福特如何利用人工智能、增强现实和 3D 打印来提高质量

Josiah02 · 发表于 2024-9-11 20:18:00

人工智能摄影检查、3D 打印工具和增强现实训练耳机是福特汽车公司提高汽车质量战略的一部分，而这一战略一直困扰着其财务业绩。
由于 2021 年前车辆的保修成本意外飙升，这家位于迪尔伯恩的汽车制造商第二季度的净收入同比下降超过 5%。多年来，汽车质量不佳给公司带来了负面财务影响，而这也是该公司一直在寻求通过新的领导层、改进制造系统和先进技术来解决的一个关键问题。
较慢的汽车发布和加速过程正在给公司带来损失——去年推出 Super Duty 时的新程序让福特损失了约 10 亿美元。但福特高管表示，为了取得更好的结果，这样做是值得的，而且在其新的工业体系下，每次发布都会变得更加顺畅和成本更低。该品牌在 JD Power 的 2024 年美国新车质量研究中从第 23 位跃升 14 位至第 9 位。
JD Power 汽车标杆分析高级总监弗兰克·汉利 (Frank Hanley) 表示：“看到一个完整的市场品牌做出如此大的转变意义重大”，但他指出，现代汽车的排名也从第 17 位跃升至第 3 位，上升了 14 位。
“最重要的是组织对质量的承诺。当他们承诺做出改变时，他们必须让整个组织——设计、产品规划、制造设施——每个人都参与其中，才能取得进步。”
更深入的质量检查、改善沟通流程以更快地解决问题以及改革采购方式都是福特努力的一部分。
汉利指出，公司对质量的承诺以及灌输成功所需文化的决心都体现在了实物上。福特正在实施的工具包括：更好地培训和提高工人技能、为员工提供资源以更有效地完成工作，以及在车辆或零件移至下一站之前发现问题。
人工智能相机
一个例子是移动人工智能视觉系统 (MAIVS) 的实施。福特工程师利用智能手机中的摄像头和可用的人工智能技术，实施了该系统以与福特软件对话并捕获零件套件等的图像。该技术根据图像库检查照片以确定组装是否正确。如果不正确，零件套件将停留在工作站，直到修好为止。
全球约有 20 家工厂拥有 300 多个安装了 MAIVS 的站点，去年进行了 6000 多万次检查。位于斯特林海茨的 Van Dyke 电动动力系统中心是第一家将该技术融入其运营的动力系统工厂。
该工厂主要为 Escape、Maverick 和 Transit 等车型以及全电动 F-150 Lightning 和 E-Transit 生产变速器和电动机，拥有大约 10 个配备 MAIVS 的站点。
在一种用途中，该系统评估挤压管，挤压管是冷却混合动力汽车电机的电动油泵中的圆形橡胶密封件。2023 年，平均每月有 35 个泵的挤压管出现缺陷，这些缺陷会进入变速箱，当年 6 月的拒收量创下历史新高，达到 63 台。今年 1 月安装 MAIVS 后，拒收量从 12 月的 26 台下降到 1 月的 17 台，再到 2 月的 13 台，3 月为零台，整个春夏一直保持这一水平。
“通过这些工具和实施方案，”Van Dyke 的质量经理 Hayley Garnham 说道，“我们可以确保在生产站现场，解决所有问题，确保问题部件不会继续流传。”
3D 打印
此外，在范戴克和其他工厂，福特正在利用增材制造技术来制造 3D 打印工具，操作员可以使用这些工具来简化工作，并使零件井然有序且易于取用。工厂经理 Mark Shkoukani 表示，这有助于以一致的方式使用正确的零件更高效地完成工作。
首席工艺工程师比尔·科尔韦尔 (Bill Colwell) 表示，仅范戴克工厂就有两台大型 3D 打印机和一台小型打印机，主要用于 24 小时运行的原型。根据工具的大小，打印时间可能需要 20 分钟到几个小时。通常有六个项目在排队，工人们每天都会提出想法。
当生产线上的员工有工具创意时，可以来找科尔韦尔或他的同事。他们会一起勾勒出设计草图，然后科尔韦尔会根据草图制作出 3D 打印机可以打印的设计，通常使用塑料。这一流程可以在一天之内将工具交到操作员手中，而过去福特必须通过供应商，如果需要进行进一步调整，则可能需要数周甚至数月的时间。
“我们可以在几个小时内实现某个想法，并进行尝试，如果不行的话，”科尔韦尔说，“我们可以立即回去，使用我们已有的相同模型，立即打印出来，只需对其进行轻微的修改即可。”
现年 52 岁的克里斯·基普 (Chris Kipp) 来自克莱门斯山，是范戴克工厂的全美汽车工人联合会 (UAW) 团队负责人，他与工程师合作设计了一种工具，让工人可以轻松地将转子的端盖推到位，转子是电动驱动装置的一个部件。他们最初使用的工具需要很大的力气才能将部件推下去。
Kipp 和工程师们发现，通过制造一种利用零件内径而不是外径的工具，它可以提供稳定性，从而减少将盖子放到位所需的力。因此，原本时间长度变化很大、可能需要两分钟以上才能完成的任务变得变化较小，可以在 80 秒内完成。
“这太轻松了，”基普说。“操作员真的感觉到肩膀上的压力。”
最近的一个早晨，来自斯特灵海茨的 30 岁的 Tyler Amodeo 是 Van Dyke 工厂的装配工，他正在使用多个 3D 工具来完成工作。一个波形弹簧支架让他能够快速抓住大而薄的垫圈，而不会让它们变得一团糟。他将一些零件放入一个 3D 打印套件中，该套件在将零件送往动力传动系统生产线时，可以保持托盘上的零件整齐有序。
“它帮助我变得更有条理、更高效、更快捷，”阿莫德奥说。
这是关键，Shkoukani 说，因为当员工没有他们需要的工具或零件时，他们必须花时间去寻找正确的零件并确保他们得到正确的零件。
“这样就省去了几个脚步声，”他说。“当你在多个站点都这样做时，你只需要算一下：这是很多倍。这真是一个巨大的节省。”
AR 培训
在下游，迪尔伯恩发动机公司也采用了技术，力求通过使用微软 HoloLens 增强员工培训来获得积极的质量结果，微软 HoloLens 的第二代型号零售价为 3,500 美元起。
该工厂已将增强现实眼镜纳入其培训课程，同时提供书面说明、观察其他人的工作情况和屏幕上的 3D 模型。工厂经理 Nadeem Zaidi 表示，与佐治亚理工学院合作的一项研究表明，混合现实步骤有助于肌肉记忆。
扎伊迪表示，这一点尤为重要，因为虽然福特作为大批量制造商具有优势，但迪尔伯恩工厂自 2021 年重新投产以来，增加了更多的小众动力总成生产线。因此，这些生产线上生产的发动机很少，这意味着这项工作需要更长的时间才能成为习惯。
扎伊迪说，该工厂还致力于培训更多员工从事他们从未做过的工作，从装配到机械加工。“这有助于我们根据在场工作的人数来分配人力。”
他说，希望 HoloLens 能帮助简化这一过程。戴上耳机后，受训人员会收到书面的分步弹出说明，例如，这些说明可以解释如何检查 F-150 Raptor R V-8 发动机。虚拟线会引导用户查看位置，用户可以让说明跟随他们或停留在某个位置。
“在我看来，最大的优点是它将复杂的工作分解成非常小的步骤，如果你遵循流程，你就能完成任务，”发射协调员艾尔·费舍尔 (Al Fisher) 说道。“有时专家会想当然地认为自己很厉害。但这款应用不会这样做。它会一步一步地引导你完成任务。”
这在工人对某一领域的专业知识有限的情况下非常有用。工厂曾有一位专家无需指导即可检查某台 I-4 发动机。
福特生产系统教练 Tim Mwenje 表示：“如果工厂里没有这位专家，那么……你就得手忙脚乱地完成检查。有了它，就连我都能检查了。”
迪尔伯恩发动机公司已有 20 多名员工接受了 HoloLens 培训，福特公司于 7 月开始跟踪单个团队的表现，该团队的每个成员都接受了该技术的培训。该技术的应用范围正在扩大，其他工厂也在探索中，包括迪尔伯恩卡车装配厂、伊普斯兰蒂的罗森维尔零部件厂和肯塔基州的路易斯维尔装配厂。
“我希望在我 18 岁刚开始工作时我们能有这个，”雷德福镇 42 岁的迪尔伯恩发动机团队负责人雷金纳德·巴塞特 (Reginald Bassett) 说道。“我是一个非常注重视觉的人，所以这很酷。”

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