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社长专栏 丰田访谈 赛事活动 专题报道
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社长专栏 丰田访谈 赛事活动 专题报道

对人和钱包友好,也对地球友好——在一线展开的“友好型”改善

目录

年产量133万台的发动机工厂
对人友好的手工作业生产线
改善“视野”
自动化的陷阱
二氧化碳排放量占四分之一的工序
挑战高性能发动机,二氧化碳排放量锐减
可按需向海外推广的旧砂再生炉
不再冒烟,面貌大大改观
以丰田特有的思路助力碳中和的实现

6月11日,主管丰田汽车生产部门的冈田政道Chief Production Officer(CPO)担任发言人,举行了记者见面会。

冈田CPO表示,丰田将把原计划在2050年实现的生产一线碳中和计划提前至2035年完成,加快工厂二氧化碳减排速度。

在6月11日记者会上担任发言人的冈田CPO

到2035年为止只剩下不到15年的时间了,一线应该已经展开了各种各样的改善工作。为了充分了解实际情况,编辑部前往生产发动机的上乡工厂(爱知县丰田市)进行了采访。

由于使用化石燃料,所以发动机被传言因碳中和而“消失”。面对即将到来的碳中和时代,其生产工厂是如何准备的?——在上乡工厂,已经做出了多项改善,工厂面貌大大改观。

年产量133万台的发动机工厂

“就在不久之前,我感觉大家一边在心中担心着‘不知道什么时候自己的工作可能会消失’,一边踏踏实实地做着眼前的改善工作。但是,氢燃料发动机跑完24小时耐力赛这个消息让我们勇气倍增。一想到发动机和生产线上的改善工作今后还将不断持续,就令人感到兴奋无比。”

对于申请采访时提出的“上乡工厂的同事如何看待行业中的‘去发动机’趋势?”这一问题,发动机生产技术部的松冈浩史室长做出了回答。

自从听到回答,编辑部就一直对本次采访期待不已。

采访地点上乡工厂距离名古屋站走高速公路约1小时车程,位于丰田总部西南5公里处。

自1965年投入运行以来,上乡工厂生产发动机的历史已经超过半个世纪。目前员工人数为3441人(截至6月份数据)。工厂生产的发动机产品阵容覆盖范围广泛,包括了从搭载于YARiS和JPN Taxi上的1.5升排量发动机到应用于LEXUS LS和IS的3.5升排量发动机。

自2017年以来,在秉承“制造更好的汽车”宗旨开展的结构改革TNGA(Toyota New Global Architecture)基础上开发的发动机也加入产品阵容行列,年产量达133万台。

在松冈室长的引导下,编辑部参观了有助于实现碳中和的事例——不依赖电力,而是运用“机关”进行的手工作业生产线以及无需使用大型设备的铸造一线。

对人友好的手工作业生产线

我们最先参观的是名为SS(Super Skill)生产线的手工作业生产线。

这条生产线是在距今8年之前的2013年,着眼于工厂劳动者将会走向老龄化的2020年,以打造下线的返聘员工能够继续绽放光彩的一线为目的建设而成。

运用机关进行生产的SS生产线。为了打造能够让体力衰退的返聘员工继续绽放光彩的生产线,高技能人员结合作业人员的声音,日复一日,不断改善

第一发动机制造部的北田晃CX解释说,随着年龄增加,体力衰退,在直接部门工作将会力不从心。在这之前,返聘员工会转到以桌面工作为主的间接部门的情况比较多。

因此,为了做到不依赖于体力即可作业,这条SS生产线不使用电,而是使用借助物体重量工作的机关,能够最大程度地发挥资深老手的技能、知识和经验。

生产线上马时,工厂汇集了在各部门被称为“高技能人员”的改善专家,从发动机组装到出库前的质量检查,所有工序均自行布局。夹具(确定和固定零部件和工具位置的辅助用具)和工具同样按照易于开展作业的方式,有序摆放。

SS生产线提出的4项使命

当然,不是竣工即告结束。约三名高技能人员随时在能够环视生产线的地方待命,一旦出现不好操作的作业,当场加以改善。

重要的是,并不是在机关中装配机械和设备,而是奉行手工作业的原则,一次性更改为简单的结构机制。

进行“起动检查”的夹具,用以确认曲柄轴有无咬住异物。购买常规设备需2千万日元左右,工厂将其改为使用机关的简单设备(数万日元)

第一发动机制造部的西尾和幸课长这样描述其意义,“人的动作最简单,没有无用功。在简单化的基础上改成自动化,费用低且不易损坏,即使损坏,也很容易修理”。

该项目的最初目的是提供返聘人员使用,但现在它还能够帮助存在体力问题的各种人群,使其更加方便工作,对工厂的多样性也起到了积极的作用。

这条生产线正是对丰田章男式TPS(丰田生产方式)——“让他人的工作更轻松”这一宗旨的良好诠释。

改善“视野”

SS生产线令人印象深刻之处在于,从天花板上垂下来的东西很少,即“视野好”。北田CX这样说明其重要性:

“密集的生产线将会降低人的工作积极性。在这里,滑槽高度是固定的,也很容易观察他人的脸部表情。有无停工工序,作业流程是否有序,放眼看去,正常・异常一目了然。”

传统生产线会垂下来70~80把套筒扳手(拧紧螺栓用工具),将套筒部位的拆卸简化,数量减少到了11把

另一个有利于获得开阔视野的做法是设备无罩化。

发动机的零部件很重。举例来说,构成发动机骨架的气缸体、气缸盖,分别有20公斤、10公斤重。

气缸体

要将其换到别的夹具上,或是改变高度和朝向,传送到相邻工序,通常需要能够施加大力的设备。

但是,这样一来,势必需要使用钢缆悬吊的机械,或者需要用于防止发生意外伤害的护罩等物,会使视线受到阻挡。

于是,工厂装配机关,对此作出了改善:只要按一下按钮,就能完成这些作业。由于无需施加大力就能使零部件动起来,安全问题消除,也就无需使用护罩了。

自动化的陷阱

最后一项要为大家介绍的借助机关,达到生产线简单化、精简化目的的改善措施是为消除气缸盖螺栓缺垫圈现象而琢磨出来的做法。

气缸盖螺栓和垫圈

气缸盖螺栓是结合气缸体和气缸头的零部件,如果忘记带上垫圈,将会导致螺栓容易松动,可能导致发动机无法正常工作。

能够避免忘加垫圈的工具是以下照片中的夹具。

这一机制的做法是,将垫圈和气缸盖螺栓配套组装,然后将其抓起,安装到发动机上,如果缺少垫圈,机关将无法抓起螺栓,螺栓就会留在原处。

该机制虽然非常简单,但能够很容易发现异常,故而能够防止忘加垫圈。对于其重要性,松冈室长这样解释道:

“如果使用设备,需要使用激光光纤或者摄像头确认。但是,这样一来,就需要用来检测激光是否正常发出,摄像头是否动作的传感器。换言之,需要‘检查再检查’。”

自动化一旦用上,就会无休无止。越用越复杂,成本和用电量也会增加。而如果使用机关,像这次这样,检查工作本身就会消失。

不是一上来就搞自动化,而是在中间加入用以达到简单化、精简化目的的步骤。通过SS生产线,我们切身体会到了丰田一线的智慧与碳中和紧密关联。

二氧化碳排放量占四分之一的工序

接下来的参观地点是把高温熔化的金属注入模具内成型的铸造生产线。

2020年,上乡工厂的二氧化碳排放量在丰田日本国内工厂中位列第三,仅次于田原(爱知县田原市)、堤(爱知县丰田市)两家车辆工厂。

这是因为工厂当中聚集了铸造、热处理等加热制造金属零部件的 “素形材”(译注:使用铸造、锻造、金属冲压等工艺<加热或者加力>形成、生产的零部件和产品的统称。除了金属以外,塑料、橡胶等也可用作素形材的材料。)等大工序的原因。

观察2018年不同工序的二氧化碳排放量可知,实际上,丰田所有日本国内工厂四分之一的排放量发生于素形材工序,其中占比最大的是铸造。

尽管工序使用电暖炉、燃气等大量能源,但已经做出了每年削减大约1800吨二氧化碳的改善,这一数字相当于600户普通家庭的二氧化碳排放量。

挑战高性能发动机,二氧化碳排放量锐减

2016年,上乡工厂启动TNGA发动机生产挑战。

要使高燃油经济性能与大功率兼于一体,必须实现世界顶级的热效率。要达到上述目标,需要改善气缸盖*的冷却功能。

*在形状制造上,属于发挥吸排气和燃烧室作用的部位,是左右发动机性能和可靠性的重要零部件

具体而言,必须贴近会变为高温的燃烧室和排气歧管处,穿过用以通过冷却水的水套。

因此,需要纤细、呈网状而又形状错综复杂的砂型(=砂芯),但使用传统的壳型铸造法*,无法将型砂填充到砂芯制作用模具的各个角落。

*将混有起粘接剂作用的树脂、起固化剂作用的乌洛托品等树脂(=有机物)的型砂放入模具内,烧结制造砂芯的方法。

在这种制造方法当中,制作砂芯时,型砂中混入的树脂将会熔化,产生烟气、树脂液和强烈的刺激性味道。工厂使用风筒回收这些物质,然后集中到与建筑相邻的除臭装置内进行净化,其高度相当于4层楼。

架设于头顶上方的风筒。由于油烟的作用,颜色已经发黄。摘下口罩,马上就会闻到一股刺鼻的氨臭味。

对从工厂输送来的烟和臭味进行中和的大型除臭装置。

据介绍,这里运行泵和风机每年需要消耗120万千瓦时电量。

于是,工厂选用了在砂芯结合剂内使用无机物“水玻璃”的方法。

将水玻璃和洗发露等也会使用的界面活性剂混入型砂当中,形成物就会呈慕斯状,蓬松柔软。

利用这一性质开发出新工艺,即使压入细致、形状复杂的模具内,型砂也能到达边缘部位,满足TNGA发送机要求的性能条件。

型砂流动性提高,就能做出细致复杂的砂芯

左上为传统砂芯,右上为使用新式制造工艺制作的砂芯,能够做出细致而又复杂的形状

通过更换粘合剂材质,烟气和臭气产生量大大降低,前者减到了原来的一百分之一,后者减少到了原来的一百一十五分之一。这样一来,既不需要除臭装置,也不需要风筒,每个气缸盖的二氧化碳排放量约能减少1.8公斤。

目前,上乡工厂生产的100万个TNGA发动机用气缸盖正在使用新工艺制造,单座工厂的二氧化碳减排量约为1800吨*,这一数字相当于600户普通家庭的二氧化碳排放量。

*与下文叙述的旧砂再生炉的效果合计值

如果将视野扩大到全球,2019年生产数量为270万个,相应的二氧化碳排放量减少了4800吨。

由于这一举措的二氧化碳减排效果极大,故而除了丰田内部以外,这项技术还已开始对外推广。

可按需向海外推广的旧砂再生炉

由于砂芯粘合剂的变化,还有一样东西发生了变化。这就是型砂循环再利用所用的再生炉。

传统做法是使用燃气,对附着在型砂上的有机物质进行焚烧。但是,使用水玻璃后,用电低温加热即可使有机物质与型砂分离,从而能够减少能源消耗。

以前工厂每栋建筑就需要一座高12米的巨型再生炉,使用新工艺后,炉体变紧凑,1.5米即可,可以每条生产线安装一个。

通过这一举措,每条生产线每年二氧化碳排放量减少了45吨,但其优点并非仅限于此。

引导我们参观铸造现场的发动机铸造部松冈弘晃组长对其效果作了以下补充:

“以前,工厂必须把旧砂集中到一处,再生炉小型化之后,改为放在生产线旁边,能够节省搬运手续。此外,以前即使生产规模不大,也需要建一座大型再生炉。但是,炉体体积缩小后,拿到日本海外工厂时,也可以结合生产趋势,只增加必要的工序部分即可。这样也能够减少成本”。

不再冒烟,面貌大大改观

如前文所述,铸造生产线通过改变加入型砂内的粘合剂,不再需要以往属于理所当然存在的设备。

尤其是取消遍布天花板的风筒以后,与旧的生产线相比,新的生产线空间显得格外明亮。

此外,型砂做成慕斯状,砂尘不再四处飞扬,烟气和刺激性气味也消失不见,在车间当中,不佩戴口罩也毫无问题(当天因为新冠防控措施,佩戴了口罩)。

进入公司第4年的冈田海由这样描述其印象的变化,“分配到本部门前,我听说铸造车间光线昏暗,卫生脏,在里面待着很难受。但是,进来以后,工作场所比想象中明亮干净多了”。

材质的变化使得工厂给人的印象大大改观。铸造工厂的碳中和同步伴随着视觉和嗅觉可以感知到的变化。

以丰田特有的思路助力碳中和的实现

如上所述,上乡工厂从贴近一线困扰,使用机关做出改善,到原材料和生产技术革新,通过大范围的手段,孜孜致力于二氧化碳减排工作。

但是,任何一项举措并非从一开始就指向碳中和的目标。

对劳动者“友好”的生产线设计;削减成本,对公司和客户钱包“友好”的改善——这些一点一滴的积累,最终,成为了有助于实现碳中和的对地球“友好”的手段。

或许也可以说,涓涓流淌在丰田生产一线的改善思想正是实现碳中和目标的有力助力。

作为发动机的母工厂,上乡工厂肩负着在全球引领改善的使命。向着碳中和描绘的未来,改善,永无止境!