城軌車輛鉤緩裝置組裝流水線設(shè)計探討

姜 孝 瑜,肖 明 輝,宋 志 強(qiáng)

(中車青島四方車輛研究所有限公司 鉤緩事業(yè)部，山東 青島 266111)

實(shí)施流水線組裝產(chǎn)品的一大特點(diǎn)就是批量較大，品種單一，對于城軌車輛鉤緩產(chǎn)品，由于其品種多，交期短，批量小，實(shí)現(xiàn)流水線組裝較為困難。本文通過對城軌車輛鉤緩裝置的模塊分析，探討鉤緩裝置在小批量、多品種模式下實(shí)現(xiàn)流水線組裝的工藝方法，為動車、高鐵類似鉤緩產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的批量組裝方式提供一種可行的思路。

1 城軌車輛鉤緩裝置模塊分析

城軌車輛鉤緩裝置雖然品種多，但有其共同點(diǎn)，即均由各種成熟模塊組合而成，主要包括連掛系統(tǒng)、電氣連接器、壓潰緩沖裝置、安裝吊掛系統(tǒng)和過載保護(hù)裝置。

(1) 連掛系統(tǒng)。采用330型密接式城軌車輛機(jī)械鉤頭，集成機(jī)械連掛和風(fēng)路連通的功能，手動(或自動)進(jìn)行解鉤操作，并能夠進(jìn)行連掛反饋，保證列車之間機(jī)械、電路和氣路的可靠連接和分解。

(2) 電氣連接器。是全自動鉤緩裝置中執(zhí)行列車之間電路自動連通和分解的功能模塊，通過機(jī)械車鉤的自動連掛和解鉤實(shí)現(xiàn)兩列車電氣線路的自動連掛和分離。

(3) 壓潰緩沖裝置。其能量吸收部分由緩沖器和壓潰管組成，緩沖器用來吸收車輛正常連掛及運(yùn)行過程中的沖擊能量，壓潰管用來吸收車輛發(fā)生意外碰撞時的沖擊能量。

(4) 安裝吊掛系統(tǒng)。由安裝座、鉤尾銷、對中機(jī)構(gòu)及支撐機(jī)構(gòu)等組成，其作用是保證鉤緩裝置能夠在水平面和垂直面內(nèi)一定范圍內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動，并具有在水平面一定范圍內(nèi)自動對中和垂直面內(nèi)自動支撐的功能。

(5) 過載保護(hù)裝置。其作用是當(dāng)鉤緩裝置受到的非正常沖擊載荷超過拉斷螺栓設(shè)計的觸發(fā)力值時，拉斷螺栓會發(fā)生斷裂破壞，導(dǎo)致緩沖器與車鉤安裝座分離，緩沖器及壓潰管會滑向車鉤安裝座后端，即車鉤頭向后方退行，進(jìn)一步消耗沖擊能量，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)功能。

2 流水線設(shè)計

為實(shí)現(xiàn)多種型號車鉤的兼容，組裝流水線設(shè)計時需選擇一種最具代表性、批量最大的車鉤型號進(jìn)行分析。本文選擇深圳9號線城軌車輛頭車全自動鉤緩裝置為目標(biāo)產(chǎn)品，以GHA01流水線為例，對城軌車輛鉤緩裝置組裝流水線進(jìn)行設(shè)計。

2.1 鉤緩裝置各組裝工序作業(yè)時間

通過錄像寫實(shí)得出的鉤緩裝置各組裝工序作業(yè)時間如表1所示。

表1 鉤緩裝置各組裝工序作業(yè)時間

2.2 節(jié)拍策劃

節(jié)拍時間=每日工作時間/日產(chǎn)量[1]，其中日產(chǎn)量=每月客戶需求的數(shù)量/每月工作日。根據(jù)生產(chǎn)計劃要求，按每月生產(chǎn)40列地鐵車輛計算，每列車有2套頭鉤、2套中間鉤，共160套車鉤。按每月工作日23天、每天作業(yè)時間為7 h計算，每套車鉤組裝所需最少節(jié)拍時間為：23×7×60÷160≈60(min)。

2.3 工位策劃

按照頭車全自動鉤緩裝置總作業(yè)時間計算，GHA01流水線需要5個工位，節(jié)拍時間為60 min。為兼顧到不同鉤緩裝置的差異(例如某些型號的鉤緩裝置需提前預(yù)組裝小部件，如緩沖器與回轉(zhuǎn)體組件、壓潰管組成等)，保證流水線上各工位工時均衡和流水線節(jié)拍一致，故在產(chǎn)線之外增設(shè)了3個輔助預(yù)組裝工位(GHA001、GHA002、GHA003)，提前配料組裝，平抑產(chǎn)品差異。

2.4 工位工序切分

流水線工位數(shù)量確定以后，對操作內(nèi)容進(jìn)行工序切分以確定工位作業(yè)內(nèi)容。流水線組裝過程分為14個工序，根據(jù)工序作業(yè)內(nèi)容分為4個主工位(GHA101、GHA102、GHA103、GHA104)和1個收尾工位(GHSW01)，每個工位為1人操作，各工位的工序見圖1，圖1中1～14分別為各工位的工序。

圖1 流水線各工位的工序

2.5 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)組合票

完成工位工序切分后，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)組合票、山積圖等精益工具對作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行平衡，使操作人員能在一個節(jié)拍內(nèi)完成規(guī)定的工作內(nèi)容，同時確定該工位作業(yè)所需的工裝、設(shè)備及工具等。圖2為標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)組合票示意界面。

圖2 密封膠條雙密封形式

圖2 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)組合票示意界面

2.6 流水線布局

按照總體工藝方案及流程要求，同時充分考慮人流、物流的合理性及現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)面積，確立組裝流水線布局圖(圖3)和設(shè)備工裝明細(xì)表。

圖3 組裝流水線布局示意圖

2.7 流水線工藝看板

基于上述流水線設(shè)計，將人、機(jī)、料、法、環(huán)、測六要素匯集在流水線工藝看板中，用于指導(dǎo)現(xiàn)場工位人員生產(chǎn)，圖4為流水線工藝看板示意界面。

圖4 流水線工藝看板示意界面 圖5 流水線工作流程圖

2.8 物料清單(BOM)切分

按工位作業(yè)內(nèi)容重新將大工位BOM進(jìn)行切分，使每個零部件具有工位信息后錄入ERP系統(tǒng)，形成基于工位制的基礎(chǔ)BOM和生產(chǎn)訂單。

2.9 軟件編制及實(shí)際驗(yàn)證

按照工序編制基于工位制的操作指導(dǎo)書和組裝作業(yè)記錄表。在現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)過程中，如果理論節(jié)拍的設(shè)計與現(xiàn)場實(shí)際各工位作業(yè)時間仍有出入，需要借助精益的工具(如工序推移圖和山積圖等)尋找員工無效作業(yè)動作和時間，并結(jié)合實(shí)際情況在流水線持續(xù)運(yùn)行過程中對標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)進(jìn)行改善。以減少浪費(fèi)、提高作業(yè)效率和便捷性為目的，進(jìn)行“建立標(biāo)準(zhǔn)—改善—建立標(biāo)準(zhǔn)”的循環(huán)往復(fù)，不斷改善流水線設(shè)計。

3 流程圖

通過產(chǎn)品組裝寫實(shí)和市場訂單需求數(shù)量對生產(chǎn)節(jié)拍、工位數(shù)量、工位布局進(jìn)行策劃設(shè)計，配置以工藝看板、物料清單切分并錄入ERP系統(tǒng)，經(jīng)MRP模塊運(yùn)算后付諸流水線組裝運(yùn)行，在線運(yùn)行中進(jìn)行驗(yàn)證、修訂，使產(chǎn)線日臻完善。流水線工作流程如圖5所示。

4 結(jié)束語

城軌鉤緩裝置組裝流水線解決了多品種、小批量產(chǎn)品混線兼容的難題，該模式下的流水線作業(yè)周期短、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，作業(yè)效率得到了極大的提高。自流水線正式運(yùn)行以來，已有80多個城軌項(xiàng)目在該產(chǎn)線上得到了實(shí)際應(yīng)用，作業(yè)效率提升了近40%。

城軌鉤緩裝置組裝流水線的成功運(yùn)用也總結(jié)出了一套創(chuàng)建流水線的工藝流程，為動車、高鐵類似鉤緩產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)精益化的批量組裝方式提供了一種可行的工藝思路和借鑒。另外，流水線的應(yīng)用推動了生產(chǎn)計劃、物料采購、物流配送的高效運(yùn)作，為后續(xù)智能制造的開展奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。