匠人技能和数字技术实现工程缩短12丰田公开制造的现场
匠人技能和数字技术实现工程缩短1/2 丰田公开制造的现场
· 支撑汽车未来的次世代电池产品线
· 自行移动组装生产线改变了工厂面貌
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国内油价17日24时起再调整· 一体化铸造技术中仍可见匠人技能和TPS
05款捷达· 通过智慧和巧思实现混流生产线
· 使用数字孪生技术制造设备与育人
· 利用车辆搬运机器人挑战“2024年问题”
· 提高进化速度，贴合时代变化
蒸汽徐徐上升的铸造设备中，一个巨大的零部件出现在人们眼前。这是一块毫厘不差地堆叠在一起的电池。这便是用AR（增强现实：Augmented Reality）技术再现的匠人技艺——。
9月，丰田汽车面向媒体公开了3个工厂开展的各种制造技术，分别是位于爱知县丰田市的贞宝、元町工厂，以及位于爱知县三好市的明知工厂。
本次活动名为“丰田制造说明会”。展示了在6月的“技术说明会”上公布的各项先进技术如何在制造现场被应用的。
贞宝工厂定位是一个从“无”到“有”的初创据点。肩负着支撑制造设备和工法开发、引领面向新时代移动出行的 ”丰田制造”的重担。
明知工厂是匠人技能和革新技术相融合的铸造工厂。千分之一秒都必争的汽车运动中所使用的发动机部件就是由该工厂生产的。
元町工厂是多路径解决方案的量产平台。HEV（混合动力车）、BEV（纯电动车）、FCEV（燃料电池车）等9种车型在一条生产线上完成生产。
负责生产的丰田高层，新乡和晃CPO（Chief Production Officer）在会上表明了决心：“丰田拥有的技术与数字革新技术，实现工程缩短1/2。我们消除了研发和生产领域的壁垒，会快速地为新的移动出行供给，同时解决工厂碳中和物流等造物基础的课题。”
本期时报将直击丰田制造说明会一线！看3大工厂如何“继承”丰田的“技术”，通过与数字技术融合，实现制造的进化。
支撑汽车未来的次世代电池产品线
在6月的技术说明会上最引人注目的，自然是以全固态电池为首的丰田电池技术。贞宝工厂正在面向量产，推进各项准备工作。
贞宝工厂此前一直负责制造电动机、电池、燃料电池等用于生产新产品的各种设备。此外该工厂还担负着从设备设计，到组装、导入量产工厂的工作。
充电时间缩短，续航里程大幅增加的全固态电池，目前正在进行产品开发和量产工艺的研究，以实现2027年至28年的实际应用。
图为安装了全固态电池试制生产线的塑料大棚，内部进行严格的温度和湿度管理。
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目前的电池制造可粗略划分为材料加工→电池加工→电池组装三个工序。
全固态电池的制造顺序也相同，但在电池组装工序中，高速、高精度且不会损坏电池材料
世界汽车品牌排行榜的堆叠工艺，是保证性能和量产化的关键技术。
这其中，在堆叠电池时，贞宝工厂研发的设备，能控制搬运和接收的叉车托盘处于相同的移动速度，即两者相对速度为0。
并且，叉车托盘和设备中的机关能够在电池交接时，避免出现偏差。如此一来，便能实现高速且高精度的堆叠，这对于量产来说可以说是必不可少。
会上还公开了另一台生产设备，用于生产超大型双极结构的次世代电池普及版。
普通的电池是在一张集电体上涂上正极或负极中的任一方，仅正极的集电体和仅负极的集电体组成两张一套的结构（下图左）。与此相对，双极结构的电池采用了在一张集电体的正反面分别涂上正极和负极的简单结构，以此将零部件数控制在三分之一（下图右）。
上图为双极电极和以往的单极电极结构对比图。红箭头表示电流，与以往的单极电极结构相比，垂直流动的双极电极避免了电流的损失。
另外，正极不使用镍、钴等稀有金属，而采用低成本的LFP（磷酸铁锂）材料，达到削减材料费的效果。
虽然能量密度下降，但由于双极结构实现了零部件的减少，从而获得了额外的容积，便可在集电体上的加厚喷涂LFP，以达到电池容量不受影响的最终效果。
要实现该电池的顺利应用，仍有如下难点：①如何将材料均匀地涂在正负极上；②如何做到高速加工；③如何一次性密封所有锂电池单体。此外，这些难点的解决方案还必须适用于汽车专用的超大型电池。
为了解决以上等课题，丰田将以HEV26年里所积累的电池生产技术为基础，活用双极结构镍氢电池的技术和know-how，以及开发FCEV中培育的精密涂装技术，再加上数字技术，推进研发工作。
自行移动组装生产线改变了工厂面貌
BEV Factory的加藤武郎总裁于今年6月推出了“BEV half”的概念。
他宣称：“新的模块结构和自行移动生产旨在实现缩短工程和工厂投资的1/2。通过数字孪生技术*赋能，生产准备时间将减少至二分之一。”
*就像孪生子一样，数字孪生技术是一种以数字方式再现现实世界，并用于模拟测试和其他目的的一种方法。
此次在元町工厂介绍的新模块结构将车身底部（包括从车辆前方的车架到驾仓及后备箱底板在内的车身下部）分为前、中、后三个主要部分，作业时只需要将各部分的零件组装在一起。
由于无需人员进入车内组装零件，因此可以提高作业效率。
新模块结构分为前、中、后三部分。由于零件可以在模块之间组装，因此可以提高作业效率。
在3个模块中的每个模块里组装零件并完成模块接合后，车辆将自动在工序间行驶。在这种新型车辆结构中，因为可以在没组装车顶和车身侧板的情况下组装座椅等，所以只需要简单构造的机器人和动作，设备也更简单。
车辆自行移动组装生产线采用了丰田公司在自动驾驶研发过程中开发的传感技术和车辆控制技术。
工厂内的摄像头可以识别车辆，并控制它们以每小时0.36km的速度按照设定好的路线行驶。
无需运输车辆后，工厂布局的灵活性也得到了提高。据说设备投资将减少数十亿日元，每年更换新车型将所需的准备时间大幅缩短。
使用无人搬运机器人的简单生产线概念已在丰田Noah和丰田Voxy的部分焊接过程中得到验证，目前工作人员正在征求反馈意见，以便为下一代BEV的设备研发做好准备。
高级越野车负责研发该系统的员工说，其目的是“更方便工人操作，缩短准备时间，降低成本，从而提高竞争力”。
丰田掌握着工厂设施和量产车的研发到生产的每一道工序。利用自身优势，尽量淘汰笨重的搬运装置，为了更加灵活地应对变化，而力求实现更加简化的操作和自动化。
一体化铸造技术中仍可见匠人技能和TPS
今年，负责生产铸造零件的明知工厂成立50周年，而自6月份发布以来一直备受关注的一体化铸造技术*就是在这里研发的。
*用于车身零件整体成型的技术，以前必须使用数十种零件和工序来制造，而在bZ4X的车尾部分，86个零件被简化为1个。
该工艺首先将熔化的铝合金以高速、高压的状态注入模具。在十几秒内从700°C冷却至250℃并完成凝固，然后打开模具，取出整体成型的铸造零件。
丰田计划在工厂使用一体化铸造技术以实现量产，并通过减少两种类型的浪费来提高生产性。下文将为您详细介绍。
第一种是更换模具所需的“停机时间”。更换模具一般需要使用大型起重机，通常每次更换需要24小时。如果使用普通一体化铸造技术，模具重量会超过100吨，甚至还会发生浪费。
相比之下，丰田的一体化铸造技术将模具分为“通用模具”和“专用模具”。“通用模具”一直安装在设备中，而“专用模具”则根据不同的车型设计成不同的形状。更换模具时，只有紧凑的专用模具会自动从通用模具中分离出来。
这样做的目的是通过Just In Time（准时化）的更换铸型，将所需的准备时间缩短至20分钟
以下，一切都是按时、按需、按量进行的。
这种模具分离和自动分离技术是多年来丰田内部模具设计、制造和维护过程中改良下来的结晶。当模具因铸造热量而膨胀或收缩时，通用模具和专用模具就不能很好地结合在一起，专用模具可能无法脱模。这其中的间隙尺寸要靠模具匠人的技能来把控。
第二种浪费是“次品和返工”。丰田利用一体化铸造的分解技术和自己独立研发的模拟软件（这些软件是丰田在大量生产发动机组和其他产品过程中积累的知识的结晶），将匠人技能数值化后编入程序，生成可生产优质产品的条件和计算方法。
当下很多厂商都在使用市场销售的设备，但因为是公司自己研发的软件，所以可以灵活追加条件设定或是改变计算方法。 通过预先建立质量标准，降低次品率。
丰田通过活用铸造技能和减少浪费，运用TPS（丰田生产方式）将制造周期缩短到极致。以这样的实践将新型丰田制造进一步改善和进化。
通过智慧和巧思实现混流生产线
元町工厂于64年前开始启用，它是世界上独一无二的混流式生产工厂。包括正在准备的车型在内，在一条生产线上生产9种车型、4种动力系统和3种类型的车身。