福特汽车公司(Ford Motor Co.)的设计工程师正在使用沉浸式工程技术来设计更好的零部件，并更快地将它们投入生产和组装。与此同时，根据新车投产的数据，零部件的组装和安装问题减少了80%。
工作中的动作跟踪和分析:福特人体工程学技术专家艾莉森·斯蒂芬斯(Allison Stephens)身着动作跟踪和分析套装，确保在新车投产时安装新的发动机罩组件时不会出现任何问题。她是密歇根州迪尔伯恩酒店(Dearborn)的经理。人类工程学实验室。
图片由福特汽车公司提供。
这得益于将运动跟踪和运动分析技术与人体工程学相结合，使其成为福特虚拟制造工具集的一部分。这种沉浸式的工程设计和设计与组装之间的协作，帮助福特从设计到生产的过程中节省了一年的时间。
虚拟制造工具集包括数字Buck，这是福特为每个新车型构建的数gb的3D可视化工具。这款车型包含了该车的所有数千个部件，每一个都是在其设计发布后添加的。这个虚拟世界包括密歇根州迪尔伯恩的一个虚拟中心。，a large theater-like room with three whiteboard screens for displaying engineering data and analyses.
适合设计:在福特汽车公司的汽车装配线上，冷却液软管被安装在冷却液泵上。人体工程学的运动跟踪和分析，结合DFMA，确保每个像这样的组件在第一次尝试时将进入其在引罩下的正确位置。
虚拟中心的团队不断变化，但他们开发了更好的约束集——组件尺寸加上配件、手和必要工具的间隙。作为设计准则，约束决定了组件在装配线上安装的速度和效果。
杰弗里·路德(Jeffrey P. Luther)是一名汽车和轻型卡车的流体运输专家，他设计并管理合成橡胶软管，“这些软管从来不是一条直线，甚至进出散热器。”他为福特汽车运营公司的组装工程师提供关于每个软管长度、直径、弯曲半径和夹具、紧固件、手动和工具间隙以及所需体力消耗的数据。
图表显示福特的收益:这张图表显示了各型号汽车发布时零部件安装问题的显著下降。在5个模型年里，原始数据从578下降到72，降幅超过85%。图表来自福特汽车公司的自动问题管理系统。
在福特发展设计约束的一个重要部分是人体工程学。对卢瑟来说，这是将软管末端连接到配件上所需要的努力。这些用力标准是与运动跟踪和人体动作分析系统相结合开发的。该系统包括西门子PLM软件公司的人体工程学分析软件和motion analysis公司的运动跟踪系统，该系统由15台数码相机和实时协调重叠图像的软件组成。它被安装在密歇根州迪尔伯恩的福特人体工程学实验室。随着虚拟制造工具集的沉浸式工程和集成人体工程学，福特将制造与装配设计(DFMA)推向了上游。
装配人体工程学技术专家Allison Stephens表示:“多亏了虚拟制造工具集，我们在产品发布期间减少了80%的制造问题。”“这在一定程度上导致了近年来单个零部件的加工时间减少了50%甚至更多。”
路德说，产品设计师“可以在汽车发布前两年就发现并解决装配问题，而不是几个月前”。在开发虚拟制造工具集之前，“有时我们只有一个选择:一次又一次地尝试，以获得正确的结果。”虚拟制造工具集有助于优化和分析每个设计方案的权衡。如果设计决策需要使用新工具，它还有助于构建业务案例。
随着运动跟踪和分析在设计过程中的早期发挥作用，”Stephens继续说，“我们可以快速和准确地分析安装任何给定的设计包所需的姿势、努力、到达和扭转。这项技术的一个关键用途是设定消耗目标，这是产品设计、人体工程学和安全性之间的联系。”
路德指出:“这些新功能中最重要的是为插入努力设定目标的能力。”“这是正确安装组件所需的符合人体工程学的插入工作，特别是与软管相关。现在，我们将设计与制造结合起来，制定了非常好的安装计划。”
斯蒂芬斯说:“我们非常详细地了解人体植入和取出的机制。这让我们能够更好地设计单个任务和组件本身。”
例如，“一个特定的插入任务可能需要17磅的推力，”她解释说。这是很大的力量，如果操作人员站在不平衡或触碰位置尴尬，可能不可能实现。”
为此，福特公司推出了一种名为“软管连接可接受等级”(H-CAR)的新工艺。斯蒂芬斯说:“所有新的软管都能捕捉到动作。”“这使我们能够最好地估计操作人员使用的装配姿态。一个准确的姿态可以让我们建立真实的插入力量目标。我们所有的人体工程学研究中有10%进行了运动跟踪和分析，”她补充说。“这使我们能够建立现实的工作姿势，这对优化装配过程至关重要。”
上图和下图是2010款福特汽车的发动机室。这些照片
请说明发动机底盖布局的复杂性和多样性。福特新推出的EcoBoost双涡轮增压器(不是
如图)在引擎盖下占据了更多的空间。
图片由Chalmers Ford, Santa Fe, NM提供。
虚拟制造工具集中的沉浸式工程和人体工程学也不再采用一刀切的规格。几十年来，福特一直使用3-in。但是最近几年一切都变了。随着电子系统和排放控制组件的增加，以及必须安装的电缆、布线和油管，引擎盖下的空间变得越来越宝贵。
虚拟制造工具集显示并验证了旧的3-in。手的间隙标准只适用于指关节。“如果这项任务是用指尖推，也许我们只需要半个半英寸。间隙,”斯蒂芬斯说。
相反，我们可能需要5英寸。如果装配人员需要使用工具，就需要清除间隙。”为了避免碰撞，虚拟制造工具集对所有工具几何形状都进行了间隙检查。如果一个组件违反了它们，工程师就会被标记。
斯蒂芬斯补充说:“在这方面，我们可以在虚拟制造工具集中进行无限次的测量。我们可以从任何表面测量到任何点。在过去，我们通常只有一两个测量值。如果这些不是我们需要的，我们就必须进行推断，这就会导致不确定性。
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