质量决定一切
新大众生产工厂使用ZEISS AIMax进行在线检测

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位于波兰弗热希尼亚的大众商用车生产工厂于2016年开工，在几个不同的方面具有特殊性：不仅完工时间创了记录 - 仅仅23个月，而且它还是波兰迄今为止最大的外国投资，也是整个大众家族最先进的工厂。质量经理Werner Steinert的任务是为该生产工厂获取卓越的测量技术，他决定为波兰公司的测量技术选择具有远见的方法。一旦生产于2018年全面启动，每年将有10万辆Crafter和MAN TGE货车总装下线，这一数量是大众商用车（VWCV）目前年销售量的两倍。第121家大众工厂标志着大众公司的战略发生了转变。多年来，大众一直委托戴姆勒为其生产小型货车，但当与这家总部位于斯图加特的公司的合作协议到期时，VWCV选择自己生产Crafter货车，之所以采取这一举措，是由于在线商业出现了快速增长，由此带来了更多的运输选择需求。根据2013年的工厂选址分析，大众汽车管理层决定在波兰新建一个工厂来组装货车。这个一公里长、四百米宽的巨大工厂的建造速度证明了大众对这个项目的积极性。建设仅用了23个月，比计划提前了六个多月。这一切在进行的同时，VWCV正在开发新型Crafter。该公司总部位于德国沃尔夫斯堡，最终在弗热希尼亚的工厂投资8亿欧元，预计这笔投资将很快收回。Werner Steinert，弗热希尼亚PWQ-3/1 QS-分析/测量部门负责人对此充满信心：“我相信这家工厂有一个光明的未来。”

Crafter货车—旨在满足每一个需求

Steinert的乐观有很多原因。对他来说，除了汽车的质量之外，Crafter获得市场成功的一个重要因素是它拥有多种车型。VWCV利用与戴姆勒合作伙伴关系的结束，为客户提供更多的选择。目前，Crafter有29种不同的型号，未来将会有60个基础版本。除了三种不同的驱动器和四个可供选择的引擎，客户还可以挑选三种不同的长度和高度。这种多样性将确保这款货车适合各种不同的用途 - 从救护车到送货车。开发人员正在确保所提供的各种型号不会影响车辆的设计。这就解释了为什么Crafter看上去不像普通的货车。事实上恰恰相反。对质量保证部门主管来说，这款商用车具有“顶尖设计”。为了展示他的意思，Steinert走过新生产工厂的测量实验室，用右手指向车辆引擎罩金属板的“设计线”。其他设计细节，例如Crafter的前部，让Steinert觉得相较于货车，它更像是一辆汽车。设计师想把每一个细节都变得恰到好处的愿望使他们不受尺寸的限制，给这辆车带来了流线型的设计。而且，当然，间隙“就像我们的普通汽车一样”，Steinert说道。为确保不会对设计和功能有任何影响，大众在弗热希尼亚的工厂使用领先的制造和质量控制系统，用Steinert的话说就是“全球独一无二”。

可实现最佳质量的光学测量方法

这位波兰的质量经理确信：“没有其他的汽车制造商使用像我们在弗热希尼亚的测量实验室一样，使用如此多的光学测量方法。”即便是用测量实验室这个术语也不能详尽地描述这个进行测量的大厅：面积达1550平方米，高14米，在这个恒温的空间里温度始终为20度。测量实验室除了拥有多个设置位置外，还有一个带四个悬臂的三坐标测量机的测量站以及六个用光学测头进行测量的测量站。Steinert自己帮助开发了这种创新方法：“它的工作性能非常好。”精心设计的一部分是测量实验室中的一个离线工作站，它配备了来自Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH的四个ZEISS AIMAX测头，这些测头经设置后可以像在线工位一样完全独立进行编程。这种独立性对Steinert来说非常重要，因为如果我们需要优化机器人程序或图像处理参数，他和他的团队可以快速付诸行动。

100% 检测

为了让Crafter每3.5分钟下线生产一次，需要采用在线测量技术与生产中规定的时间同步。除ZEISS AIMAX测头非常高的基本精度外，Steinert还对Carl ZEISSIndustrielle Messtechnik GmbH提供的系统速度印象较为深刻。“我们需要市场上最好的基于机器人的三维在线测量技术，”已经在大众工作了25年的质量经理说道。大众于2015年决定采用蔡司系统。除此之外，还有其它原因让蔡司成为了正确的选择：Steinert说：“我们想要拥有熟练员工的合作伙伴，他们也能够在极端的时间压力下工作。在生产的前几个星期后就已经清楚了，在线方法是最好的选择。”所有五个工作站都完美地工作。“我肯定会再次选择蔡司，”Steinert说。

在波兰进行100%的检测。这意味着每个车身部件 - 从底盘到侧面板 - 都要通过相应的在线测量站进行检测。不同车型的底盘差异最大，对82到122个测量点进行检测以确保达到规定的公差规格。为了帮助整个测量过程顺利进行，底盘上的RFID芯片将选择正确测量程序所需的信息传输到在线工作站。一旦底盘就位，软件已经知道应该运行哪个子程序来控制四个测量机器人，无需任何人为干预。程序员已经定义了什么时候需要检查一个特定的特性，以及应该使用哪个ZEISS AIMAX测头。一旦测量程序启动，所有四个机器人手臂都从安全位置“醒来”。发出安静的嗡嗡声，它们沿着长达八米的车身平板行驶三分钟。在工件传输的时间内，安装在机器人前段的测头对在线工作站六个温度补偿杆中的一个进行温度补偿。碳纤维球安装于温度补偿杆上。测头定期从三个不同的位置进行测量。采集到的数据用于不断重新校准测量系统。这个过程必不可少，以确保在测量过程中获得高测量精度。如果软件没有考虑机器人手臂电机发出的热量，整个系统将受到不利影响。

一个系统—三种测量方法

为了确保对车身零件难以触及的特性进行完美的检测，使用了运动范围较大的六轴机器人。得益于AIMax测头的紧凑设计（高度：155毫米；宽度：134毫米；长度：125毫米），即便是车身上狭窄区域或难以触及区域的特性，也可以轻松进行检测。“这使得ZEISS AIMAX非常适合在线检测，”Steinert说。单一测头中结合了三种测量原理（多线三角测量、灰度图像处理和阴影分析），对车身制造来说是又一大优势。这三种测量原理使得蔡司系统可以测量复杂的几何特征，如特殊的钻孔、孔、螺纹、焊接螺母、间隙和面差。已经熟悉俄罗斯大众工厂的蔡司系统的Steinert说：“焊接的螺柱，我们有很多，但只能用ZEISS AIMax进行在线测量。数字摄像技术具有高分辨率和灵活的照明控制，可在各种情况下实现最佳照明，确保所评估的特征获得理想的对比度。例如：钣金下的螺母清晰可见。”Steinert说：“得益于采用了适应性照明技术，可以测量不同的材料。”“这是一个重要的优势。”最重要的是，能够以闪电般的速度进行测量。ZEISS AIMax的典型测量时间（包括机器人运动）在每个测量位置为1.8到3.0秒。“凭借这样的速度，我们可以在规定的周期时间内检查我们车身部件的许多特性，极大地帮助我们优化了流程。”

密切关注整条生产线

所有车身部件都经过检查。Steinert说：“这样我们就能立即知道我们需要修改流程的地方。”在调来波兰之前，他在俄罗斯工作，负责确保在那里生产的汽车符合公司的要求。对于质量保证员工来说，监测在线工作站非常简单。每个工作站的显示器可以向他们展示具体特性接近超过公差的程度。Steinert说：“一旦容差利用率达到75%，我们就开始密切关注。”员工会每天或是在每个班次之后检查数值的变化情况。不惜一切代价避免因超出容差而停止生产线的情况。通常，质量保证部门的工程师可以通过检查蔡司测头上相机拍摄的照片，了解特定的特性，并根据需要进行保存，从而确定公差偏差的原因。Steinert说：“因此，我们很容易确定钻孔中是否有胶水。”这只是一个简单的例子，说明从在线工作站获取的数据如何帮助大众的质量管理人员改进工厂的制造工艺。Steinert说：“我们只是把照片发给负责的员工，他们优化了胶水的应用，这样一来就无需对零件进行返工。”而追求最高品质不仅仅局限于工厂场地。由于Crafter的所有部件都已经提供，Steinert还认为他的工作还包括优化供应商工厂的流程。为此，为人温和的质量经理建立了第二个测量实验室。他经常邀请他的供应商来才看这个测量实验室。在这里，他们就如何保持质量规格进行了热烈的讨论，这一切与Steinert的格言完全吻合，即：“质量决定一切。”Steinert使用实际部件向供应商展示和解释问题，以及如何解决问题。这就是目前的工作方式。未来，他打算利用测量厅内的35平米的屏幕、高分辨率的体育场投影仪和智能眼镜等设备，以便于他和他的供应商能够近距离和以三维方式检查他们制造的部件。“由于我们进行光学测量，我们有一个逼真的工件三维模型。我们将采用这个方法来虚拟地显示缺陷，这种方法会让供应商印象更深刻。”这位质量经理说道。Steinert对于未来的发展感到非常兴奋，相信这种方法“将进一步提高所有相关人员的质量意识”。

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