鐵路預(yù)制構(gòu)件廠全自動流水線技術(shù)應(yīng)用的研究

秦志遠(yuǎn)， 劉進(jìn)選， 張建立

(中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100071)

0 引 言

預(yù)制構(gòu)件是鐵路建設(shè)的最后一道實(shí)體性工序，也是保證鐵路綜合形象的關(guān)鍵程序。近幾年，在科技高速發(fā)展下，鐵路預(yù)制構(gòu)件廠也逐漸實(shí)現(xiàn)了自動化的流水線技術(shù)的應(yīng)用，并且極大地提高了預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)量，保證元件相對應(yīng)的質(zhì)量。

1 全自動流水線技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀綜述

近幾年來，全自動化流水線技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用于社會各領(lǐng)域。其實(shí)，自動化的流水線生產(chǎn)是一種極為高效的生產(chǎn)加工方式。這種加工方式通常是全程無人工參與的，它的生產(chǎn)線是由特定的程序來進(jìn)行控制的，人們可以通過改變程序的設(shè)定以及指令來改變對全自動流水線的控制方向，并且最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)超于人工生產(chǎn)的高質(zhì)量產(chǎn)品。雖然它的應(yīng)用較為廣泛，但是這種生產(chǎn)方式是受領(lǐng)域限制的[1]。農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及服務(wù)業(yè)對它的使用頻率較多，而商業(yè)、金融業(yè)等領(lǐng)域由于行業(yè)的特殊性的限制，應(yīng)用得較少，造成全自動流水線技術(shù)的發(fā)展相對偏向于制造業(yè)。雖然流水線技術(shù)可以幫助企業(yè)極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量，也促使產(chǎn)品的規(guī)格逐漸趨于統(tǒng)一，提升整體綜合性的標(biāo)準(zhǔn)。這會使各個(gè)生產(chǎn)部門不能進(jìn)行有效的生產(chǎn)銜接，從而影響產(chǎn)品生產(chǎn)的效率，在一定程度上也增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，不利于企業(yè)實(shí)力的進(jìn)一步提升。

2 流水線技術(shù)應(yīng)用存在的問題分析

目前階段，雖然全自動流水線技術(shù)逐漸趨于成熟，也被廣泛應(yīng)用于社會各領(lǐng)域。但是，在鐵路預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)過程中，依然存在一些相關(guān)的問題。首先，就是流水線的分支控制問題。預(yù)制構(gòu)件廠的全自動流水線是分區(qū)域的，主要由一個(gè)主流水線和無數(shù)個(gè)輔助分支流水線所組成的。一般情況下，對于主流水線的控制力度是十分緊密的，因?yàn)樗钦麄€(gè)生產(chǎn)體系的骨干。而分支流水線則是服務(wù)于主流水線的，對它們的控制就相對較弱了。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)因?yàn)檩o助分支流水線異常而產(chǎn)生的生產(chǎn)停滯的問題。這也給企業(yè)的生產(chǎn)帶來極為嚴(yán)重的影響，甚至形成經(jīng)濟(jì)損失。另外還存在流水線的擁擠問題，生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時(shí)，在全自動流水線中，控制波段對于產(chǎn)品的處理速度一般是不同的，當(dāng)某控制波段處于低頻率的時(shí)候，全自動流水線對產(chǎn)品的處理速度通常是很慢的，反之，如果某控制波段處于高頻時(shí)，那流水線對產(chǎn)品的處理速度將會加快。這種情況就表明了流水線處于相對擁擠的狀態(tài)，且它的處理速度已經(jīng)達(dá)到瓶頸的狀態(tài)，流水線的吞吐率在逐漸增高。這種情況在一定程度上拉低了預(yù)制構(gòu)件廠的生產(chǎn)效率。只有在流水線中設(shè)定對應(yīng)位置的緩沖器才可以彌補(bǔ)異常過程中的時(shí)間差異和效率差異，實(shí)現(xiàn)更加高效地處理程序。

3 全自動流水線技術(shù)探析

3.1 建立預(yù)制構(gòu)件流水線的生產(chǎn)流程

對于鐵路預(yù)制構(gòu)件廠產(chǎn)品的制造，生產(chǎn)流程是基礎(chǔ)性的設(shè)置。制定時(shí)需要考慮各個(gè)工位的功能特性以及相關(guān)聯(lián)系，還需要將相關(guān)的工序設(shè)置排列在固定的工位之上，以滿足流水線生產(chǎn)的需要。可以先建立一個(gè)流水線的執(zhí)行邏輯。執(zhí)行邏輯主要是對流程的執(zhí)行進(jìn)行監(jiān)管，一旦流程在執(zhí)行的過程中出現(xiàn)異常，執(zhí)行邏輯接管流水線的控制，立即停止生產(chǎn)運(yùn)行。因此，可以將6個(gè)邏輯單元連接成一整個(gè)執(zhí)行邏輯，并將其實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。為了提高生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，并同時(shí)保證預(yù)制構(gòu)件廠的投入成本，需要建立基礎(chǔ)性的生產(chǎn)流程[2]。主要以材料的多角度運(yùn)輸、流水線的運(yùn)轉(zhuǎn)、模具的使用與管理、產(chǎn)品的產(chǎn)出與審核、預(yù)埋件等工作項(xiàng)目為主要的流程內(nèi)容，具體如圖1所示。

通過圖1可以了解到，預(yù)制構(gòu)件廠流水線的基礎(chǔ)性生產(chǎn)流程。依照這個(gè)流程，進(jìn)行循環(huán)性的生產(chǎn)、加工。隨后，需要建立更高層級的生產(chǎn)流程。先將預(yù)制構(gòu)件制造材料的澆筑過程進(jìn)行簡化，使操作人員可以更快地完成前期工作，大幅度地減少勞動力的投入利用。將生產(chǎn)車間與流水線進(jìn)行整合，完成之后，將新的流程納入生產(chǎn)線的管理之中，這樣可以極大地提升生產(chǎn)的效率與質(zhì)量。預(yù)制流水線流程的清晰也使企業(yè)可以加快預(yù)埋件、模型修改的速度，更好地安排后續(xù)的工作，增加布局的效率，加快作業(yè)。

圖1 流水點(diǎn)工作內(nèi)容流程圖

3.2 完善全自動流水線的布置結(jié)構(gòu)

一般情況下，生產(chǎn)線的輸送輥道架是有一定的頻段標(biāo)準(zhǔn)的。通常是在流水線上加裝直立式微震臺、雙層加工機(jī)、打磨機(jī)、二次修復(fù)室、澆筑車以及塑模車等全自動生產(chǎn)設(shè)備[3]。這些設(shè)備同時(shí)需要和電氣液壓器、平衡控制程序相互配合，最終形成流水線的基礎(chǔ)布置。隨后，采用PLC可編程及變頻控制技術(shù)，在流水線生產(chǎn)的過程中，設(shè)定各種形式以及工況的作業(yè)結(jié)構(gòu)，以此來提升對應(yīng)的作業(yè)工序銜接生產(chǎn)效率。完成之后，需要建立滿足流水線運(yùn)營程序的執(zhí)行控制模型。模型中需要加一個(gè)信號源。信號源的連接數(shù)值見表1。

表1 信號源連接數(shù)據(jù)表

以上表1所示為信號源相對應(yīng)的連接數(shù)值，依照以上數(shù)值，在程序中進(jìn)行設(shè)置。依照這個(gè)模型建立流水線生產(chǎn)的運(yùn)行順序。這里值得注意的是，在建立流程時(shí)，必須要考慮流水線生產(chǎn)的運(yùn)行順序，否則將會造成流程的誤差，最終產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。隨后，設(shè)置流水線生產(chǎn)的一般形式結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 全自動流水線一般形式結(jié)構(gòu)

依照圖2中的結(jié)構(gòu)流程，制定自動化流水線的二級執(zhí)行流程。然后，將布置結(jié)構(gòu)的范圍擴(kuò)展至整個(gè)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠，形成更加細(xì)致的全自動流水線的布置結(jié)構(gòu)。

3.3 形成流水線的預(yù)制構(gòu)件平衡處理應(yīng)用

在完成全自動流水線的布置結(jié)構(gòu)的建立之后，接下來，利用DSP的微指令技術(shù)來實(shí)現(xiàn)全自動流水線技術(shù)平衡應(yīng)用。先在流水線的執(zhí)行邏輯中設(shè)定觸發(fā)數(shù)值。這個(gè)觸發(fā)數(shù)值是對全自動流水線異常情況的感知數(shù)值。一旦流水線在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件的過程中發(fā)生異?；蛘咂渌麊栴}，達(dá)到觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，則會引發(fā)程序的示警。然后，利用DSP技術(shù)在全自動流水線程序中添加總控制指令，并構(gòu)建一個(gè)具體的控制結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 流水線總控制指令結(jié)構(gòu)圖

依照圖3所示流程，構(gòu)建具有總控制力的平衡應(yīng)用指令，設(shè)定在流水線的執(zhí)行程序之中。接下來，調(diào)整微指令中的平衡指數(shù)，使之滿足流水線的運(yùn)行速度，將整個(gè)流水線的運(yùn)行結(jié)構(gòu)、執(zhí)行結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來,如圖4所示。

圖4 流水線關(guān)聯(lián)示意圖

通過圖4可以了解到流水線的總控制關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)關(guān)系，依照以上結(jié)構(gòu)，調(diào)整具體的平衡程序，最終實(shí)現(xiàn)全自動流水線的預(yù)制構(gòu)件的平衡處理應(yīng)用。

4 結(jié)束語

綜上所述，便是對預(yù)制構(gòu)件自動化流水線技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)。通過調(diào)整，使預(yù)制構(gòu)件廠的整體生產(chǎn)量有了顯著地提升，并且很大程度地降低了生產(chǎn)成本，提高了預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量。隨之此項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，也使得我國鐵路建設(shè)邁入一個(gè)新的臺階。