規劃好的程式路徑做自動塗膠。塗膠完成後,會經由視覺辨識系統自動辨識塗膠品質是否符合工程規範。

 

整體來說,福特六和車身製造廠透過智慧化的升級設備,讓車輛最基本的底盤、車身結構能有最穩定的品質,並能更彈性地因應訂單需求來變化產能的運作。

最後福特六和除了透過機器人重建生產線之外,也利用智慧量測與大數據蒐集分析,導入與全球 Ford 標準一致的三次元量測設備,提供自動掃描,以及高精度與快速的三維幾何量測,並新增可及時回傳雲端數據資料庫與分析系統,與供應鏈廠商同步掌握車體組裝後的品質。移動式雷射藍光量測儀透過探針與雷射掃描器,可針對特定點與曲面進行快速量測,其中雷射掃描器所投射出的雷射光束由 4,000 個間距 20 微米的雷射光點形成,以每秒掃描 600 次的頻率形成點狀雲,精度可達 75 微米,軟體換算後即可得出數據模型(CAD),其結果可讓工程單位快速比對標準,甚至結合 3D 列印進行樣品打造與問題對策驗證。

工程師正在使用移動式雷射藍光量測儀掃描為點雲,點雲經過後處理(post processing)成為可逆向工程的 CAD 模型。

 

無獨有偶,Ford 全球已逐步建構 VR 虛擬實境與 AR 擴增實境的應用,藉以輔助其模擬及規劃汽車生產線。在福特六和中壢廠也有相同的技術,在虛擬的數位工廠內模擬生產線配置,在實際導入建置新硬體設施前,便即早發掘出潛在問題,進行工作流程的微調。幫助工程師做出更有效的決定,透過設備的數位化進而縮短設備導入時間。

在準備階段中,工程團隊會專注於將實體設備掃描為點雲,點雲經過後處理(post processing)成為可逆向工程的 CAD 模型。在虛擬實境的數位工廠中,所有設備皆是尺寸與精度高的 3D 數據,對於新車型導入項目的前期成本規劃非常重要,且能幫助 Ford 在跟供應商溝通時更有效率,供應商能使用 Ford 提供的 3D 布局圖進行設計規劃,Ford 則可透過 VR 或 MR 進行製程模擬,提高設備開發穩定性。

在例行工作上,VR 虛擬實境、AR 擴增實境可顯示虛擬點焊位置於實體鈑件上,引導作業員正確點焊,提高作業效率及準確度,在新車型導入上,也可以透過遠端點焊作業指導,加速作業人員熟悉。在設備維護上,可透過現場工程師遠端指導,顯示異常訊息於實體汽缸/傳感器上,大幅降低故障排除的等待時間。

VR 虛擬實境、AR 擴增實境可顯示虛擬點焊位置於實體鈑件上,引導作業員正確點焊,提高作業效率及準確度,在新車型導入上,也可以透過遠端點焊作業指導,加速作業人員熟悉。

 

國內汽車產業擁有 6,000 億元的產值,所建構出的產業鏈無法忽視。在全球工業都在推動工業 4.0 的世代,福特六和與時俱進導入自動化機器來高度整合,並透過智慧化的技術確保車輛的生產品質,並能及時快速回應消費者。從 Focus 與 Kuga 兩大產品當中各有的 2 成以及 4.5 倍的成長表現即可見一般。

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