福特的新迪尔伯恩卡车工厂将柔性组装提升到了一个新的水平。

多年来,福特汽车公司(迪尔伯恩,MI)在世界的赛道上弯曲了它的肌肉。蓝色椭圆形赢得了“神社”的速度,如代托纳,印第安纳波利斯,莱姆人,摩纳哥和蒙扎。

如今,这家拥有101年历史的汽车制造商正专注于柔性制造。它展示的是新改建的Rouge,这是福特最大的生产基地,位于福特世界总部附近的Rouge河畔。

福特投资了20亿美元,将这个20世纪的工业标志变成了21世纪最先进的精益制造橱窗。新的Rouge中心拥有汽车业最灵活、最环保的装配线。

占地600英亩的Rouge综合大楼由多栋建筑组成,包括一个冲压厂、一个发动机组装厂和一个工具和模具厂,拥有6000名员工。福特最近关闭了老旧的迪尔伯恩装配厂(Dearborn Assembly Plant)。过去40年里,这家工厂一直在生产野马车(mustang)。野马的生产已经转移到新得多的汽车联盟工厂(Flat Rock, MI)。

重新打造的Rouge的亮点是230万平方英尺的迪尔伯恩卡车工厂,这是福特自1987年以来在北美建立的第一个新组装工厂。它由几个独立的建筑组成,由封闭的传送带连接,包括一个780,580平方英尺的车身车间,一个680,890平方英尺的油漆车间和一个867250平方英尺的总装厂。后来的建筑建在之前为鲁日综合设施服务的一个铁路站场的场地上。



老植物的新生命

亨利·福特(Henry Ford)在1918年开业的庞大的Rouge综合工厂中,整合了多种准时制生产方式。他设想“一个从原材料到成品的连续、不间断的过程,甚至连入库或储存都没有停顿。”除了装配线,最初占地2000英亩的厂区还包括一家钢铁厂、一家铸造厂、一家玻璃厂和一家轮胎厂。福特夸口说,Rouge的特色是“在所有工业企业中安装的最大的搬运设备全机械化安装”。一些观察家称其为“工业革命的大教堂”。

在全盛时期,“胭脂号”宽1.5英里,长1英里多。超过10万人在100座不同的建筑里工作,这些建筑的输送带长达120英里。这个地方有自己的铁路,有100英里的轨道和16台机车。在20世纪30年代和40年代的生产高峰期,Rouge每49秒生产一辆新车。

1978年,“胭脂号”被指定为国家历史地标。在过去的86年里,该工厂已批量生产了数百万辆著名车辆,包括20世纪20年代的福特森拖拉机,30年代的A型轿车,40年代的威利吉普车和M4坦克,50年代的雷鸟跑车和60年代初的费尔兰轿跑车。

然而,在福特于上世纪80年代剥离其炼钢业务后,这个具有历史意义的制造企业面临关闭的危险。面对外国竞争和不断下降的市场份额,一些高管希望关闭工厂,专注于在巴西、中国、印度和墨西哥新建的组装工厂。但在20世纪90年代末,亨利的曾孙比尔•福特(Bill Ford)面对怀疑论者,决定不抛弃历史。比尔•福特目前担任福特的董事长兼首席执行官。相反,他发起了一项大胆的、有争议的倡议,以重振老Rouge-Ford与它传奇的过去最切实的联系,并将其变成当今汽车工业的新标杆。他设想了一个既能应对当今制造业挑战,又能改善环境的工厂。

福特说:“综合制造业没有在胭脂中发明。”“但是,它以改变世界的方式精制,结合和完善。随着时间的推移,我们希望与Rouge Center重建项目进行可持续制造,并对世界产生更大的影响,我们希望为世界造成更大的影响。”

福特聘请了弗吉尼亚州夏洛茨维尔(Charlottesville)的建筑师威廉•麦克多诺(William McDonough),他专门从事环保设计,并宣扬环保、可持续设计的好处。在20世纪90年代中期,McDonough为办公家具制造商Herman Miller公司设计了一个广受好评的工厂,由于其广泛使用自然光,被称为“温室”。他还设计了福特在巴西巴伊亚的组装工厂,该工厂于2001年开业。

经过几年的广泛工作,Rouge已经被改造,以适应在大规模定制和环保意识时代不断变化的消费者口味。麦克多诺说,Rouge中心代表了“美国历史上最大的工业再开发项目”和“未来可持续制造的愿景”。例如,该植物拥有世界上最大的“活屋顶”。植被储存水分,减少雨水径流,同时使建筑绝缘。

新的设施也试图承认红色的独特历史和遗产。例如,许多工人使用的是一座新的人行天桥,这座桥是仿照1937年5月26日美国汽车工人联合会(UAW)历史上的关键时刻发生的“天桥之战”的原址建造的。在这一臭名昭著的事件中,一群工会组织者与保安发生了冲突。

此外,原迪尔伯恩玻璃厂的一部分被保留下来作为员工培训中心。这座弯曲的玻璃幕墙建筑由阿尔伯特·卡恩(Albert Kahn)在20世纪20年代早期设计,被建筑专家视为地标性建筑,因为它影响了许多20世纪重要建筑的设计。

当今年晚些时候全面投产时,迪尔伯恩卡车工厂将雇佣2000多名员工,每年生产25万辆汽车。组装工人目前正在生产福特F-150皮卡,它也在堪萨斯城和弗吉尼亚州诺福克的工厂进行组装。

据福特首席运营官吉姆·帕迪拉(Jim Padilla)说,f系列已经连续27年成为美国最畅销的卡车,并连续22年成为最畅销的汽车。2003年,福特售出了84万多辆f系列汽车。这款产品是福特最赚钱的产品,为公司在北美的收入贡献了大约14%。



灵活的装配系统

在当今不断变化、以客户为中心的汽车市场,制造灵活性对于长期成功至关重要。可重新配置的装配线有助于汽车制造商缩短上市时间,降低生产成本。

迪尔伯恩卡车工厂能够互换三个汽车平台,在同一工厂生产9种不同的车型。它有能力轻松吸收其他车辆进入工厂。装配线可以配置为容纳前轮驱动、后轮驱动、整体式车身和车架上的车辆。

这让福特有能力一直运营这家新工厂。它可以使用多种产品来满足市场需求。如果有必要,生产可以扩大,而对现有业务的影响很小。

福特没有透露它计划在Rouge装配的F-150车型,但可能的候选者包括其他受欢迎的产品,如探索者、焦点和Ranger。该公司还在积极开发新产品组合。例如,它计划在未来四年推出50多种新产品。

帕迪拉曾在工程和制造业担任管理职位,一直在领导福特雄心勃勃的改革,提高质量并削减成本。在试图削减50亿美元零部件和其他成本的同时,作为五年重组计划的一部分,通用汽车还在柔性装配工具和设备上投资了数十亿美元。

帕迪拉认为,投资将带来更好的质量、更高的生产率、更少的伤害,以及对消费者需求的更快反应。例如,福特预计在未来十年节省多达20亿美元,因为其灵活系统的成本比传统的非灵活系统低10%至15%,并额外节省50%的转换成本。

这种灵活的制造系统使用机器人、传送带、固定装置和其他设备,这些设备可以重新编程,制造出不同设计的车辆,比如四门轿车、双座跑车、皮卡和运动型多用途车。这将使福特迅速改变其产品组合,并在同一条装配线上生产更多种类的汽车。

迪尔伯恩卡车工厂是福特在美国第三家采用柔性制造的工厂。该公司的诺福克工厂是第一个安装柔性生产系统的工厂。堪萨斯城的工厂也安装了柔性设备。

目前正在安装柔性设备的其他福特工厂包括芝加哥装配厂(Chicago Assembly Plant),该厂将生产全新的2005款福特自由式(Ford Freestyle)、福特500 (Ford 500)和水星蒙特哥(Mercury Montego),以及汽车联盟(AutoAlliance)工厂,该厂将组装重新设计的2005款福特野马(Mustang)。这两家工厂预计将在今年晚些时候重新开工。

帕迪拉声称,到2006年,福特在北美一半的车身、内饰和总装业务将变得灵活。到本世纪末,这个数字将上升到75%。

全球制造和质量集团副总裁Roman Krygier表示:“随着市场细分的不断扩大,灵活的装配系统意味着我们可以更快地应对客户不断变化的需求。”“我们将能够生产更多种类的汽车,改变产品和选择的组合,以最小的额外成本更快地改变产量。我们可以把这些好处传递给客户。”

在正确的时间生产正确的车辆以满足客户需求的关键是灵活的车身车间。“由于操作的复杂性和成本,车身车间的灵活性是柔性制造最重要的组成部分,”先进制造工程副总裁Al Ver说。“我们的新系统具有标准组件,在购买设备时提供更大的规模经济,设备的重用也更大。”

迪尔伯恩卡车工厂的l型车身车间有能力根据消费者需求和市场细分来改变产品的组合和数量——所有这些都只需要很少的投资和转换时间。它的280个机器人焊机可以在几天而不是几个月的时间内被快速改造和重新编程,以建立新的模型。例如,机器人可以在周末休息时添加或更改。

车身车间使用16个标准化单元或模块组成的系统,每个单元或模块执行特定的装配功能。“细胞被安排形成子系统,”Ver说。“例如,一个电池使用密封剂或粘合剂;两个单元格是不同类型的工具托盘;三种不同的电池处理焊接;一个托盘单元沿着装配线移动车身。”

根据Ver,294个标准组分用于构建所有16个细胞。大约80%的系统使用通用工具。“只需用计算机和机器人重新编程,只需改变或修改在垂直托盘上,水平门或机器人臂上的产品特定工具的一部分,以适应不同的型号或平台,”Ver。“大多数设备,例如机器人,控制和公用事业,将保持完整。这将对削减成本和减少产品转换期间减少停机时会产生巨大影响。”

标准化使福特工程师能够使用通用的组装流程、设备和部件。例如,迪尔伯恩、堪萨斯城和诺福克使用相同类型的托盘。因此,焊接机器人上不同焊枪的数量从262个减少到35个。在焊接体和枪头之间传输电流的不同分流器的数量已从95个减少到5个。“这减少了维修时间、备件和设计成本,”Ver说。

车体装在智能托盘上,托盘上装有应答器,告诉机器人要制造什么。机器人可以完成多达99种不同的焊接程序。灵活的托盘具有可调节的固定装置,可以容纳三种型号的F-150,具有不同类型的乘客车厢:普通、超级和乘务人员驾驶室。

根据Ver的说法,标准化装配过程可以通过减少转换停机时间来提高生产率。它还通过增加可重复性来帮助提高质量。而且,它提高了访问的便捷性,提高了操作人员和维护人员的安全性和人体工程学。



新的工具和技术

在新的车身车间发现的相同类型的标准化也在Rouge中心的总装厂使用。最终装配操作有一个标准的序列,有标准化的工作站,可以快速更改或修改,以适应新的车辆选择或功能。

工程师检查了F-150装配过程,并改进了工艺测序,工具和零件设计。他们使用计算机仿真工具来设计新的Dearborn卡车厂的所有设备和流程。

帕迪拉表示,在新的F-150生产过程中,大约进行了400项人体工程学改进,提高了操作人员的安全性和舒适度,并提高了质量。“质量是至关重要的,”帕迪拉指出。“这是最基本的组成部分。解决问题很容易。修复流程要困难得多。”

很少有操作工需要双手举过头顶或弯腰在膝盖以下工作。在迪尔伯恩卡车工厂(Dearborn Truck Plant)的一些总装线上,操作人员在工作时使用煎锅。每辆车都有单独的托盘,当车辆从一个工作站移动到另一个工作站时,可以根据每个操作人员的高度和工作活动进行调整。车辆不是弯曲或达到执行任务,而是自动升降,以匹配所需的高度,以使操作人员以更少的压力完成工作。

新工厂也更安静,因为操作员使用电动工具而不是气动设备。直流电动紧固工具对操作人员的手臂和手腕施加的应力和张力较小,因为它们比传统紧固工具更轻、更精确。

错误校样是福特新生产哲学的关键部分。例如,最终装配线配备了超过600个电动燃料,该营火符号具有检测不正确的接头的角度传感功能。该工具还附加到使用校准换能器计算和监测扭矩的电子控制器。为了帮助操作员以正确的顺序拧紧螺栓而不忘记任何紧固件,可以编程控制器,以便仅当所有接头被正确拧紧时发送全OK信号。

福特质量副总裁Louise Goeser表示:“直流电动紧固工具能够提供准确的反馈,并确保每个紧固件都具有充分的扭矩能力。这有助于消除恼人的吱吱声和响尾声,这些声音通常会导致更高的保修成本。

迪尔伯斯卡车工厂还拥有432个装配信息系统盒,有助于消除因人为错误引起的错误建设和错误。“操作员错误打样设备确保构建质量以及构建完整性,”转换器说。它允许运营商直接与其团队领导者沟通。“通过确保在通过在下一操作之前,通过确保操作在最佳质量水平上完全完成,可以消除可能的”堆叠“质量问题。”

整个工厂的天花板上都悬挂着安东板。类似计分板的电子显示器可以作为视觉控制,帮助操作人员快速、准确地判断生产状态。进度指标和问题指标告知工厂的每个人生产是提前、落后还是按计划进行。

根据Goeser的说法,董事会会向每个操作员和监督员不断反馈工厂的运行情况和当天的计划产量。它们包含重要的生产数据,如实际与计划的生产数量、停机时间和质量趋势。

迪尔伯恩装配厂的生产区域禁止使用叉车。物料通过拖船和推车流到生产线上。装配工人在装配线上有2小时的零件供应,在整个工厂有10小时的供应。众多的装载码头允许供应商不断交付零部件、组件和模块。因此,库存空间减少了50%,同时显著改善了整个流程。

该工厂使用基于每周预测调度系统的同步物料流动系统(SMF)。SMF与供应商协调,为整车生产提供及时的零部件库存,最大限度地减少现场库存。

使用相同的时间表,在线测序以特定顺序产生车辆,使得车身匹配正确的组件并恰好地到达操作员的正确时间和地点。测序允许操作员转到一个点以获取组件。这有助于消除浪费的努力,同时改善零件存储空间并优化生产效率。超过4英里的传送带蛇在整个工厂中,包括250颗煎锅。



友好的环境

迪尔伯恩卡车工厂的组织、结构、布局和生产流程是围绕为操作人员提供支持而设计的。事实上,操作员在建立装配过程和程序中发挥了关键作用。工程师要求小时工帮助他们设计工作站、放置设备、计划工作流程、安排物料流动和设置工作程序。

在新工厂的倒金字塔管理系统中,员工也发挥着关键作用。操作员在小团队中工作,每个团队有一个组长。主管建议和支持团队。

该建筑的设计提供了一个干净、安静和光线充足的环境。空气调节系统,辅以种植景天植物的“生活屋顶”,使室内温度在夏季至少比室外低10度,并在冬季降低能源成本。10个25 × 100英尺的巨大显示器,以及散布在整个工厂的36个较小的天窗,让自然光和新鲜空气得以进入。许多休息室和会议室位于天窗下的夹层上。

该工厂还具有较高的天花板和架空走道,最大限度地减少行人地面交通。这里的过道比传统的汽车装配厂宽6到9英尺。18英尺宽的走道上没有零部件。

另外,组装工作站也减少了40%。而且,车门关闭的组装过程使操作人员更容易在每辆车内工作。门被重新安装在靠近装配线的末端。

据吉姆·帕迪拉说,新工厂是21世纪制造业的旗舰。“这是世界上独一无二的,”他说。

然而,要想被认为是世界级的,汽车装配厂必须在港口报告(Harbour Consulting, Troy, MI)进行的年度研究中取得良好的成绩。迪尔伯恩卡车工厂的运营商和管理层希望实现每辆车20小时的宏伟生产目标。为了实现这一目标,设施必须灵活和高效,并强调速度和质量。

相比之下,福特的诺福克工厂在去年的港口报告中排名为全尺寸拾取卡车的第三个最有效的汇编器。它平均花了22.5个劳动时间来组装F-150,比上年更好18分钟。通用汽车的奥沙瓦,植物是每辆车20.4小时最生产的全尺寸拾取工厂。



教育新一代

迪尔伯恩卡车工厂的一个独特之处在于,它部分面向公众开放。多年来,数以百万计的游客和当地的学校团体涌向最初的鲁日工厂,以近距离观察制造业。许多游客永远不会忘记站在移动装配线几英尺外的感觉。但是,这在1980年停止了,当时福特在56年后停止了受欢迎的巡演。

作为Rouge再开发项目的一部分,福特建造了一个高科技游客中心,让新一代的人可以直接了解汽车组装过程,并了解更多的制造知识。“胭脂工厂之旅”分为五部分,在一个吸引当代观众的景点中融合了历史和技术。

事实上,游客中心被描述为“部分历史博物馆,部分迪士尼景点。”在90分钟的参观中,公众了解了75年前胭脂工厂是如何运作的,然后看到、听到、闻到和感受到今天工厂的生活。

这个自助游是由福特公司与亨利·福特(Henry Ford)(原名亨利·福特博物馆和绿地村)合作赞助的。参观从博物馆开始,游客可以搭乘配有视频设备的特别巴士,乘坐15分钟到达鲁日中心。

这个占地75000平方英尺的游客中心展示了多年来在Rouge酒店生产的著名汽车,比如1929年的Model a、1949年的Club Coupe和1965年的Mustang。游客们被带进一个有75个座位的剧院,在那里,他们通过三个屏幕了解红色剧院的历史,屏幕上展示着老式电影和历史黑白图像。

然后,访问者进入七屏,360度剧院,通过数字图像和特效模拟汽车生产过程中的关键阶段。游客在一个有权制造艺术的课程中经历了一个瞄准,声音,嗅觉和感觉的障碍。

该节目的特色是由底特律交响乐团(Detroit Symphony Orchestra)表演的精心编排的古典音乐。这一戏剧性的分数高低取决于屏幕上发生的事情,屏幕上有福特在北美五家工厂拍摄的数字镜头。特殊效果包括炼钢场景中高炉喷出的热空气,冲压过程中震动的地板,焊接场景中燃烧金属的烟雾和气味,以及机器人喷漆车间场景中的红雾。

然后,游客乘坐电梯来到80英尺高的观景台,在观景台上可以看到整个Rouge工厂的全景,包括迪尔伯恩卡车工厂的“生活屋顶”。观景台的特点是一系列的亭子,这些亭子研究Rouge的历史,并解释当前的装配过程,如柔性制造。

对许多游客来说,亮点是总装厂的景色。一个露天的天桥蜿蜒在工厂的部分上方,让公众可以看到操作人员安装线束、前灯、尾灯、挡风玻璃、车门组件、方向盘、仪表板和后挡板。

在三分之一英里的步行过程中,游客可以在六个不同的观景台停下来。最终组装过程中的关键步骤在每个平台上都有专门的信息亭。除了电视监视器外,交互式亭还提供关于工厂车间正在发生什么的详细信息。

福特与BRG想象力艺术(伯班克,加州)合作,赋予游客中心一种迪士尼风格。预计每年将有超过25万名游客每人支付14美元来近距离观看制作过程。

福特公司负责企业关系的副总裁蒂姆•奥布莱恩表示:“这次旅行将现代科技和历史诠释结合在了一起,将两个世界的精华融为一体。”“你在迪尔伯恩卡车工厂和福特胭脂中心看到的是真正推动我们公司进入本世纪的制造业故事。

“我们将我们的最佳制造专业知识纳入了世界级设施,人和环境是前沿和中心的,”o'brien增加了。“我们将一个老化的图标变成了一个荣誉过去的制造模式,优化了现在,为未来创造了积极的印记。”