脈動式機車組裝生產線探討

程偉

摘? 要： 本文介紹了脈動式組裝生產線在航空業的應用和推廣，探討將機車組裝從“人動車不動”的工位節拍生產模式，調整為脈動式機車組裝生產線的可行性。

關鍵詞： 組裝;脈動;工位;節拍

一、航空業脈動式組裝線簡介

飛機組裝脈動生產線是介于固定站位裝配與連續移動裝配之間的一種裝配生產線形式，其典型特征是產品移動時不進行裝配作業，裝配作業進行時產品不移動。因為這種生產線上不同工作區內的飛機都是按照統一的時間間隔完成工作后，移動到下一個工作區的，很像是人類血液的脈動，故而得名。最初由波音公司于2000年在阿帕奇直升機的制造中應用了脈動式組裝線，2006年建成波音717的連續移動式組裝配線。后來又在波音737的組裝中應用，并且有了大量的經驗總結和報道。

飛機組裝脈動生產線，改變了傳統飛機裝配模式，借鑒了汽車工業先進高效的流水線作業方式，使飛機以固有的節拍移動，操作人員則在固定區域進行裝配作業。通過對現有生產資源的合理規劃和整合，它可以有效地提高飛機組裝裝配效率、改善產品裝配質量，并能降低工人勞動強度、改善裝配現場操作環境，實現飛機低成本、高質量和快速響應制造。目前組裝脈動式生產線已經成為航空業組裝的主要作業方式。以美國洛馬公司為例，其生產的最新一代F35戰斗機采用脈動組裝線生產，在2018年生產了91架F35戰斗機，相對2017年產量提升了40%，同時計劃2019年產量再次提升40%。

二、機車組裝工位制節拍化生產模式簡介

中車集團大力推行精益制造思想，在作業中鼓勵各公司按照工位制節拍化組織生產。工位制節拍化生產是以豐田拉動式生產為指導，以保證生產節拍為目標，通過運用精益生產的工具方法，達到提高效率、提升品質、穩定作業、有序生產的管理效果，具體含義是指以工位為作業組織單元，按照節拍化均衡生產的方式，以流水式作業組織生產。

廣機公司組裝車間機共有10個組裝臺位分步在廠房南北兩側分布，南北側2側各5個臺位東西向依次排開。每個臺位采用4個支撐墩支撐機車車體，機車所有車上作業工作固定在臺位上完成，臺位布局示意見圖1。因業務調整，南1臺位用于和諧機車C6修專用臺位，南2臺位用作和諧機車C6修管排組裝、物料緩存區，其余8個臺位用于C5修組裝作業。

廣機公司結合精益生產思想，根據現場生產的實際狀況，設計了工位節拍，在現場推行“人動車不動”工位節拍化生產，并組織進行物料配送。該生產模式下，機車車體從機車總成工位進入組裝車間，先進行變壓器組裝臺位安裝變壓器（如有），然后進入組裝臺位固定不動，作業人員、物料配送、生產管理以臺位為核心不斷流轉。通過工位節拍劃分，拉動上工序不斷推進。相比于傳統的多臺位固定式站位組裝生產模式，由于采用了精益生產拉動式管理理念，在生產資源配置上，以更少的人員、工藝裝備實現了更高的產出。同時，由于劃分了工位節拍化，工位交接時有質量卡控，通過產品組裝過程質量的控制保證了產品的終端質量。但采用“人動車不動”工位節拍化生產模式，先對與產品流動的連續流水線來說，現場管理仍然存在以下困難：

1、目視化程度低

精益生產要求每個工位的生產六要素信息等各項表單均在在現場展示，由于固定式站位區域有限，無法將各工位的表單分開展示，不能第一時間找到需要的信息。

2、工藝裝備配置難

由于工位作業人員作業區域不固定，工裝工具不能在工位旁邊定置，只能集中定置在班組休息區。每天作業時，作業人員需浪費時間取用工具。其次，工藝裝備不能按照作業內容而是按照人員配置，增加了工藝裝備的支出。采用自動化、智能化工藝裝備時，不能每個臺位配置，需帶著裝備從定置區到各臺位作業。

3、物流配送困難

物流配送需根據每天作業內容，將每個工位的物料配送到各個臺位，物流配送路線每天都在變化。

三、脈動式機車組裝線的構建

國外的經驗證明，在飛機等復雜裝備的生產中，采用移動式（或脈動式）裝配線是毋庸置疑的。但是從理論上說，傳統的大規模生產過細分工的裝配線是不適合復雜裝備生產的。解決這一矛盾的主要方法是：采用精益制造原則和方法;將裝配作業均衡地分解到適當規模的不多的幾個站位上完成;采用柔性化和大規模定制生產方式和生產設備。這種生產模式一方面貼合組裝車間實行的工位節拍化生產要求，另一方面又可實現“車流人不流”生產模式，便于降低現場管理難度，提高現場目視化率和標準化作業率，實現高效生產。

脈動式組裝線同樣是按照工位節拍化運行，在構建脈動線前，首先應設計工位節拍。工位節拍的設計應在滿足客戶需求的基礎上，并考慮實際生產能力。以和諧機車C5修的組裝作業為例，機車從組裝到落車，物料齊全的情況下，組裝周期為3天。廣機公司組裝車間有10個工作臺位，可搭建3條脈動線，每天最多組裝完成3臺車，遠遠超出廣機公司年度250臺車的生產任務需求。同時考慮10個臺位在廠房南北兩側東西向布置，機車應在一側東西向移動，因此構建一條3工位的脈動線即可滿足生產任務需求，另一側5個臺位用于異常時臨時存車。

下面以組裝廠房南側3個臺位為例，簡述脈動線的運作與管理。

3.1 脈動式機車組裝生產線的運作流程：

機車空車體進入組裝廠房的工作流程如下：

機車總成臺位→變壓器安裝臺位（如有）→南3臺位→南4臺位→南5臺位→機車總成工位落車

機車在南3臺位完成組裝工位1作業內容，在南4臺位完成組裝工位2作業內容，在南5臺位完成組裝工位3作業內容。

其中車體安裝變壓器、進入南3臺位、從南5臺位到機車總成工位落車使用天車吊運。車體在工位間的移動，可以采用地面敷設軌道配合工藝轉向架方式或采用2臺萬向輪式液壓升降車配合2個整體支撐墩方式。在機車脈動式組裝先運行初期，可采用天車吊運的形式轉運車體，進行脈動式組裝線的驗證。

3.2 脈動式機車組裝生產線的管理

3.2.1脈動線上工藝管理

脈動式機車組裝生產線節拍進行劃分，節拍設計的基本原則如下：

1、各作業人員作業每個工位的作業時間不超過7小時（有效作業時間）;

2、同工種作業盡量集中在一個工位并按照標準作業規范進行作業;

3、不同工種作業應盡量避免交叉作業，減少作業間的相互干擾。

工藝技術人員在完成節拍設計后，需根據實際運行情況，不斷優化節拍設計，完善標準作業指導書，提高工位生產均衡性和節拍兌現率。

3.2.2脈動線上人員管理

車間作業人員的管理應確保脈動線作業人員基本固定，并能上能下。首先脈動線人員應為多能工，確保每個人的工作時間飽滿、作業均衡;其次脈動線人員采用競爭上崗機制，每個考評周期強制淘汰末位員工，由具有多能工資質的非脈動線人員補充;非脈動線人員在其它臺位完成小批量車型或新車試制。

3.2.3脈動線上工藝裝備管理

機車在工位間流動，每個工位所需的工藝裝備可明確定置在工位。按照員工作業內容配置齊全作業工具，并定置在多功能工具箱中。多功能工具箱采用智能管理，與作業內容綁定，只有接到生產派活的作業人員才可刷卡取用。由于作業內容的區域固定，可在工位配置各種輔助設備或者智能設備，保證關鍵特殊工序的作業質量。

3.2.4脈動線上物料配送

機車在工位間流動，每個工位所需的小部件物料可采用齊套化配送工裝按照時間需求定點定時配送，避免員工各地取用物料，減小時間浪費。大部件采用AGV小車按時間需求定點定時配送，天車只需配合起吊安裝，避免的天車長距離轉運物料造成等待浪費和降低吊運風險。

3.2.5脈動線上質量管控

機車在工位間流動，工位間的轉序需有上工位長提交完工清單機車方可轉運，否則提請質量、技術部門介入判斷是否轉運，如不能轉運應將機車吊運至備用臺位。重要節點和關鍵特殊工序要設置專檢項點或配置專檢工具，如HXD1型（深度國產化）機車的二系簧座到法蘭組件距離的專用測量工具，確保本工位作業質量可靠且可控。

四、總結

廣機公司目前推行的“人動車不動”工位節拍化生產模式，相比傳統固定式站位式組裝生產線，在裝配效率、裝配質量、管理效率均有了較大提高。但是相對于“車動人不動”的工位節拍化生產模式，在三現方面做得不夠好。通過航空業的脈動式組裝生產線，給我們做的榜樣和啟發，結合廣機公司目前的工位節拍化生產實際情況，本文對構建脈動式機車組裝線提出了一個簡單的方案，可顯見的減少了等待天車、人員在走動、尋找物料的浪費和勞動強度的降低，同時通過智能設備的應用，可有效提高機車產品的可靠性和可追溯性。

參考文獻：

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4、《精益管理指導：中國廣告貼裝備“智”造的管理基石》劉化龍 奚國華主編——北京：清華大學出版社，2017版ISBN 978-7-302-45976-7