变速器是汽车中最不起眼的部件之一。这是一个大多数驱动程序从未见过甚至从未想过的组件。但是，如果没有变速器，即使是世界上最奇特的跑车也不会去任何地方。
变速器不仅仅是一堆齿轮和离合器封装在一个大的金属外壳。它们提高了动力传动系统的效率，使其性能平稳。变速器是一种复杂的组件，使用尖端的组件，并有许多变化，以满足不同车型的独特需求。
福特汽车公司(Ford Motor Co.)位于密歇根州斯特林海茨(Sterling Heights)的范戴克(Van Dyke)工厂是全球顶级的变速器装配厂之一，它是福特汽车工厂网络的一部分，该工厂大量生产汽车和卡车使用的车轴、发动机和其他动力总成部件。
但是，这家工厂的与众不同之处在于，它能够在满足安全、质量和成本等关键性能指标的同时，每年持续组装100多万台变速器。这家工厂利用人力和最先进的自动化设备生产高质量的自动变速器，这些变速器被用于福特和林肯的许多车型，这些车型都有前轮和全轮驱动。
200万平方英尺的福特范戴克传动设施是2018年的接受者年度最佳组装工厂该奖项由大会杂志主办。这家世界级的工厂被选为第15届年度大奖，因为它制造复杂产品的方式更好、更快、更有效率。
高批量，高混合厂也适用于压紧装配，紧固和分配的最先进的技术，包括力控制和视力引导机器人。此外，该设施是使用数据分析和精益制造原则的领导者，以简化装配线，提高质量和提高生产率。
有50年历史的Van Dyke工厂向6家北美组装厂和12家海外工厂供应70多种不同的车型。它为福特在芝加哥的工厂生产变速器;平坦的岩石,心肌梗死;埃莫西约,墨西哥;肯塔基州路易斯维尔市的;奥克维尔,;韦恩,MI。
福特的一些最受欢迎的产品，包括Edge、Escape、Explorer和Flex等跨界车和运动型多用途车(suv)，都使用了范戴克工厂生产的变速箱。它们也被用于Transit Connect货车，以及Fusion混合动力汽车。
灵活的工厂
灵活性是2018年日常成功的关键年度最佳组装工厂．工厂经理肖恩·怀特黑德(Shaun Whitehead)表示，灵活生产的管理基于三个关键领域:人员、设备和
组件。
“这家工厂目前在三条装配线上生产73种车型，”怀特黑德解释说，他在福特工作了30年，担任过各种工程和运营管理职位。
管理着1500名员工的怀特黑德表示:“员工是实现产量和质量的关键。”“他们必须通过有效的培训、良好的政策部署和坚持标准的行动来协调和有能力。
怀特海德指出:“我们一直在监测站点和性能。”“日常随机审核(过程确认)确保遵守。
标准。”
“我们的员工很灵活，可以根据需要调整轮班模式，”UAW工厂主席尼古拉斯•史蒂芬尼(Nicholas Stefani)补充称。
福特范戴克变速器厂的所有装配线也具有灵活性。通过持续监控生产设备的运行状况(包括周期时间、停机时间和故障)，可以维持大容量吞吐量。
工程和生产团队使用标准化的过程审查来监控产量和调整在日常生产中出现的约束管理问题。高混合复杂性的管理通过优化传输模型批大小，以最小化转换频率。
“我们以级别为客户所需的成品库存提供给客户的方式来构建传输，”史蒂文贝克，物资规划和物流经理。“组件的最佳管理也有助于灵活性。在VAN DYKE设备中制造的所有变速器都计划在福特电机公司中支持多个车辆组装工厂操作和服务要求
贝克指出:“我们唯一关注的是确保我们支持这种需求，在正确的时间以预期的质量、正确的数量制造和运输正确的部件。”全厂物料计划和物流将需求需求转化为
预定义的时间。
贝克补充说:“日程安排会与内部加工和组件装配业务以及外部供应基地进行沟通，这样他们都可以计划支持自己的业务。”“随着环境的变化，计划也会被修改，并且共享同样的沟通，以便供应商、物流和工厂内部运营可以进行调整。”
范戴克工厂于1968年开业。但是，它原来组装的前悬架产品，如上下控制臂。1993年，福特将工厂改造成变速器工厂。
2018年面临的一个独特挑战年度最佳组装工厂事实上，它不断发展，以满足新车推出的不断变化的需求。装配线的更改由新的车辆架构驱动和更新到当前模型。
Whitehead说:“模型的更新要么需要现有组件的不同变体，要么可能需要新的组合。”“这些配置可能需要对设备进行一些修改，或者可能需要新的工作站来支持额外的复杂性。
Whitehead解释说:“此外，在产品发布之前，还需要对每种变体进行广泛的防错测试和装配过程验证。”“在验证期间对所有发货进行额外的审计检查。根据修改情况，在线路关闭期间或周末期间逐个站点进行更改。
“架构更新还需要额外的规划和分析，”Whitehead补充说。“更新可能需要对现有设备进行额外的灵活性选择，新设备支持两者，或新设备与现有设备并行。我们回顾了不同的策略，以确保对当前产品生产计划和新产品生产计划的实施影响最小。”
精益理念
精益制造倡议在Van Dyke传输厂的文化和经营理念之后发挥着关键作用。所有员工都订阅了福特生产系统（FPS）。它为八个操作系统提供标准和流程：安全，质量，交付，成本，人员，维护，能源和环境。这些绩效目标与其他精益方法相结合，例如持续改进，标准化的工作和视觉管理，以推动性能目标。
“这提供了在工厂的任何异常中的任何异常都提供了一致的方法，”植物驻地FPS krstovski，FPS教练和掌握黑带。“拥抱福特van Dyke中的所有层面的FPS流程使其非常有效和生产。”
生产团队经理Lawrence Linneburg解释说:“在过去的十年里，工厂通过确保组织内的所有层次都经过培训、激励和自由地做出决定，从而实现了精益生产。”“这减少了各种形式的浪费，包括停工、报废、受伤和质量问题。”
例如，仅在过去两年中，废料成本就降低了50%。林内伯格说:“我们已经使组织变得扁平，并赋予了员工权力。”
怀特黑德补充说:“所有的钟点工和工薪工都对自己的工作充满激情和自豪感。”“他们也了解指标，以及它们如何影响我们的客户。这种团队文化在Van Dyke制造业务的各个层面都可以找到。”
管理团队不断重申工厂的使命:“成为世界上最好的工厂，适合、灵活并与所有不断发展的商业机会保持一致，无论远近。”
Krstovski表示:“FPS是我们实现这一目标的方式，Ford Van Dyke的所有员工都接受了这一理念。使用六西格玛DMAIC(定义，测量，分析，改进，控制)问题解决来解决再次出现的异常。
“DMAIC过程由工厂楼层领导（每小时）一直通过队经理（管理）来解决复杂的问题和关注，”Krstovski说。“拥有结构化的解决问题策略并使用工厂信息系统（FIS）进行准确的绩效数据，可以清楚地表明改进和维持。”
数据分析是这一过程的重要组成部分。核电站仔细监控实时和历史数据。实时数据用于立即解决问题。历史数据用于确定趋势或重复出现的问题。
Krstovski说:“实时数据为约束条件提供了重要的输入。“当关注是活跃的，讨论和分析就会发生。实时数据用于解决目前的问题，历史数据用于观察趋势和规划未来。”
Ford Van Dyke生产团队会检查几个不同的度量标准，以确定问题或关注的根本原因。参数包括周期时间、停机时间(故障之间的平均时间和平均维修时间)、设备健康状况(故障)、可用性和每个组件的“出生历史”。
Krstovski说:“团队通过利用数据来支持成功或失败的决定来制定计划和做出反应。”“这种数据驱动的方法允许生产团队瞄准高价值领域进行改进，这是我们创造价值路线图的一部分。”
2018年年度最佳组装工厂最近增加了第二个屏幕的andon板，战略性地位于整个工厂。它为五个装配小组提供了关键站的实时显示。屏幕有两个组成部分。
“第一个是骑行性能的最后10分钟;第二个组件是循环时间性能的最后30分钟的显示屏，“Linneburg解释说。“这允许团队了解一个周期时间关注只是一个小小的短期问题，或者如果有更大的问题我们需要解决。”
通过持续监控装配设备的健康状态，包括周期时间、停机时间和故障，工厂的大容量吞吐量得以维持。工程师使用标准化的生产过程审查。
“产量审查、问题升级和约束管理被集成到生产操作中，”Linneburg说。通过优化传输模型批量大小来最小化转换频率，从而在操作上管理高混合复杂性。
良好的设备维护计划也有助于福特范戴克汽车平稳运行。
Linneburg指出:“设备维护是我们作为一个运营团队执行的最重要的行动之一，以确保我们每天、每周或每月达到我们的生产力目标。”“我们使用实时FIS机器监测数据来指导我们执行的预防性和纠正性维护任务。
Linneburg说:“我们与生产团队领导进行了每日吞吐量和每小时工作(JPH)的讨论，并将必要的维护任务请求输入维护操作系统。”“我们还每周与团队领导会面，审查过去30天的瓶颈(最低净潜在JPH)站，以确定我们需要采取的纠正措施，以提高他们各自的表现。
“我们把维护工作安排在周末计划会议上，”Linneburg解释说。“通过数据定义我们的生产关注点，并执行必要的维护工作，这一持续的过程帮助我们最繁忙的装配线每年提高其JPH性能。”
复杂的产品
前轮驱动的汽车越来越受到消费者和汽车工程师的欢迎。前轮驱动变速箱使它更容易在雪，冰和其他类型的湿滑路面条件下行驶。在底盘装配线上安装它们也更容易、更快。变速器和差速器是一个称为驱动桥的单元，驱动桥直接与发动机连接。
2018年年度最佳组装工厂生产四种独特类型的自动变速箱，基于几种不同的汽车架构。产品包括六速和八速变速器，以及用于混合动力汽车的变速器。
开发了流行的6F传输以覆盖各种车辆应用。它可以处理高达400 HP和380英尺的扭矩，换档速度高达7,000 rpm。与典型的四速自动变速箱相比，高比率跨度有助于提高燃油经济性和改进的加速度。通过找到最有效的操作条件的右齿轮，中间齿轮之间的短步骤提高性能和感觉。
6F电子控制器中的软件可以单独调整所有螺线管和离合器的特性，以消除通常会导致换挡感觉变化的偏差。这提供了平稳、精确控制的班次，提高了耐久性和客户满意度。平稳的换挡降低了整体噪音、振动和粗糙(NVH)。
一个六速变速器有三个载体:输入、反应和输出。有轮毂和壳组件，通过太阳齿轮或住房花键附加到载体。轮毂和壳是花键离合器，使他们旋转或不旋转。
六速和八速的区别是后者有第四个载波，被称为超速载波。额外的载体允许更多的齿轮传动比。
福特范戴克(Ford Van Dyke)的大批量装配线生产的六速变速箱共有62种变体。相比之下，用于混合动力汽车的低容量HF35变速器只有5个变种。
典型的变速器使用300多个部件，需要复杂的装配操作。一些零件要求微米级的公差，以确保转换过程中的无缝操作。
关键部件，如齿轮和离合器，需要力和距离监测工具，以确保适当的装配。这些应用程序需要不同级别的变化。
变速器通常由两部分组成，然后固定在一起。外壳包含转换器外壳。
主要的控制是大脑的传输。它包含了支持传输功能的电子元件，例如支持许多液压通道。
变速箱的箱体部分是首先建造的。它保持齿轮组，并决定各种齿轮传动比。一旦机箱建造完成，一个铝外壳被连接。它具有独特的形状，这是由车辆类型和发动机安装模式决定的。
一旦完全组装好，传输将被传送到自动泄漏测试设备，如果它充满了空气，以测试任何潜在的泄漏。如果通过测试，则将传输路由到行尾测试区域。自动化工位给变速器注满液体，并进行完整的功能测试，在各种速度下换档。最后，变速箱被清洗，瓶盖被安装，然后运往世界各地的福特汽车装配厂。
HF35混合变速器与工厂其他地方组装的其他传统变速器不同。例如，它的特点是一个电力推进系统与动力传输从引擎。电气系统包括两个转子和定子。
流程工程师Steven Marciniak解释道:“基本上，变速器里有两个电动机。”“一个是发电机，为电池充电。另一种是驱动电机来移动车辆。
“这些电机在工厂的分系统线上组装和磁化，”Marciniak说。“我们面临的一个挑战是确保电机在部件处理和安装过程中保持无污染。”
HF35装配线又称伸缩线，因为它既能生产HF35混合动力车，又能生产传统的6F35前轮驱动变速器。
马西尼亚克说:“与我们的其他一些装配线相比，HF35需要更多的自动化。“混合变速器在整个箱体中包含了几种不同的电气连接。传统的传输连接是与特定位置隔离的。”
Whitehead补充说:“这增加了更多的进程内检查，以确保建立连接，以及验证安全连接。”
“在两半之间，壳体和外壳之间，有预紧要求以保持齿轮上的确定量，”Marciniak说。“我们需要在重负载下衡量外壳和齿轮。专用PC完成18次测量的计算。
Marciniak指出:“从这些测量中，我们选择了钢垫片来设置完美的配合。”“这些垫片的单位是25微米。定期的设备维护对于始终如一地达到装配过程中这一步所需的精度至关重要。”
高混合组件
福特范戴克运营着三条主要的装配线，由多条子装配线供给。传动总成分为“干”回路和“湿”回路。
干回路将外壳和转换器外壳之间的所有内部组件(如齿轮和离合器)以及一些外部组件组装起来。湿回路完成其余组件。此外，湿式回路还进行泄漏测试和验证。
装配线布局由伪马蹄形组成。该线结构在一个完整的循环，以允许托盘路由。一些装配线由传统的圆形图案组成。另外一些则根据结构和地板空间的要求而进进出出
在大部分最终装配线上，摩擦力供电的滚筒输送机用于将托盘从站转移到站。然而，在模块化链驱动的托盘转移系统上传送了一些较小的部件。
为了减少误差，提高质量，广泛采用零件配套。一些部件是内部装配的，其他部件则是从福特位于密歇根州罗森维尔的另一家工厂运来的。
“套件减少了误区的潜力，”Linneburg说。“它有助于组织工作站不允许操作员安装不正确的零件。Kitting还减少了奖金部分的机会，并减少了工作站的拥堵。
“不需要重力传送带、筒仓、给料机或地板上到处都是多余的部件，”林内伯格补充说。套件由拖船拉着的手推车运送到总装区。
许多工作站都配备了臂式起重机和升降辅助装置，使操作人员能够轻松地在装配线上或下移动沉重的部件和组件。
2018年年度最佳组装工厂从120多个供应商收到部分。然而，由于钢齿轮是传输中的关键部件，所以它们在沙龙维尔的另一个福特工厂中制作，然后每周几次运送到Van Dyke设施。
其他部件，如变速器和转换器外壳，都是内部加工的。每一个都有许多支持不同模型混合的组合。改型由自动引导车辆(agv)批量制造和运输到装配线。
由20辆agv组成的车队支持5个加工中心和3条传动装配线。灵活的物料处理系统涵盖了多种路径，可以很容易地重新配置。最长的单程路线是0.5英里长，最短的是400英尺。
“在使用AGV之前，我们将使用长火车推车移动，首先，首先（FIFO）困难，如果不是不可能的话，”科林巴克斯说，物料搬运工程师说。“推车需要人们在每种加工中心中阶段大量的材料，并立即移动大批次。AGV现在现在将材料从加工中心移动，并根据FIFO储存材料，这是一个很大的改进。“
Ford Van Dyke使用最先进的生产工具，最大限度地提高产量，确保质量。变速器装配线包括各种手动和自动化过程，如79个紧固应用和74个涉及压力、距离和力监测的应用。
紧固在装配变速箱中起着至关重要的作用。事实上，一个典型的单元需要超过120个紧固件。
“紧固用于保护传输内部的关键部件，传输的外壳和用于诊断的访问端口，”Krstovski说。
“我们所有的紧固系统都采用直流扭矩主轴，具有100%的扭矩和角度监控，”工艺工程师Michael Reilly补充说。“我们使用单轴加工和多轴紧固系统。
“通常，当多个紧固件被送进和扭矩，自动送进和多轴系统被使用，”赖利解释说。“如果不需要这种进给系统，且紧固件较少，则使用带操作人员的半自动单主轴。
“每个直流主轴都包含一个应变仪，在运行时测量扭矩，”赖利说。扭矩目标指示主轴达到这些参数，包括最终扭矩和角度。
Reilly指出:“在每个循环之前都要进行一次分流校准，以检测静止时的扭矩。”如果在无负载情况下扭矩过大，主轴会出现故障。此外，还有使用外部扭矩传感器验证主轴校准的程序。”
高级装配工具
2018年年度最佳组装工厂采用自动化技术优化生产流程，解决质量或人体工程学问题。福特范戴克目前拥有84个机器人和超过500个内联机器视觉应用程序，解决防错误、测量和复杂性问题。
例如，机器人和视觉系统被用来分配密封胶。一个六轴机器人以不同的数量、速度和角度应用室温硫化硅珠。该应用程序通过视觉检查系统进行验证，以确保正确的路径和宽度的珠子。
福特范戴克公司最新的机器人应用之一位于一间组装敏感部件的洁净室中。自动化工位配备了两个高速delta机器人，每个机器人在控制换挡的阀体组件中插入7个微小的固定销。
Reilly解释说:“销保留螺线管，螺线管必须与凹槽和铸造销孔对齐，以使销不间断地落入镗孔中。”引脚是自动进给的，并在分度时垂直穿过机器人的末端工装。位置由摄像机确定，以确保机器人的准确定位。”
工厂里的其他机器人配备了力监测传感器，使齿轮和离合器能够正确地安装在变速器中。
Krstovski说:“当装配需要一些技巧来安装并防止损坏时，力监测被用于安装应用中。”“在多轴方向监测力，并根据每个周期内定义的关键参数进行调整。该策略为组件和部件的变化提供了一个健壮的解决方案。
“每个安装都是独一无二的，模仿自动装配操作中的人类方法，”Krstovski解释说。“具有预定义的参数提供一致的安装并删除与手动组件相关的变化。”
工程团队经理Richard Moore补充道:“高力(压配合)应用采用相同的力监测策略，以确保组件正确组装而不损坏。”“这种力技术用于需要多次调整的应用，典型的X-Y-Z方向根据部件变化或支持柔性部件是独特的。
“其中一个应用是用于安装离合器的多级力控制自适应学习机器人，”摩尔说。“这要求机器人在将离合器安装到变速箱的过程中进行调整。这需要非常复杂的力量和位置的分析，因为离合器移动到桶的变速器。该组件以波状运动安装，并深入到机箱中。
“齿轮的安装采用了类似的方法，需要同样的监测和调整，”摩尔解释说。“在过去，这些部件都是手工安装的。现在已经消除了装配过程中的人为变化或部件的损坏。这减少了诸如NVH等产品质量问题，而NVH是一个非常重要的客户满意度问题。”
Ford Van Dyke工程师已经将自动学习方法应用于大多数力应用中，以提高鲁棒性和适应零件变化。该策略从一个由位置、角度、摆动或速度决定的初始参数基线开始。
这些参数都可以在百分比帧窗口(推理空间)内设置，并在机器人应用程序中设置，以确定最佳设置。自动学习功能使机器人能够根据指定的周期计数调整参数。该特性减少了设备故障，缩短了运行周期，提高了设备可靠性。
关于奖项
这年度最佳组装工厂奖励于2004年启动，在美国展示世界级的生产设施，以及使其成功的人员，产品和流程。没有入场费。所有制造商都会邀请在美国组装在美国产品中提名植物。获奖工厂收到了一个水晶奖和纪念旗帜。
这年度最佳组装工厂奖项由大会杂志赞助。该奖项的目标是确定采用世界一流工艺降低生产成本、提高生产率、缩短上市时间或提高产品质量的最先进设备。
大会的编辑工作人员根据下列标准对所有提名者进行评价:
•通过使用新技术，可以提高装配过程？
工厂是否通过更有效地利用现有技术来改善其性能?
工厂是否采取措施降低生产成本?
新的或改进的装配工艺是否提高了生产率?
工厂是否通过改进组装来缩短产品上市时间?
•工厂是否提高了利润和竞争优势?
•运营商是否在新装配策略的成功实施中发挥了作用?
•产品是否有效地设计了高效装配？
•工厂是否试图保护环境和节约自然资源?
作为第15届年度冠军年度最佳组装工厂福特汽车公司(Ford Motor Co.)在密歇根州斯特林海茨(Sterling Heights)的范戴克(Van Dyke)变速器工厂获得了一个雕刻的水晶奖和一条纪念横幅。
以前的得奖者年度最佳组装工厂获奖的公司有爱科公司(AGCO Corp.，杰克逊，MN);博世力士乐公司(Fountain Inn, SC);北极星工业公司(Spirit Lake, IA);STIHL Inc. (Virginia Beach, VA);诺斯罗普·格鲁曼公司(Palmdale, CA);福特汽车公司(Ford Motor Co.， Wayne, MI);飞利浦呼吸科(New Kensington, PA);伊顿公司(Eaton Corp.，林肯，IL);贝茨维尔棺材公司(曼彻斯特，TN);IBM公司(Poughkeepsie, NY); Schneider Electric/Square D (Lexington, KY); Lear Corp. (Montgomery, AL); Xerox Corp. (Webster, NY); and Kenworth Truck Co. (Renton, WA).
一种2019年的提名表格年度最佳组装工厂奖将于1月初在大会网站上发布。
