五一國際勞動節,這個源自1890年的節日,比誕生于1885年的汽車還要年輕。在早期的汽車產業中,需要大量的工人,屬于勞力密集型產業。現在,隨著技術的進步,無論是汽車設計環節還是生產環節,大量技術手段和設備的介入,讓汽車業的從業人員越來越輕松。
汽車設計的時候,工程師們就需要耗費大量的時間和物資建造復雜的實車模型。但是,福特“3-D CAVE”虛擬實景技術完全改變了汽車設計和優化的方式。福特汽車的3-D CAVE虛擬設計工作室位于德國科隆。3-D CAVE技術將車輛的3D影像投影到工作室的三面墻和屋頂上,借助特殊的偏光眼鏡和移動感應紅外線系統,工程師可以進入虛擬車輛內部感受各項設施,比如調整后視鏡或將水瓶放置于門板儲物格中。
此外,CAVE虛擬實景技術還可對外部環境(如行人和騎車者)進行模擬,允許工程師輕松地評估和對比多個設計,包括由其它廠商開發的車輛內飾。德國科隆設計室所應用的CAVE技術,與福特汽車在美國迪爾伯恩總部使用的技術相同,并可快速地將設計成果與全球設計師進行分享。 福特汽車目前正在對車內集成控制系統進行研究,包括車內娛樂系統控制、車窗開關控制和更先進的駕駛虛擬技術。實時照明模擬技術讓工程師可分析在不同時段和不同天氣狀況下,車廂內部照明和光線反射的變化。 “CAVE虛擬實景技術讓評估設計方案變得更快速和更簡單,”福特汽車歐洲虛擬實景技術負責人Michael Wolf表示,“要制造三個不同的前柱設計模型,并將其裝配到測試車中,這需要10天的時間。而通過虛擬實景技術,僅需要一兩天就能完成,從而節省了物資消耗。” 依托虛擬現實技術,設計初期并不需要花費大量時間搭建陶土模型,同時利用計算機圖形渲染技術可以隨時修改細節,這樣汽車的更新周期將進一步縮短。未來如果虛擬現實技術能在車企大量推廣的話,不僅能夠為主機廠節省大量時間和金錢成本,同時也會加快汽車產品更替進步的速度,為締造全新的汽車產品生態系統做準備。
汽車設計完畢,自然就要進入生產環節,要想生產汽車,首先,你得有一個制造廠,建造制造廠動輒數年的時間,實在是有點慢,因為建廠需要的工廠的布置、廠房功能、工人如何完成工作等。目前,通用正嘗試使用3D激光掃描技術探索未來建造和布局汽車工廠的新方式。 不過通過三維激光測繪完成對建筑物外部架構和內部裝配的設計,通用并非第一個“啃螃蟹”的公司。之前外媒Autoblog曾報道過一只來自Turn 10 Studios的隊伍通過精確測量技術繪制出了世界幾大知名的賽道地圖。而對通用來說,這項技術可以幫助設計人員完成工廠地板的布置,同時還能夠對內飾以及機械設備如何影響廠房功能、工人如何完成工作等方面進行提前評估。
現代汽車制造大體可以分為四大工藝:負責生產各種車身鈑金零部件的沖壓車間、要將各鈑金件按要求焊接在一起形成白車身的焊接車間、對白車身進行表面電泳、面漆處理的涂裝車間、完成整車所有零部件裝配及整車下線檢測的總裝車間。在上述生產汽車的四大工藝過程中,現代的汽車企業都大量應用了機器設備,以減少工人的勞動量。下面,以當特斯拉的工廠為例進行說明。
在北加州的弗里蒙特市,一個被涂成全白的、寬敞明亮的汽車工廠里,機器人們正在匆忙地執行任務。它們好像外科醫生般圍繞著一臺尚未成型的車架,為其精確地執行點焊、鉚接、膠合的“手術”。如果此時有一輛汽車從你身旁“滑”過,或從你頭頂“飛”過,都不需要覺得驚訝,這正是埃隆·馬斯克(特斯拉的CEO)打造的特斯拉“超級工廠”。 目前“超級工廠”內一共有160臺機器人,分屬四大制造環節。“多工機器人”(Multitasking robot)是目前最先進、使用頻率最高的機器人。它們大多只有一個巨型機械臂,卻能執行多種不同的任務——包辦車身沖壓、焊接、鉚接、膠合等工作。它們可以先用鉗子進行點焊,然后放開鉗子;緊接著拿起夾子,膠合車身板件。 當車體組裝好以后,位于車間上方的“運輸機器人”能將整個車身吊起,運往位于另一棟建筑的噴漆區。在那里,“噴漆手”機器人擁有可彎曲機械臂,不僅能全方位、不留死角地為車身上漆,還能使用把手來開關車門與車廂蓋。 送到組裝中心后,“多工機器人”除了能連續安裝車門、車頂外,還能將一個完整的座椅直接放入汽車內部,主管生產的帕辛都稱其“令人驚嘆”。有意思的是,組裝中心的“安裝機器人”還是個“拍照達人”,因為在為Model S安裝全景天窗時,它總會先在正上方拍張車頂的照片,通過照片測量出天窗的精確方位,再把玻璃黏合上去。 在車間里,車輛在不同環節間的運送基本都由一款自動引導機器人——“聰明車”(Self guide smart car)來完成。工作人員提前在地面上用磁性材料設計好行走路線后,“聰明車”就能按照路線的指引,載著Model S穿梭于工廠之間。
3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。現在,先行者們已經開始在使用3D打印技術制造一臺汽車了。如果真的實現了的話,汽車行業的整個設計、生產流程都將會被顛覆。 使用3D打印技術,工程師在電腦上完成模型設計,設計人員則只需幾分鐘就能獲得實體的打印模型,然后整個研發團隊的每個專業人員都可以在打印模型基礎上對其進行修改,并與團隊中的其他人即時分享對設計方案的改進,實現“所見即所得”,大幅度提高汽車設計的效率。 在制造換件,3D打印技術可以方便快捷的制作高精度造型復雜的零件的優點,因為汽車中恰恰是有很多造型復雜的高精度零件而被發揮得淋漓盡致。3D打印可以快速制作出一系列具有細微差異的可測試零件來幫助開發出最合適的零件,以確保最后定型生產的是選用了最好的零零件。而由此帶來的好處是提高了整個開發效率,縮短了上市周期,并降低了時間和成本,諸如排氣歧管、差速器殼、后橋等零件都通過這種方式進行原型開發。
上面提到的這些新技術、新設備,只是汽車行業所應用的很小一部分,上面提到的這些新技術、新設備,只是汽車行業所應用的很小一部分,汽車行業的新技術、新設備的出現,汽車行業需要的工人也越來越少。例如特斯拉的超級工廠,只雇傭了3000名工人,他們除了完成一些機器人無法實現的工作外,如安裝儀表板、引擎等,還需要對機器人完成的細節內容進行確認。新技術、新設備的出現,對勞動者提出了新的要求。勞動者也需要與時俱進,增加新的技能。
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