如何在一条装配线上实现三种驱动系统的生产?

自动流程和创新机器人技术:为了将纯电动 Macan 纳入保时捷莱比锡工厂的生产流程,汽车生产过程中总装车间的核心部分——合装,接受了彻底改造。

一场属于车身和底盘的“婚礼”正在举行,只是没有华尔兹相伴。相反,嘶嘶声、嗡嗡声和敲击声此起彼伏:这是保时捷莱比锡工厂现代汽车生产的背景音乐。一辆涂有橡树绿金属漆的保时捷 Macan 车身缓缓从吊架上降落。几秒钟前,它的另一半——配备全电动传动系统的底盘——已由无人驾驶运输系统送达。就像慢动作一样,两个部件全自动连接在一起,然后用螺丝拧紧,接下来就是内饰安装过程。

这就是合装。无论在哪里生产汽车,合装都是生产的核心。一直以来都是如此。然而,保时捷莱比锡工厂的合装却非同寻常。它异常复杂、多功能且高效。仅在一条生产线上,就能生产出三种不同驱动概念的汽车:汽油车、混合动力车和电动汽车。目前,这里每天保质保量为世界各地的客户生产约 600 辆 Macan 和 Panamera 车型。

钟表式工厂

这些“婚礼”的司仪是 Sebastian Böttcher。这位科班出身的工程师是一位设备规划师,与其他十几位保时捷同事一起策划了这套合装设备。现年 40 岁的 Böttcher 出生于德国德累斯顿,手腕上戴着一块精美的机械表,和他的工作十分相配——这是十年前他送给自己的 30 岁生日礼物。他指着表盘背部的特殊玻璃说:“透过玻璃,我们可以看到精巧的机芯装置。我们的工厂也是一块钟表,尽管尺度有所不同。”

Sebastian Böttcher, equipment planner, Porsche Plant Leipzig, 2024, Porsche AG
合装“婚礼”司仪:莱比锡保时捷工厂的设备规划师 Sebastian Böttcher 在合装流程的策划及实现中,发挥了主导作用。

2018 年,保时捷工厂发生了一些变化,这块“钟表”的运作方式也被彻底改造。

这条生产线此前一直用于生产汽油车或混合动力汽车。在现有条件下,启动另一条生产线并不现实。Böttcher 回忆道:“我们很快意识到,必须重新设计工厂现有的合装和许多其他流程。全新驱动技术就像一个独立的小世界,有新的要求、特殊的工艺和工具。我们必须为此学习很多新东西。”

一个特别复杂的问题是:汽油车或混合动力车的车身底部与底盘之间只有 20 个螺栓连接点,而纯电动汽车则有 50 个。虽然这看起来变化不大,但最大的挑战在于如何在同一条装配线上管理这些额外工作步骤。

复杂但和谐

为了完成这项任务,Sebastian Böttcher 和团队不得不重新设计合装流程。原本 24 米长的四个装配站被改为 60 米长的九个装配站,并集成了增加的 6 台机器人和 18 个自动螺丝拧紧站。在外部合作伙伴的支持下,保时捷还在其他方面提出新的想法。

例如,根据不同车型系列和装备配置,自动螺丝装配系统能够以极高速度处理各种尺寸和形状、扭矩和角度的螺丝。此外,一种测量装置的专利正在申请中,这种装置在生产过程中定期穿过装配区,检查螺丝拧紧的主轴,从而消除停机时间和延误。

Denny Schubert, Vehicle Control Systems, Porsche Plant Leipzig, 2024, Porsche AG
Denny Schubert

同时,工厂还安装了一套特殊的摄像系统,能够自动扫描电动汽车高压电池表面是否有异物,比如不小心错误放置的垫圈或螺丝螺母。Sebastian Böttcher 总结道:“最重要的是,我们创建了一套非常高效的系统,与工厂所有工艺流程无缝衔接。当然,总有一些地方需要优化。但是:不断改进,持续优化流程这点对我们保时捷来说是理所当然的。”

珠链原理

在与 Sebastian Böttcher 其他部门的同事交谈时,我们清楚地认识到,在策划合装流程的过程中,全局观念是多么重要。车辆控制部门的 Denny Schubert 说:“珠链原理在我们所做的一切工作中都发挥着核心作用。在保时捷,这一原理的应用可以确保有效利用员工、最大限度减少仓储、确保零件完美预先分类,并在正确的时间到达装配线。Schubert 强调说:“我们的目标是精确控制车辆序列,就像一串珍珠。”

Martin Reinbacher, Industrial Engineering, Porsche Plant Leipzig, 2024, Porsche AG
Martin Reinbacher

保时捷莱比锡工厂通常会提前十天制定生产计划。这样,供应商就能根据装配需要精确同步生产,并在正确时间交付所有部件。这是顺利生产的基本前提,因为在这里生产的每一台车辆都是独一无二的存在。从理论上讲,各种车型、驱动技术、漆面和设备细节的组合有无限可能,方案无穷无尽。

工业工程部门的 Martin Reinbacher 补充说:“在一条生产线上生产三种驱动系统,对工厂的每个人来说都极具挑战性。我们的工作非常复杂。例如,必须为全电动 Macan 学习更多装配概念,还必须调整一些工作站的人体工程学设计。”

Reinbacher 解释说:“一切都息息相关,一脉相连。我们必须以非常网络化和跨部门的方式进行策划,以便找到更高效的解决方案。尽管为此殚精竭力,但每个人都由衷认为这样做是值得的。”珠链原理就像指南针:它确保生产过程中的每一步都与下一步环环相扣。这意味着在流程较为复杂的情况下,保时捷生产仍能保持高度精确,顺利进行。

版权信息

本文初刊于保时捷客户杂志《Christophorus》第 412 期。

文:Peter Gaide

图:Ramon Haindl

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