脈動式生產(chǎn)線在高鐵裝配中的應(yīng)用研究

安春雷+楊龍

摘 要：為促進我國高鐵裝配生產(chǎn)線智能化轉(zhuǎn)型升級，探討了脈動生產(chǎn)線技術(shù)的研究與應(yīng)用。首先，分析了現(xiàn)有高鐵生產(chǎn)線的不足；然后介紹了高鐵脈動自動化生產(chǎn)線的設(shè)計思路和優(yōu)勢；最后從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)計劃管理、裝配現(xiàn)場管理三個方面，介紹了與高鐵脈動自動化生產(chǎn)線配套的生產(chǎn)信息系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：高鐵裝配；脈動生產(chǎn)線；信息系統(tǒng)；自動化

中圖分類號：U238 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0163-02

1 概述

高鐵裝配是高鐵制造過程的最后一個環(huán)節(jié)，其裝配質(zhì)量與裝配效率將直接影響高鐵的交付日期。由于總裝作業(yè)具有內(nèi)容復雜、專業(yè)性強、工作面窄、開敞性差等特點，并且受到現(xiàn)場管控水平、生產(chǎn)規(guī)模、工廠技術(shù)水平等多方面因素影響，如何提高高鐵裝配的技術(shù)能力和管控能力一直是高鐵制造的關(guān)鍵問題。

為提高高鐵制造水平，建設(shè)數(shù)字化工廠，建成具有“數(shù)字化、信息化、自動化、智能化”特點的智能生產(chǎn)線，已成為未來高鐵制造乃至中國制造業(yè)的重點方向和目標。

2 高鐵裝配生產(chǎn)線現(xiàn)狀

目前的高鐵裝配生產(chǎn)線不是全流水線生產(chǎn)，存在以下不足：

（1）參與裝配人員密集，生產(chǎn)效率有待提高。

（2）物料數(shù)量眾多，配送困難。

（3）裝配過程復雜，不利于崗位標準化提高。

（4）裝配過程復雜，不利于生產(chǎn)節(jié)拍控制。

（5）采用人工方式進行工位間移車，浪費工時，勞動強度高。

（6）信息化系統(tǒng)有待加強及完善。

由于高鐵裝配周期長、交付壓力大，往往采用擴大總裝面積、增加生產(chǎn)線的方法來應(yīng)對，結(jié)果導致生產(chǎn)裝配廠房大、生產(chǎn)線多、在制品周轉(zhuǎn)慢的問題。

3 高鐵裝配脈動生產(chǎn)線應(yīng)用

高鐵裝配脈動生產(chǎn)線借鑒了汽車工業(yè)先進高效的流水線作業(yè)方式，使高鐵以固有的節(jié)拍移動，操作人員則在固定區(qū)域進行裝配作業(yè)。通過對現(xiàn)有生產(chǎn)資源的合理規(guī)劃和整合，它可以有效地提高高鐵裝配的裝配效率，改善高鐵裝配質(zhì)量和操作環(huán)境，降低工人勞動強度，實現(xiàn)快速、低成本、高質(zhì)量的高鐵制造。

3.1 生產(chǎn)線設(shè)計

（1）采用現(xiàn)有車間改造高鐵裝配脈動生產(chǎn)線；生產(chǎn)線采用S型布置方式，共設(shè)20個工位，工位間距29m。

（2）主裝配線采用RGV型式，形成流水生產(chǎn)線，實現(xiàn)生產(chǎn)線的均衡性和單件流。

涂裝后的車體通過自動化遷車臺輸送到總裝上線工位，利用抬車機將原架臺更換為RGV，由RGV輸送進入裝配線。

裝配完成后在總裝下線工位，通過抬車機將裝配完的車落到轉(zhuǎn)向架上完成落車，RGV離開并通過RGV回送線返回到上線工位。

（3）單車數(shù)量較多工件采用自動化輸送線輸送到工位；小工件采用單車SPS系統(tǒng)；大工件采用AGV或叉車輸送到工位，實現(xiàn)物料、工裝、工具連續(xù)配送的物流系統(tǒng)。

（4）根據(jù)工藝需求采用機器人或機械手等輔助裝配設(shè)備

（電動擰緊工具、涂膠機器人、抓取及舉升機械手等）， 降低工人的勞動強度， 提高裝配質(zhì)量和裝配效率。

（5）裝配過程標準化和專業(yè)化，根據(jù)高鐵裝配工藝結(jié)合新的脈動生產(chǎn)線的布局方式，對現(xiàn)有工序重新分割和作業(yè)進行標準化細分。

（6）加強車間的信息化建設(shè)，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化控

制。

3.2 生產(chǎn)線優(yōu)勢

（1）有效地縮短高鐵裝配的裝配工時。

（2）改善裝配現(xiàn)場的環(huán)境，減少高鐵裝配廠房占用面積。

（3）裝配作業(yè)標準化，專業(yè)化的分工更易于保證高鐵的質(zhì)量和性能的穩(wěn)定。

（4）規(guī)范和拉動高鐵生產(chǎn)供應(yīng)鏈的協(xié)同。

（5）建立脈動生產(chǎn)線時采用的新工藝、新裝備和新技術(shù)，能夠促進高鐵裝配技術(shù)的發(fā)展。

3.3 生產(chǎn)線信息系統(tǒng)

脈動生產(chǎn)線技術(shù)應(yīng)用于小批量復雜的高鐵裝配，實現(xiàn)脈動生產(chǎn)線穩(wěn)定、高效運轉(zhuǎn)，除硬件保證外，還需要建立脈動生產(chǎn)線信息系統(tǒng)以提供有效的信息支撐。脈動生產(chǎn)線信息系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和裝配產(chǎn)線管理組成。

3.3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

對高鐵的EBOM、PBOM和MBOM實現(xiàn)數(shù)字化管理，實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、工裝數(shù)據(jù)、檢驗數(shù)據(jù)、相關(guān)技術(shù)文件等所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效管理，以保證各車型和產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源的完整性、唯一性、追溯性。

在高鐵設(shè)計階段和工藝設(shè)計階段，按照脈動裝配的方式和管理思想，采用成組技術(shù)和專業(yè)分工等新的工藝方法和裝配技術(shù)，使生產(chǎn)裝配階段能夠按照脈動裝配的模式進行。

3.3.2 裝配產(chǎn)線管理

高鐵脈動裝配產(chǎn)線按照工位的方式進行管理。每個工位完成一定的裝配工作，該工位工作完成后，高鐵就移動到下一個工位，以此類推直至高鐵裝配完成。高鐵在每個工位作業(yè)的時間相同，該時間通常稱為脈動裝配生產(chǎn)線的“節(jié)拍”。

（1）工序組裝信息查詢

可以查詢獲取以下信息：

a.當前工位車輛的工序施工信息；b.當前工序的BOM；c.當前工序的安裝指導信息，包括PDF格式、動畫格式、視頻格式等；d.當前工序的工裝及工具清單。

（2）工序組裝控制

a.物料報警：安裝人員根據(jù)BOM信息，對配送至當前工位的物料信息進行檢查。若發(fā)現(xiàn)物料品種、數(shù)量或質(zhì)量問題，進行報警。b.求助報警：安裝人員預測到不能在規(guī)定時間內(nèi)完成工作或需要幫助時，進行報警。c.設(shè)備報警：安裝人員發(fā)現(xiàn)工裝設(shè)備故障時，進行報警。d.質(zhì)量報警：工序安裝人員發(fā)現(xiàn)前面工序質(zhì)量問題時，進行報警。e.剩余時間報警：系統(tǒng)可以預先設(shè)置剩余時間報警的時間長度，例如30分鐘。若距離完工時間還剩30分鐘時，系統(tǒng)自動產(chǎn)生報警。提示安裝人員加快安裝進度。f.質(zhì)量檢驗：質(zhì)量檢驗人員對關(guān)鍵工序完工后進行質(zhì)量檢驗。質(zhì)量檢驗合格或整改合格后，質(zhì)量檢驗人員確認放行。g.工序完成：發(fā)送放行信息給機運系統(tǒng)，允許車輛移動進行下道工序。h.報警信息顯示在工位LCD大屏幕上，并根據(jù)報警類型播放相應(yīng)的音樂或提示；同時，報警信息發(fā)送到相關(guān)部門和相關(guān)人員。

（3）工序組裝分析

車間管理人員可以對工序組裝信息進行查詢、統(tǒng)計、分析及報表打印，為科學決策提供依據(jù)。

a.數(shù)據(jù)記錄：自動記錄工序工序安裝人員、質(zhì)量檢驗人員、報警信息（報警工位、報警工序、報警類型、報警名稱、報警開始時間、報警結(jié)束時間等）。b.安裝質(zhì)量追溯：車輛測試或運行過程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，可根據(jù)車輛編號和工序查詢安裝人員、質(zhì)量檢驗人員信息，實現(xiàn)安裝質(zhì)量追溯。c.物料質(zhì)量追溯：車輛測試或運行過程中發(fā)現(xiàn)零部件物料問題，可根據(jù)車輛編號和物料名稱查詢零部件供貨商、批次、質(zhì)檢人員等信息，確認問題來源及受影響的產(chǎn)品批次，實現(xiàn)物料質(zhì)量追溯。d.報警分析：對報警進行分類統(tǒng)計分析，為人員安排、設(shè)備檢修、物料采購提供決策依據(jù)。

4 結(jié)束語

本文在現(xiàn)有高鐵生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上研究了一種新型的數(shù)字化、智能化脈動式高鐵生產(chǎn)線的建設(shè)方式，可作為高鐵制造轉(zhuǎn)型升級的一種新思路和新方式。

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