肯塔基州丰田汽车制造厂:世界级的生产

对于世界级的制造商来说，自动化物料搬运日益成为竞争优势和市场差异化因素。

这些都是原因之一丰田汽车制造厂，肯塔基州TMMK组建了一支超过100人的车队自动引导车辆该公司在肯塔基州乔治敦市750万平方英尺的组装工厂的三个车身焊接部门运输金属原材料零件和成品组件。

agv是2006年启动的精益成本削减计划的一部分。在过去的六年中，丰田已经安装了五种不同类型的agv，以取代运送零件的手动拖车和升降机。这些包括:

•22个常规，手动操作卷扬机(丰田材料处理美国，www.toyotaforklift.com)，被转换成自动引导拖船(agt)。AGT单元将顺序的原始金属、供应商和内部冲压以及零件交付到子装配焊接过程中，团队成员直接从AGT小车上工作。这允许零件以正确的人体工程学高度呈现给团队成员，而不是到达线边的手提包，并消除了系统内的两个零件处理点，因此减少了与零件处理相关的质量问题的可能性。agt可以作为自动车辆操作，如果射频(RF)控制系统出现故障或需要加快交付过程，则可以在常规模式下操作。

•79自动引导车(agc)，将成品组件运输到生产线。丰田使用了三种不同类型的agc。

•4个输送带顶部agv，在工厂的特定区域移动壳体部件。

其结果是极大地提高了生产率，每年为车身焊接部门节省了数百万美元。为了与丰田的理念保持一致，没有团队成员失业。然而，42名团队成员被转移到更高价值的工作。(阅读丰田如何自动化零件和组件的交付)。

车身焊接生产工程专家、AGV实施工程负责人Paul Stafford表示:“我们将操作拖车的团队成员调到了AGV实施团队，3名团队成员调到了运输维修团队，还有几名成员调到了新车型团队。”“这也让我们能够专注于其他事情，比如提高质量。”

降低成本
TMMK工厂已经运行了近25年，第一辆汽车于1988年下线。这是丰田在日本以外的第一家全资工厂，也是北美第一家生产混合动力汽车的工厂。虽然凯美瑞一直是主要产品，TMMK也生产阿瓦隆和文扎模型。该厂每年可生产50万辆凯美瑞(camry)、阿瓦隆(avalon)和文萨(Venzas)。也就是说每55秒就有两辆新车。

增加agv是TMMK将自己定位为丰田“首选工厂”的努力的一部分。斯塔福德说:“丰田内部的做法是，在哪里销售汽车，就在哪里生产。”“但我们产量最大的是凯美瑞，它可以在北美和世界各地的其他地方生产。我们希望在所有这些设施中保持竞争力。”更重要的是，他补充说，“如果我们要获得另一种生产模式，我们必须像世界上任何其他工厂一样高效。我们的目标是降低成本。”

每个部门都在寻找需要改进的地方。在斯塔福德工作的车身焊接区，将金属原料部件送到焊机，再将零件送到装配线的工艺已经成熟，可以进行全面检修了。

当时，TMMK正在使用传统的手动拖车将零件从存储区域运送到工作区域。零件被装载到小车和流动架上。然后再由拖船把它们装上手推车。这个过程不仅涉及大量的驱动程序，而且是一个不精确的操作。

Stafford说:“在手动路线上，如果拖车没有完全对齐，运输组的队员就必须用力将吊架与起重机接合起来。”“这是对机架的损耗，也是对团队成员的人体工程学负担。”

斯塔福德的总经理曾参观过加利福尼亚的丰田工厂，那里使用agv，包括自动引导车。他要求斯塔福德制定一个计划在肯塔基州实施。

在对加州工厂的系统进行了比较和基准测试，并与该厂的系统集成商合作后，TMMK认为自动驾驶汽车可以降低成本。但它们也需要一些修改。

“他们在加州使用的agc不能做我们想做的所有事情，”斯塔福德说。“我们必须用PLC修改它们，以使用特定的命令。我们还想使用RFID命令来跟踪单位。而且，我们希望使用无线电频率通信来进行交通控制，并报告车辆与自动装卸架的位置。”

新流程还有两个更广泛的目标:
•交付的一致性:如果要在丰田的准时制生产系统中工作，agv就必须始终如一、及时地出现在它们应该出现的地方。
•精确的交货:agv需要停在车站的正确位置，以实现机架的自动装卸。

2006年春天，丰田启动了一项试验，对agc进行测试。

自动化卷扬机
在接下来的六个月里，TMMK的实施团队对这些车辆进行了试验。agc走过了几种不同的路径，并采用了各种机架风格。它们用plc和其他组件进行了修改，以与工厂的更广泛的系统集成。

在此期间，TMMK了解到这个概念是可行的。然而，它也了解到与agc相关的性能限制。例如，虽然推车能够在较短的距离内将成品组件运送到装配线，但它们无法胜任在整个车身焊接区域远距离运送重型原材料的任务。

Stafford说:“我们决定将agc用于只需行驶约200米的组件。”“但是为了将原材料运送到586米的距离之外，我们必须减少有效载荷。这将导致楼层上有太多的单元，造成严重拥堵，无法满足生产需求。”

相反，该团队决定将地面上已有的拖车自动化，以运送原材料。“我们知道我们的拖船可以满足我们的生产要求，”斯塔福德说。TMMK还熟悉一家当地公司，该公司拥有一项技术，可以将起重卡车和拖车转换为混合动力车辆，可以作为完全自动化的AGV或传统的人工操作车辆运行。

问题是这项技术是否能在生产环境中发挥作用。2006年秋天，在对拖船进行了为期三周的测试后，TMMK公司决定改装一些拖船。斯塔福德说:“我们最初的订单是5套。“在三周内，我们把这个数字翻了一番，再过一个月，我们又翻了一番，直到我们总共收到了22套订单。”

这些新车是在两年的时间内投入工厂的，大部分在第一年投产。拖车用于从中央分段区域的供应商那里运输原材料，以及内部生产的冲压件，到车身焊接的机器人过程中。agc将完成的组件从机器人流程交付到装配线，在那里它们被焊接到车辆上。在第一年，TMMK就投入使用了全部22台自动拖船和约60台agc。在第二年，它使剩余的agc上线。

斯塔福德说:“我们在车间里同时验证了多个系统。”“但是，整个系统运行得很好。”

用agv瘦身
自从开始使用自动拖车和推车以来，TMMK增加了一个较小的车队，由4个输送带顶部agv组成，用于移动工厂中的壳体部件，如门、引擎盖和行李盖。随着车辆的成功，它正在将agc添加到其他领域的其他现有和新流程中。“今年秋天，我们将把自动推车整合到新设计的阿瓦隆的生产中，”斯塔福德说。“我们相信，这些车辆的可靠性足够高，可以直接用于最终线路。”

在与agv合作了六年之后，TMMK吸取了许多经验教训。

首先，简单的设计和可互换的部件是一个优点。TMMK与其供应商密切合作，为拖船设计了易于安装和维护的转换套件。“所有东西都是通过连接器安装的，”斯塔福德说。“你只需要钻6个孔就可以将套件安装在框架上，我们可以使用现有的服务公司来解决机械问题。”当TMMK升级其船队时，自动化套件很容易拆卸并重新安装在新的拖船上。

其次，注意电池很重要。TMMK设计并安装了一个机会充电系统，可以在机组停机时自动为电池充电。这减少了更换电池的劳动，延长了电池寿命。

斯塔福德说:“当我们使用人工更换电池时，我们在更换之前就已经把它们耗尽了。”“机会充电系统的设计可以让电池在任何时候都保持90%以上的电量。”以前每8个月更换一次的电池现在可以使用5年。

最后，TMMK利用经济放缓对所有agv进行了标准化。“我们可以在整个设施的任何路线上使用任何AGV，”斯塔福德说。

实施agv节省了大量资金。TMMK估计，每个团队成员每个班次的旅行相当于少了2英里。由于旅行被认为是浪费精力，agv车队每年在每个过程中减少了相当于978英里的浪费。斯塔福德说:“仅在这个过程中，我们就可以通过减少浪费的旅行来减少近两年的产量。”TMMK估计每年可以节省数百万的劳动力。“这是一种持续的劳动力节约效益，我们将年复一年地实现，”斯塔福德说。

由于agv的操作空间比手动系统更小，因此车辆还释放了额外的生产空间。TMMK现在在一个曾经只有12条装配线的地方运营着16条装配线。这使得工厂能够在生产的地方安装和测试新的生产线。“在过去，我们必须在一个区域测试一条线路，然后在一个永久的位置重新安装它，”斯塔福德说。“相反，我们有足够的空间来插入新的行，测试它，然后在那个位置运行它。”

最终的好处是，TMMK是一个世界级的“首选工厂”，可以与丰田在世界任何地方的工厂竞争。

系统供应商
系统集成商:Industrial Concepts, ici-ky.com
自动拖车:丰田材料处理美国，丰田叉车
拖船转换套件:AutoGuide Systems, autoguideagvs.com
自动引导推车:Creform, creform.com
自动引导车辆:Hozumi Shintec, www.shcl.co.jp/business/production_en.html
工业推车:由肯塔基州丰田汽车制造公司内部开发