GIS產品精益工位化裝配工藝分析

申健 牛劍春 許思佳

摘 要：GIS國外廠家目前對產品裝配工藝的研究較多，目前已經形成合理的工位布局和工位器具配合。國內廠商由于產能較大，受場地限制，多未形成工位化布局，面對日趨增加的成本壓力，提高產品質量及生產效率勢在必行。因此，本文研究了傳統工位的精益化裝配工藝，設計出綜合型裝配裝置，初步形成了精益工位，使生產節拍、產品質量均得到監督控制，節約了裝配場地，提高了生產效率及產品質量。

關鍵詞：GIS;精益工位化;綜合型裝置

中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）22-0069-03

Analysis of Lean Workplace Assembly Technology for GIS Products

SHEN Jian NIU Jianchun XU Sijia

Abstract： GIS foreign manufacturers currently have a lot of research on product assembly process， and have formed a reasonable work space layout and station equipment cooperation. Due to the large production capacity， domestic manufacturers are limited by the site， and many have not formed a station layout. In the face of increasing cost pressures， it is imperative to improve product quality and production efficiency. Therefore， this paper studied the lean assembly process of traditional workstations， designed a comprehensive assembly device， and initially formed a lean station， which enabled the production cycle and product quality to be supervised and controlled， saving assembly space， improving production efficiency and product quality.

Keywords： GIS;lean station;integrated device

現階段，GIS國外生產廠家主要有ABB、東芝、三菱、日立、西門子和阿爾斯通等，國內生產廠家有西開、新東北電氣和泰開等。GIS產品生產環境要求較高，各間隔裝配差異化，各工序生產周期較長，加上裝配過程需要調整，導致目前產品生產過程普遍采用人工生產[1]。國外廠家如ABB、西門子、阿爾斯通等對產品裝配工藝研究較多，目前已經形成自己的生產流程，通過合理的工位布局及工位器具的配合，裝配效率和裝配質量得到了極大的保障。但是，國內廠商產能較大，受場地等因素限制，多未形成工位化布局，仍采用粗放式生產模式，此狀況急需改變，以滿足日趨增加的成本壓力，提高產品質量及生產效率。

工位是生產過程最基本的生產單元，要在工位上安排人員、設備、原料和工具進行生產裝配。同時，要根據裝配項目布置工位現場，安排工作成員和人數[2]。工位現場由工具及工具料架、零件及零件料架、工作設備、電源插口、水杯架等組成。隨著工業化的發展，工位的作用越來越凸現，成為工業生產線的基本生產單元。而精益工位是精益生產的基本理念，在正常生產環境下，下游活動將其需求傳給上游活動。例如，裝配工位將其需求傳給物料輸送部門。這個原則同時也適用于精益工位，作業員在需要時準時獲得零件和裝配工具。初看起來，精益工位同傳統工位類似，實際上它們完全不同。例如，精益工位要求動作浪費減到最少，它包括在裝配一個產品時任何不必要的時間和作業。過度扭曲、不舒適的拿取、不必要的走動，都屬于動作浪費。

在傳統生產過程中，大多數工位都被設計成方便物料運送者，而不是增加價值的作業員。精益工位注重那些對作業員而言關鍵的問題，如安全、人體工效、容易獲取零件和快速找到工具等。精益工位會將裝配所需的所有物料放在作業員的手邊。作業員甚至不用看就可以拿取工具和零件。精益工位必須以節拍時間為中心。最精益的工位可以適應變化的任務，可以很快地被重組，可以通過不受限制的重新布置來獲得最大的靈活性。

1 GIS產品裝配工藝

1.1 裝配單元劃分

GIS產品主要由斷路器單元、電流互感器單元、隔離接地單元和母線單元等組成。目前，800kV GIS各單元均為獨立生產制造后現場組合安裝。

1.2 裝配工藝方法

一是零部件清洗前檢查，主要為了保證零部件外觀質量良好，如密封面無磕碰劃傷、鍍銀面無腐蝕起泡、導體屏蔽表面無金屬絲殘留等，確保零部件滿足清洗后的使用要求，避免不合格零部件流入清洗工序而導致返工。二是零部件清洗，主要是為了保證零件的潔凈度，確保零部件表面、內腔、內孔油脂和雜質清除干凈，使裝配時的組件無水、無塵、無油，裝配過程無異物殘留，目前主要通過人工有機溶劑清洗及超聲波清洗兩種方式清除油污等雜質。三是裝配，通過工位器具。按照特殊裝配工藝過程，將零部件通過螺栓、鉚壓等方式組裝起來，形成裝配獨立分裝單元，最后再總裝到筒體內部，形成獨立裝配單元。四是調整及檢測，各裝配單元組裝后，要對產品裝配后的狀態進行檢測，設置調整工位，對裝配組件進行調整，如隔離開關對中狀態確認，使用對中工裝調整后，檢具檢測對中，測量其運動扭矩值。五是總裝形成封閉氣室單元，充入SF6氣體，進行機械特性試驗、氣密性試驗、微水測量、電性能試驗后，完成出廠外觀檢查，包裝形成運輸單元。

2 GIS精益工位化裝配

2.1 主要設計原則

根據GIS個性化、小批量、高精度等生產特點，精益裝配工位應按照零部件配餐管理、裝配內容及生產節拍來制定，一般綜合采用直線形、樹形和環形等布置方式。要明確產量，結合生產場地布置方式，核算生產節拍，從自動化或半自動化裝配流程方式入手，考慮零部件配餐管理、物流轉運、零部件布置、裝配平臺及工器具裝置、組件轉運和總裝調試等環節，結合各工序生產節拍，合理布置匹配關系。

2.2 800kV隔離接地開關精益工位化裝配

2.2.1 零部件數量管理。根據裝配結構，對分裝單元零部件進行統計梳理，按照裝配單元通過線棒材料拼裝的零部件轉運小車，較大的零部件直接擺放在線棒車上，小零部件通過定置刻槽零部件塑料模板，清洗后放置在塑料模板上，烘干間烘干后，整體轉運到裝配工位;對于不需要清洗的零部件，直接通過線棒車轉運到裝配工位;對于標準件通過線邊存放的方式，放置在裝配工位旁，隨用隨取。

2.2.2 裝配綜合型裝置。根據裝配工藝節拍及產品裝配特點，該綜合型裝置可以實現隔離開關動端裝配、靜端裝配、接地開關傳動裝配、總裝裝配和對中調試檢測，總裝后通過裝置小車實現轉運，同時開展機械試驗，進行電性能試驗對接，試驗后轉運至包裝，全過程使用。其間通過電動翻轉、電動調節對接，減少裝配人員反復吊裝環節，提高對中精度及效率，保證產品裝配質量。如圖1所示，本裝置由8部分組成，項1～項7均與支撐底架連接固定。

項1筒體支撐小車可單獨使用，通過筒體側面螺紋孔固定筒體，隨筒體一起清洗、烘干后轉運;與支撐底架對接后，使用底架處可調支撐將小車上部精確定位，并升至合適高度，小車下部輪架退出;支撐底架處筒體支撐可移動筒體沿[Y]軸、[Z]軸方向移動，便于筒體與動靜端對接裝配。筒體小車及調整裝置如圖2所示。

項2動端支撐與支撐底架使用導軌連接，使用柔性吊將動端盆式絕緣子吊至動端支撐上端，與其緊固連接，再裝配動端觸座，裝配完成后，可90°翻轉后與[X]軸平行，沿導軌移動項2動端支撐完成動端裝配、靜端和接地傳動對中及與筒體的對接，動端支撐可360°旋轉。

項3靜端支撐與支撐底架使用導軌連接，使用柔性吊將靜端盆式絕緣子吊至靜端支撐上端，與其緊固連接，再裝配靜端其余零部件，裝配完成后，可90°翻轉后與[X]軸平行，沿導軌移動項3靜端支撐完成靜端裝配、動端對中及與筒體的對接，靜端支撐可沿[Y]軸、[Z]軸方向位移，可360°旋轉。

項4接地傳動支撐與支撐底架使用導軌連接，可沿[X]軸、[Y]軸、[Z]軸方向位移，移動項4與項5接地裝配平臺上的接地裝配對接，然后沿導軌移動項4與動端對中，與筒體對接。

項5接地裝配平臺與支撐底架使用導軌連接，可沿[X]軸方向位移，接地裝配分裝工作在該平臺上完成;項6動端觸座裝配平臺與支撐底架使用螺栓連接，平臺上有定位裝置，便于動端觸座分裝配及與動觸頭裝配連接;項7腳踏平臺一端放置在支撐底架上，另一端懸空，靠項6支撐，動端觸座與動端盆子裝配時，可沿[Y]軸方向將項7抽出，裝配人員站在項7上部開展作業，用完歸位，不影響項2移動。

隔離開關全部裝配完成后，調低底架處筒體支撐，將隔離開關整體沿[X]軸方向旋轉90°至產品實際運行姿態，再調高底架筒體支撐至小車上部支架處，松開動靜端支撐與產品之間的連接，將小車下部輪架推入，調節筒體支撐緩慢落到輪架上，使用筒體支撐小車將隔離開關整體推出支撐底架，裝配完成。

3 結論

通過GIS精益工位化裝配工藝布局及實施，每個小工序節拍均得到控制，避免了大工序控制節拍偏差較大的情況，提高了裝配效率，減少裝配過程中的搬運、轉運環節，降低了勞動強度，節省了裝配場地，大大降低了生產制造成本。

參考文獻：

[1]王保剛，申健.GIS產品自動化裝配工藝淺談[J].河南科技，2013（15）：90-91.

[2]杰弗里.裝配自動化與產品設計[M].北京：機械工業出版社，2009.