Как создают автомобили?
Дизайн автомобиля
В современном мире главную роль в создании автомобилей часто играют не изобретатели, не инженеры и даже не художники-дизайнеры, а маркетологи. По-английски «маркет» означает рынок, продажа. Маркетологи изучают рынок, выясняют, какой будет спрос на будущую машину и кому она вообще нужна. После таких исследований становится понятно, в каких модификациях надо выпускать будущую машину, какие будут использованы двигатели и какой будет у машины внешний вид. Поэтому многие современные машины очень похожи друг на друга. Дизайнер и хотел бы нарисовать модель, которая была бы непохожа на все остальные машины, но маркетологи сразу же говорят ему: «А кто купит такой автомобиль? Несколько любителей изящных искусств? А у нас стоит задача продать миллион автомобилей. Это значит, что автомобиль должен нравиться всем сразу!»
Очень часто разные производители автомобилей обращаются за помощью в одни и те же дизайнерские бюро. В разработке внешнего вида автомобилей больше всего преуспели итальянские дизайнеры. Всемирно известны такие студии, как «Италдизайн», «Бертоне», «Пининфарина». Например, корейская машина «Хёндэ Матрикс» «нарисована» художниками «Пининфарины», а внешность многих моделей «Опеля» придумана в «Бертоне».
Производителям автомобилей гораздо проще обратиться в одну из студий и получить готовый проект, чем ломать голову над уникальной внешностью будущей модели. Именно из-за этого несведущий автолюбитель, особенно на расстоянии, не может отличить одну марку от другой. Ведь все современные машины очень похожи друг на друга, как летающие тарелки.
Когда все требования к будущему автомобилю обозначены и художник-дизайнер на специальной доске представляет несколько вариантов его внешнего вида в натуральную величину, за дело принимаются конструкторы. Очень часто предварительно изготавливают уменьшенную пластилиновую модель (в масштабе 1:5 или 1:10).
Сборка автомобиля
Перед постройкой опытного образца нового автомобиля изготавливают макет его кузова в натуральную величину. Он нужен конструкторам и инженерам, чтобы изучить расположение сидений, руля, педалей. Всего того, что называется эргономикой. Одновременно с этой работой приступают к делу специалисты по агрегатам, то есть по двигателю, коробке передач и трансмиссии. Сначала все агрегаты проходят испытания на стенде, и только потом их устанавливают на опытный образец.
Создание современного автомобиля невозможно без помощи компьютера. Сейчас компьютер стал основным инструментом для проектирования и даже испытания автомобиля. Например, одна из последних модификаций автомобиля «Форд Мондео» создана полностью на компьютере без единого бумажного чертежа. Не было также и пластилиновых моделей. Тем не менее испытателям новый автомобиль сразу очень понравился, и машина с успехом была запущена в серийное производство
Современный автомобильный завод — это целый город. В одной части города собирают узлы и агрегаты, в другой — кузова. Значительную часть операций выполняют роботы. Движениями роботов управляют опять-таки компьютеры. В искрах и сиянии электросварки кузов автомобиля перемещается с места на место. К лонжеронам приваривается пол, потом крылья и крыша. В других цехах роботы с поразительной точностью собирают двигатели. Наконец, все части автомобиля встречаются на главном конвейере. С него уже выезжают полностью готовые машины.
Испытания автомобиля
Когда строились первые автомобили, у создателей не было особой необходимости заботиться о такой неведомой еще им стороне, как аэродинамика. Аэродинамикой называется сопротивление встречного воздуха при движении автомобиля на большой скорости. Да и скоростей-то поначалу больших не было.
В наше время, прежде чем начнется серийный выпуск автомобиля, его опытный образец загоняют в аэродинамическую трубу. Это такая специальная огромная труба, куда умещается целый автомобиль. В ней с помощью мощного вентилятора дует очень сильный ветер, который имитирует поток встречного воздуха при движении на большой скорости. Опытный автомобиль оборудован приборами, которые измеряют величину этого потока. После таких испытаний конструкторы нередко изменяют форму автомобиля. Их задача — сделать кузов таким, чтобы его сопротивление потоку воздуха было как можно меньше. Именно поэтому многие современные автомобили имеют такие плавные, как бы «зализанные» формы.
После трубы необходимо провести дорожные испытания. Для этого построены специальные полигоны. Самый первый был открыт в 1927 г. на заводе «Паккард». Потом испытательные полигоны начали строить повсюду. В России они тоже есть. Для испытаний на полигоне устраивают все виды дорог, высокие подъемы, броды, спуски, скоростные трассы. На специальном треке с наклонными поворотами проверяется способность автомобиля быстро разгоняться и тормозить, а также определяется максимальная скорость.
В специальных морозильных камерах проверяется работа автомобиля при низкой температуре. Машину замораживают до –50 градусов, а потом пытаются завести. Выдерживают далеко не все автомобили.
Одним из важных параметров автомобиля считается время разгона до 100 км/ч. Под управлением опытного водителя она выезжает на идеально ровное шоссе. Чтобы исключить влияние ветра, автомобиль разгоняется сначала в одну сторону, потом в другую.
Нелегким испытаниям подвергают и отдельные узлы машины. Например, двигатели заставляют работать по многу часов подряд, как будто хотят его сломать. Но это необходимо, чтобы убедиться в надежности конструкции.
Краш-тест
Все современные автомобили проходят особое испытание — краш-тест. Выражение это происходит от двух английских слов: «краш» — «грохот, авария» и «тест» — «проба, испытание». Таким образом, это испытание того, как будет вести себя автомобиль и его части при аварии. А заключается оно в том, что машину на скорости ударяют о какое-нибудь неподвижное препятствие.
Краш-тест дорогое испытание. Ведь приходится разбивать совершенно новую машину. Но это необходимо. Оказывается, бывает недостаточно подсчетов на бумаге, которыми занимаются исследователи, изучая прочность автомобиля. Также недостаточно и испытаний на дороге, которые проводят гонщики. Один из самых важных показателей автомобиля — это безопасность. А ее уровень лучше всего можно выяснить только краш-тестом.
Проводят его следующим образом. Ставят бетонный куб, очень прочный и тяжелый. На некотором расстоянии от него устанавливается автомобиль. В него на водительское место, а иногда еще и на пассажирское, сажают манекены. На всех «частях тела» этих манекенов устанавливают датчики. Они улавливают все удары и перемещения, которым подвергается манекен во время запланированной аварии. Потом к машине привязывают трос. Мощный электромотор с помощью этого троса начинает тянуть автомобиль к бетонному кубу. В момент удара скорость доходит до 65 км/ч. После таких испытаний специалисты внимательно исследуют показания датчиков и делают вывод о безопасности того или иного автомобиля. Инженеры и механики, изучая повреждения автомобиля, оценивают возможность отремонтировать разбитую машину после аварии. Самыми лучшими считаются результаты, при которых меньше всего пострадал водитель и пассажиры.
Автомобили, оборудованные ремнями и подушками безопасности, оставляют гораздо больше шансов своим пассажирам.
Что такое концепт-кар?
Концепт-кар — слово английское. Первую его часть, «концепт», можно перевести как «представление о будущем», а «кар» — это просто автомобиль. Все вместе обозначает «машина будущего», какой она представляется конструкторам. Каждая известная автомобильная фирма раз в несколько лет создает такие машины.
Концепт-кары не встретишь на городских улицах, потому что их выпускают в единичных экземплярах или в очень небольшом количестве. Автомобили эти очень дорогие, ведь они воплощают в себе самые передовые достижения науки и техники. Собирают их, как правило, вручную, тщательно подгоняя все детали. На такие машины можно долго смотреть не отрываясь и любоваться ими, как произведениями искусства. Обычно их показывают на больших автомобильных выставках.
Лишь через несколько лет, после того как концепт-кары впервые были показаны на выставке, может начаться выпуск этих машин на автозаводах. Но часто далеко не в том первоначальном выставочном виде, а в упрощенном, чтобы их было легче собирать на конвейере.
На одной из выставок в Детройте был представлен концепт «Бьюик ля кросс». Это одновременно и седан, и пикап. Для того чтобы машина видоизменилась, не надо нажимать ни на какие кнопки, достаточно только приказать голосом. Правда, пока машина понимает только по-английски. Интересно, что произойдет раньше: машина научится понимать другие языки или покупатели выучат несколько английских слов?
Самые изобретательные по части концептов — японские инженеры. Созданный ими городской автомобиль «Хонда-Фуйя-Йо» может поразить кого угодно. Но пока это автомобиль очень далекого будущего.
Не так давно компания «Дженерал моторс» представила новый концепт пикап «Террадин». Эта машина включает в себя массу технических новинок, которые постепенно будут находить серийное применение. Нажав на специальную кнопочку, можно удлинить кузов и загрузить в него рождественскую елку солидной длины без риска подметать ею улицу. К двигателю подключен специальный генератор, который подает на розетку напряжение 220 вольт.
Французские концепт-кары всегда обладали большой долей изящества. Почти прозрачная машина «Ситроен Осмос» очень похожа на маленький домик на колесах. Новый концепт-кар «Хёндэ Неос» выглядит как огромный таракан. Но у него мощный двигатель в 250 л. с.
Перед автомобильными инженерами стоят трудные задачи. Например, сделать такие автомобили, которые могли бы ездить не только на бензине, но и на электричестве. Двигатели таких машин называются гибридными. Концепт-кар «Форд Продиджи» как раз с такой силовой установкой.
Машина, созданная в знаменитой итальянской студии «Пининфарина», называется «Метрокубо». Это название ей дали почти в шутку. Дело в том, что она очень напоминает игрушечный кубик. Только самые внимательные найдут, где у этого автомобильчика фары.
Один из концептов компании БМВ внешне почти не отличается от серийного автомобиля М-3. Его необычность заключается только в том, что он изготовлен из очень качественного металла и не нуждается в покраске.
Итальянская дизайнерская студия «Бертоне» выдвинула новую концепцию современного автомобиля. У «Слима» два места, расположенные одно за другим, и сдвигающийся, как на самолете, прозрачный колпак над головой. Создатели «Слима» рассчитывают на понимание молодежи.
«Тойота ЕС-3» построена пока в единственном экземпляре. Но японские инженеры так все рассчитали, что по окончании службы машина не будет ржаветь на свалке. Ее можно будет сдать, как пустую бутылку, и переработать всю, без остатка.
Автосборочное производство
Копирование текста разрешено при условии ссылки на данный контент.
Процесс сборки автомобилей (кузова и шасси). Trim and chassis.
Процесс сборки автомобилей имеет аналогию между всеми автопроизводителями, но могут отличаться последовательностью. Важным аспектом можно выделить наличие автоматизации, т.к. именно на сборке этот показатель имеет самый низкий коэффициент, в пределах 10-15%. Как бы странно это не выглядело, но именно автоматизация специально минимизируется автопроизводителем и в цифрах это выглядит следующим образом: окупаемость автоматического процесса предприятию (оборудование) в денежном эквиваленте достигает 5 лет и более. Это высокий показатель, тогда как оптимальный срок окупаемости должен сохраняться до 3-х лет.
Касательно автоматизации на сборке.
Автоматическая сборка применяется зачастую для вклейки стекол, когда робот наносит клей на стекло и устанавливает на кузов.
Процесс роботизированной вклейки стекла
Остальные вариации это в основном манипуляторы, они облегчают вес изделия и скорость подачи крупной и тяжелой детали, например, как панель приборов, двигатель, двери, колеса, АКБ.
Передовые европейские заводы усовершенствовали процесс сборки интегрировав в конвейер возможность продольного кручения кузова, допустив 90 градусный поворот собираемого автомобиля. Данная опция позволяет быстро, качественно и с минимальной трудоемкостью для операторов производить сборку со стороны днища автомобиля. Т.к. это дорогое оборудование, в России нет подобных линий.
Оптимизации численности персонала возможна с помощью подачи деталей и комплектующих на конвейер посредством автоматических транспортеров AGV.
AGV – это автоматическая телега которая перемещается в заданной траектории. Траектория создается с помощью специальной ленты на полу, от точки А к точке Б и обратно, т.е. склад-конвейер-склад. Имеет она собственную АКБ батарею, блок управления, программатор, связь по WI-FI.
В СНГ AGV используют на Рено Россия (ранее Автофрамос), GM-AVTOVAZ, Nissan СПБ. Сегодня AGV пользуются популярностью, имеют окупаемость в течение года.
Логист на складе заполняет AGV и подтверждает отправку, далее транспортер приезжает к точке доставки и ожидает дальнейшей команды, сборщик на линии выгружает телегу на своем посту и подтверждает возврат на склад.
Применение AGV в условиях производства
Но, прогресс в сборочном производстве не стоит на месте и вместо автоматизации сборочные производства сконцентрированы на оптимизации процессов, именно этот пункт позволяет минимизировать количество персонала с максимальным экономическим эффектом, при этом улучшить показатели качества автомобиля, о них опишем ниже:
В особенности в этом заинтересованы отечественные автопроизводители и небольшие компании по производству крупных автокомпонентов. Например, российские автопроизводители редко производят замену модельного ряда, в том числе и фейслифт. Причина крайне проста, все сохранившиеся заводы наследия СССР перешли в частные руки с устаревшим и не модифицированным многие годы принципом работы, в свою очередь у владельцев нет свободных средств, как следствие мы слышим из СМИ о выделении государственной поддержки/субсидий.
Иностранные автопроизводители последовательно вели цикл оптимизаций, как один из простых примеров, это завод полного цикла держать в одних руках убыточно, концентрация осуществляется на основные процессы производства автомобиля, а именно Прессовое, Сварочное, Окрасочное, Сборочное.
Все вторичные производственные процессы, как например: производство баков, пластика (бампера, панели проборов и т.п.), сиденья, печки, шумоизоляция (в том числе ковры) и прочее отдается на аутсорсинг и изготавливается партнерами автопроизводителя.
Почему убыточен завод полного цикла? Опишем требуемые замороженные средства в этапах для деталей и комплектующих на примере производства металлического бензобака:
Данное количество операций занимает несколько дней прежде чем изделие будет установлено на автомобиль, а прибыль за готовую единицу продукции (в нашем случае бензобак) возможно получить только после продажи товарного автомобиля, что составляет примерно 3-4 месяца.
В общей сложности период замораживания средств для детали и ее комплектующих, персонала, здания, налога, электричества, логистики по заводу и т.д. составит порядка 5-6 месяцев.
Однозначно, компактное предприятие с основными циклами имеет меньший период оборота финансовых средств, что позволяет пустить их на развитие.
Все вторичные детали отданы поставщикам, где они сами заказывают оснастку, обслуживают здание и помещение, склады в том числе доставку до сборочного цеха на условиях 30 или 60 дневной отсрочки платежа перед заказчиком.
На примере General Motors.
Автопроизводитель не производит пластиковые детали, но имеет несколько поставщиков, где каждый изготавливает панель приборов, бампера, обшивки дверей. GM выставляет требования к качеству, согласовывает входные цены, производит постоянный аудит поставщика, это называется “развитием”.
При необходимости сделать фейслифт новому продукту, GM отдает поставщику
чертежи. Поставщик за счет собственных средств заказывает оснастку, ведет проект под ключ до серийного производства и поставки продукта на площадку GM.
Оплата затрат поставщика имеет 2 варианта:
Каждый из вариантов имеет отсрочку оплаты, что выгодно для GM.
Развитие промышленных роботов в автомобилестроении. Часть 1
Со времен изобретения автомобилей, люди пытаются оптимизировать все процессы в производстве машин. Ведь чем быстрей и проще автомобиль будет собран и выпущен на рынок, тем быстрей производитель получит свой Доллар/Рубль/Евро.
Роботы внедряются в производство постепенно и обдуманно. Они имеют большое преимущество перед любым человеком в силе и постоянстве, могут работать 3 смены без остановки на выходные, обеденный перерыв или отпуск. Что очень важно для беспрерывного производства.
Добро пожаловать под кат, где много картинок и видео.
Многие уже видели видео о том как два робота крутят в разные стороны телевизоры. Именно такие роботы широко применяются на линиях сборки автомобилей.
На каких же этапах роботы помогают быстрей выпустить авто с конвейера? Сегодня я хотел бы описать первый этап производства автомобилей и участия в нем промышленных роботов.
ЭТАП 1: СБОРКА И СВАРКА КУЗОВА
Процесс производства автомобиля начинается с изготовления и сборки кузова. Практически все остальные составляющие автомобиля производят компании-поставщики и присылают их на сборочную линию.
На заводе-изготовителе все начинается со штамповки деталей с последующей их сборкой, сваркой и склейкой.
Штамповка/изготовление кузовных деталей
Вся задача персонала на линии штамповки сводится к перемещению деталей между прессами, проверке качества, складированием готовых изделий и контролю прессов. Работа монотонная и опасная. Пресс производит сильные вибрации, человек может не успеть убрать руку, выпадающая деталь может упасть на ноги и т.д. Развивать тему «как убиться об промышленный пресс» можно долго.
Линии с автоматической передачей деталей
Чтобы снизить травмоопасность, или же расходы на персонал, на заводах начали устанавливать автоматические линии на этапе штамповки деталей.
Задачи довольно простые, но из-за громоздкости прессов и миниатюрности деталей реализовать изначально замену людей было сложно и громоздко.
Роботы
При штамповке преимущество робота в том, что он не бросит заготовку, а очень точно ее положит. Вовремя уберет руку, т.к. синхронизирован со штампом.
Сборка и сварка
Сварка — очень опасный и вредный для здоровья процесс, поэтому имеет смысл поставить на место человека робота, который будет держать ровно сварочный шов и не перерасходует сварочного материала. На заводе зоны сборки и сварки очень ограниченны и люди не имеют свободного доступа на эти территории.
На этапе проверки качества деталей стоят люди. Лично меня радует тот факт, что без людей обойтись пока невозможно.
К сожалению, или скорее к счастью на этом этапе Людей заменили очень давно. Я даже не нашел подходящей картинки. Нашел только для сборки. Как видно на видео, люди делали сварку во много маленьких этапов, чтобы ускорить процесс изготовления деталей.
Приспособления и Роботы
Роботы делают свою работу совместно с приспособлениями, которые например подставляют нужные детали, держат вместе всю конструкцию и отодвигают сваренный корпус автомобиля. Вся такая работа синхронизирована.
Изготовление комплектующих из углепластика
Совсем недавно BMW запустили в продажу автомобили серий i3 и i8. В скором времени будут i1 и i5. Особенности автомобилей в том, что они частично, или полностью электрические и их кузова изготовлены из углепластика. Технология производства таких деталей нова, поэтому люди в основном выполняют контроль процессов и качества.
Изготовление деталей из углепластика.
Склека и пайка кузова
Заключение:
В чем же заключается развитие?
Самое главное это то, что роботов уже очень давно внедрили в производство и все время совершенствуют под разные задачи. Робот может залезть в достаточно (деликатные) узкие места с тяжелым грузом, при этом не задеть обшивку и не удариться головой.
Das Auto.
Как рождаются автомобили. Часть 5. Автомобильная свадьба
В сборочном цеху завода Volkswagen кузова автомобилей превращаются в те самые Golf, Tiguan и Touran, которые ездят по дорогам всех континентов.
По рельсам, вмонтированным в потолок цеха, новые Volkswagen перемещаются из одного цеха в другой, чтобы на выходе соединиться с трансмиссией и отпраздновать так называемую автомобильную свадьбу. Добро пожаловать в сборочный цех завода Volkswagen в Вольфсбурге!
Площадь сборочного цеха завода Volkswagen – 56 000 м2. Ежедневно здесь трудится около 5 500 рабочих, 66 роботов и 43 манипулятора, чтобы начинить Golf, Touran и Tiguan всеми «фишками» современного автомобиля, начиная современными системами комфорта в салоне, заканчивая установкой трансмиссии, КПП и двигателя. Но обо всем по порядку.
Сперва по цепному конвейеру окрашенный кузов Golf попадает напрямую в сборочный цех. Тот самый штрих код на левом крыле автомобиля, который был установлен в прессовом цеху во время «крещения автомобиля», несет в себе информацию о типе двигателя, который будет установлен на этом этапе, о комплектации, о КПП. Одним словом, все, что нужно знать рабочим и роботам об этом автомобиле.
С этой минуты кузов Golf становится все более похож на полноценный хэтчбек. Шаг за шагом около 8 000 компонентов кузова и салона станут на свои места, чтобы завершить образ автомобиля. Для начала рабочие при помощи манипуляторов снимают с Golf двери – так проще попасть в салон автомобиля при установке сидений, центральной консоли и прочего оснащения. Доработка дверей ведется параллельно.
Число всевозможных вариантов оснащения Golf превышает 3 миллиона, при этом число комбинаций только самых популярных опций (вид климат-контроля, тип аудио-системы, наличие/отсутствие люка и т.д.) превышает 300 тысяч!
На следующем этапе автомобиль оснащается кокпитом – сразу с ключом зажигания в замке, – вес которого около 50 кг. Рабочие устанавливают его при помощи манипуляторов через левую дверь автомобиля. По специальным датчикам безошибочно определяется точное место установки. Затем кокпит крепится к кузову болтами со стороны моторного отсека.
После установки электропроводки кокпита автомобиль буквально взмывает под потолок, чтобы по специальным рельсам переместиться на следующий этап сборки. Наступает одно из самых главных событий для автомобиля – так называемая «свадьба». Так образно называется процесс соединения кузова с трансмиссией. В этот же момент машина получает свой «паспорт» – номер кузова, который может рассказать владельцу об автомобиле практически все. «Брачный союз» кузова с трансмиссией скрепляется не свадебными кольцами, а особыми «свадебными шурупами»!
На следующем этапе не обойтись без ручного труда. Автомобиль становится на движущуюся платформу и рабочие последовательно устанавливают рулевое колесо, подушки безопасности, сиденья и приборную панель. Здесь же в системы автомобиля заливается рабочая жидкость.
Далее наступает черед установки стекол. Этот этап обязательно показывают всем гостям завода Volkswagen в Вольфсбурге. И оно того стоит! Роботы присосками аккуратно берут стекло, датчики за считанные секунды определяют место установки, и стекло одним движением, с особой точностью фиксируется в проеме. Хореографии действий роботов позавидуют даже профессиональные танцоры.
Затем на нижней части кузова устанавливается тормозная магистраль с развитой системой труб, кабелей и шлангов. Для более чем 2 300 хэтчбеков Golf ежедневно требуется около 20 километров таких труб! Автомобиль подвешивается внутри вращающегося барабана, чтобы облегчить доступ к элементам кузова при прокладке тормозной магистрали. Здесь автомобиль может поворачиваться вокруг своей оси на 45 градусов.
После этого на автомобиль устанавливается передний, задний бамперы и колеса. На этом этапе уже готовые двери с остеклением крепятся обратно на свои места.
Впервые автомобиль становится на собственные колеса. Сборка автомобиля к данному этапу завершена на 90%. Все элементы салона, включая центральную панель, блок климат-контроля, КПП и прочее, должны быть идеально подогнаны друг к другу. После завершения работ в салоне инспекторы по качеству еще раз проверяют подгонку всех элементов. В это же время специальные роботы проверяют всю электрику автомобиля. Сборка новых автомобилей завершается установкой на кузов логотипов Volkswagen.
В следующем выпуске проекта «Как рождаются автомобили» мы расскажем о том, как выглядит ультрасовременное рабочее место специалиста завода Volkswagen в Вольфсбурге и почему оно позволяет ему парить над полом словно на ковре-самолете.
Не стесняйтесь, задавать любые интересующие вас вопросы по производству автомобилей! Постараемся на все ответить ))