基于IE理論的城鐵車總裝配工藝優(yōu)化

徐博雅，孫 麗，權(quán)亞莉，朱 帥

(1.大連交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116028;2.中國(guó)北車集團(tuán) 長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司，吉林長(zhǎng)春130062)*

0 引言

隨著鐵路運(yùn)輸高速重載的跨越式發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)軌道交通裝備制造業(yè)發(fā)展迅猛，國(guó)內(nèi)外對(duì)于城鐵車的需求不斷增加［1］.某公司由于各裝配車間資源配置不一致、承攬項(xiàng)目繁多、生產(chǎn)節(jié)拍不統(tǒng)一等因素，導(dǎo)致了車間出現(xiàn)工藝準(zhǔn)備工作量大、生產(chǎn)組織難度大、制造資源不能得到有效利用的現(xiàn)狀.本文將工藝程序分析應(yīng)用于城鐵車總裝配中，從而可以有效的解決以上問(wèn)題.

工藝程序分析［2］是在著手對(duì)某一工作系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究和改進(jìn)之前，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)全過(guò)程所進(jìn)行的概略分析.通常以生產(chǎn)或工作的全過(guò)程為研究對(duì)象，把工藝劃分為加工和檢查兩種狀態(tài)加以分析記錄，并運(yùn)用5W1H提問(wèn)技術(shù)和ECRS四大原則對(duì)現(xiàn)行的城鐵車總裝配工藝進(jìn)行改進(jìn).

1 城鐵車總裝配工藝現(xiàn)狀

某公司城鐵車裝配車間整體是由固定裝配臺(tái)位、出車線、調(diào)試間組成.出車線上布置進(jìn)車臺(tái)位、編組臺(tái)位、落車臺(tái)位及稱重臺(tái)位，調(diào)試間內(nèi)有淋雨臺(tái)位.主要生產(chǎn)的城鐵車按材料分為不銹鋼車和鋁合金車，按車型主要分為A型車和B型車.不同材料以及車型的城鐵車從工藝角度分析，在車間布局、工裝設(shè)備、工藝流程、工具及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等方面均無(wú)太大差異.但隨著城鐵車項(xiàng)目的增多，在生產(chǎn)方面公司正面臨著如何有效利用現(xiàn)有資源條件、合理安排搬運(yùn)路線、提高生產(chǎn)效率等任務(wù).

在對(duì)城鐵車裝配現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)調(diào)研觀察基礎(chǔ)上，運(yùn)用工藝程序分析的記錄符號(hào)繪制城鐵車總裝配的現(xiàn)行工藝流程，如圖1所示.

圖1 城鐵車輛總裝配工藝程序圖

2 城鐵車總裝配工藝存在的問(wèn)題

根據(jù)城鐵車總裝配的生產(chǎn)現(xiàn)狀，運(yùn)用5W1H［3］提問(wèn)技術(shù)分別從操作、檢查等方面逐步進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題:

2.1 工序名稱不規(guī)范

將18個(gè)城鐵車項(xiàng)目工藝流程圖上的工序名稱按照車頂、車端、車內(nèi)、車下、司機(jī)室、整車這6個(gè)區(qū)域進(jìn)行劃分整理，最后得到502個(gè)工序稱號(hào).從設(shè)計(jì)角度分析，通常存在多個(gè)工序名稱表示同一個(gè)工序內(nèi)容的情況.如地板布舒展、地板布粘接、地板布焊接均表示的是地板布鋪裝，門口立罩板安裝、側(cè)門立罩板、側(cè)墻立罩板均表示的是立罩板安裝.從工藝角度分析，同一個(gè)工序名稱所包含的工序內(nèi)容較多.如車內(nèi)客室安裝包含了立罩板安裝、擋風(fēng)板安裝及側(cè)頂板安裝三個(gè)工序內(nèi)容.工序名稱叫法的多樣性導(dǎo)致了個(gè)數(shù)上的不必要增多，同時(shí)也令工藝人員的管理工作復(fù)雜化，對(duì)工藝設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)過(guò)程中的物料配送等方面也都產(chǎn)生了很大影響.

2.2 部分工裝設(shè)備不符合生產(chǎn)要求

(1)部分工裝設(shè)備數(shù)量不夠 例如上體稱重，目前所有裝配車間只有一臺(tái)四點(diǎn)稱重設(shè)備.當(dāng)某個(gè)裝配車間的車輛需要進(jìn)行上體稱重時(shí)，需要將設(shè)備從別處搬運(yùn)過(guò)來(lái)，很不利于各車間生產(chǎn)組織及設(shè)備的管理.而且稱重設(shè)備的重量較沉，在各車間移動(dòng)過(guò)程中搬運(yùn)方式的不恰當(dāng)或人為因素極易使其產(chǎn)生損壞，從而減小設(shè)備的使用壽命，并在操作過(guò)程中產(chǎn)生測(cè)量誤差;

(2)部分工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理 例如車窗安裝，裝配時(shí)需要的工裝有電動(dòng)升降車、玻璃存放車.首先用玻璃存放車將車窗推至所需裝配臺(tái)位后，工人將玻璃搬到電動(dòng)升降車上，然后進(jìn)行前期的安裝準(zhǔn)備工作，最后開(kāi)始進(jìn)行車窗的安裝.在利用電動(dòng)升降車進(jìn)行安裝的過(guò)程中，由于此工裝的前部有圍欄，雖然保證了工人的安全，但在操作上卻造成了一定障礙.同樣在作業(yè)走臺(tái)一側(cè)進(jìn)行車窗安裝時(shí)，走臺(tái)圍欄高于窗口下平面35 mm，造成工人將窗放置到窗框過(guò)程時(shí)安裝非常不方便.

2.3 裝配現(xiàn)場(chǎng)布局不合理

裝配車間為了便于各工序作業(yè)的順利進(jìn)行而安裝了作業(yè)走臺(tái).但在車頂空調(diào)安裝時(shí)，由于中間的低作業(yè)走臺(tái)(見(jiàn)圖2)高度有限，工人在車頂作業(yè)過(guò)程中車的四周沒(méi)有相關(guān)防護(hù)措施如圖3所示，給工人的安全問(wèn)題帶來(lái)很大隱患.原車間設(shè)計(jì)的想法是當(dāng)在車間中部裝配臺(tái)位上的工人要進(jìn)行車頂作業(yè)時(shí)，將待裝配的車廂吊至到兩側(cè)裝配臺(tái)位安裝，這樣工人可以借助高走臺(tái)來(lái)上到車頂進(jìn)行作業(yè).但在實(shí)際操作過(guò)程中這樣做很浪費(fèi)時(shí)間，而且不能保證高走臺(tái)區(qū)域的裝配臺(tái)位是空閑的.同時(shí)車廂在吊運(yùn)過(guò)程中很危險(xiǎn)，操作起來(lái)需要很精準(zhǔn).因此，工人在進(jìn)行車頂作業(yè)時(shí)身上會(huì)綁有安全繩且安全繩上有鉤子，可以在安裝過(guò)程中將鉤子與車頂安全繩掛座連接以確保工人的安全.但由于繩子的長(zhǎng)度有限，有時(shí)會(huì)限制工人的操作.況且由于各城鐵車項(xiàng)目的車頂結(jié)構(gòu)不同，有時(shí)未必會(huì)找到合適掛鉤的地方.

圖2 中間低作業(yè)走臺(tái)示意圖

圖3 車頂作業(yè)示意圖

3 城鐵車總裝配工藝的改善

針對(duì)城鐵車存在的以上問(wèn)題，運(yùn)用ECRS［4］(取消、合并、重排、簡(jiǎn)化)四大原則對(duì)當(dāng)前總裝配工藝進(jìn)行改善.

3.1 工序名稱標(biāo)準(zhǔn)化

通過(guò)工藝術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施，用科學(xué)合理的術(shù)語(yǔ)代替不合理的或者含義相同的多種術(shù)語(yǔ)，以統(tǒng)一概念，統(tǒng)一名稱［5］在制定標(biāo)準(zhǔn)化原則時(shí)建議對(duì)于不規(guī)范的工序名稱進(jìn)行刪減、對(duì)于名稱不同但工序內(nèi)容相同的稱號(hào)進(jìn)行合并、對(duì)于包含內(nèi)容較多的工序名稱進(jìn)行拆分具體化、對(duì)于表達(dá)不準(zhǔn)確的工序名稱進(jìn)行修改.這樣使用規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化后的工序名稱可以準(zhǔn)確無(wú)誤地傳遞執(zhí)行內(nèi)容和工藝要求，對(duì)簡(jiǎn)化工藝管理起到重要作用.

3.2 完善工裝設(shè)備

(1)增加設(shè)備數(shù)量

每個(gè)裝配車間都配置上體稱重設(shè)備，這樣在使用時(shí)各自車間互不影響.同時(shí)由于減少了搬運(yùn)的次數(shù)，進(jìn)而減少了人力及時(shí)間，使用壽命也得以延長(zhǎng).并且，由于各車間都有一套設(shè)備，這在設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)等方面給相關(guān)部門在管理程度上帶來(lái)了很多便利.若在只能增加一套設(shè)備的請(qǐng)況下，從就近原則考慮建議距離較近的裝配車間可以共用一臺(tái).

(2)改變現(xiàn)有工裝結(jié)構(gòu)

將電動(dòng)升降車前部欄桿改造成可調(diào)節(jié)其高度，這樣既保證了工人安裝過(guò)程中的安全問(wèn)題，又對(duì)專業(yè)操作不產(chǎn)生影響.或者建議車間管理人員將車輛與作業(yè)走臺(tái)接觸處的圍欄拆除，以此減小阻礙影響.

(3)增設(shè)先進(jìn)機(jī)械設(shè)備

使用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備既可以保證車窗安裝的裝配質(zhì)量，又可以在搬運(yùn)過(guò)程中節(jié)省了人力的消耗，車窗也因此不會(huì)出現(xiàn)人為安裝破損的現(xiàn)象.

3.3 重排車輛組裝階段工序

由于車輛組裝當(dāng)前涉及到的大型工裝較多、物料太多，容易造成混亂.計(jì)劃將車輛組裝分成兩個(gè)階段來(lái)完成，分別是車輛預(yù)組、車輛總組.按照將部分需要大型工裝的工序放在預(yù)組、提高車頂防護(hù)裝置利用率、便于物料運(yùn)送的原則將預(yù)組階段的工序按區(qū)域劃分，整理所含工序內(nèi)容如表1所示.剩下的其他工序則安排在車輛總組階段中，總組階段裝配工序的工作量應(yīng)是預(yù)組階段工作量的兩倍.

表1 預(yù)組階段工序內(nèi)容

4 效果

(1)減少了工序名稱個(gè)數(shù)

從原始的502個(gè)工序名稱減少到改進(jìn)后的118個(gè).由表2可知，車頂、車端、車內(nèi)、車下、司機(jī)室、整車這6個(gè)區(qū)域的工序名稱叫法均有所減少.規(guī)范后的工序名稱表達(dá)更準(zhǔn)確、合理，增強(qiáng)了工藝與設(shè)計(jì)部門工作的協(xié)調(diào)性.

表2 工序名稱標(biāo)準(zhǔn)化前后個(gè)數(shù)對(duì)比 個(gè)

(2)提高了大型工裝利用率

優(yōu)化后的裝配流程將車輛組裝劃分為兩個(gè)階段，將27種大型工裝設(shè)備分別按照工序的使用情況在預(yù)組裝配階段擺放15種，總組裝配階段擺放12種，而預(yù)組階段的裝配時(shí)間僅占總裝配時(shí)間的1/3，由此可見(jiàn)大型工裝的利用率在預(yù)組階段有明顯提高.

(3)縮短了裝配周期

由于減少了大型工裝在裝配車間搬運(yùn)的時(shí)間，改善后一組城鐵車的裝配周期從原來(lái)的26天減少到24天，時(shí)間節(jié)省了2天，效率提高了7.69%，生產(chǎn)能力的提高則部分緩解了車間生產(chǎn)壓力.

(4)減少了工人數(shù)量

改進(jìn)前，車窗安裝這一工序需要4個(gè)人，通過(guò)增設(shè)先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，改進(jìn)后減少到只需1人就可完成，同時(shí)由于借助設(shè)備的輔助作用減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而提高了作業(yè)效率.

本文通過(guò)運(yùn)用工藝程序分析技術(shù)對(duì)城鐵車的裝配流程進(jìn)行分析和改進(jìn)，達(dá)到了提高生產(chǎn)效率、提高裝配質(zhì)量、提高工裝利用率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等目的，提高了車輛裝配的生產(chǎn)能力.

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