城軌車輛鉤緩裝置組裝流水線設計探討

姜 孝 瑜,肖 明 輝,宋 志 強

(中車青島四方車輛研究所有限公司 鉤緩事業部，山東 青島 266111)

實施流水線組裝產品的一大特點就是批量較大，品種單一，對于城軌車輛鉤緩產品，由于其品種多，交期短，批量小，實現流水線組裝較為困難。本文通過對城軌車輛鉤緩裝置的模塊分析，探討鉤緩裝置在小批量、多品種模式下實現流水線組裝的工藝方法，為動車、高鐵類似鉤緩產品實現現代化的批量組裝方式提供一種可行的思路。

1 城軌車輛鉤緩裝置模塊分析

城軌車輛鉤緩裝置雖然品種多，但有其共同點，即均由各種成熟模塊組合而成，主要包括連掛系統、電氣連接器、壓潰緩沖裝置、安裝吊掛系統和過載保護裝置。

(1) 連掛系統。采用330型密接式城軌車輛機械鉤頭，集成機械連掛和風路連通的功能，手動(或自動)進行解鉤操作，并能夠進行連掛反饋，保證列車之間機械、電路和氣路的可靠連接和分解。

(2) 電氣連接器。是全自動鉤緩裝置中執行列車之間電路自動連通和分解的功能模塊，通過機械車鉤的自動連掛和解鉤實現兩列車電氣線路的自動連掛和分離。

(3) 壓潰緩沖裝置。其能量吸收部分由緩沖器和壓潰管組成，緩沖器用來吸收車輛正常連掛及運行過程中的沖擊能量，壓潰管用來吸收車輛發生意外碰撞時的沖擊能量。

(4) 安裝吊掛系統。由安裝座、鉤尾銷、對中機構及支撐機構等組成，其作用是保證鉤緩裝置能夠在水平面和垂直面內一定范圍內靈活轉動，并具有在水平面一定范圍內自動對中和垂直面內自動支撐的功能。

(5) 過載保護裝置。其作用是當鉤緩裝置受到的非正常沖擊載荷超過拉斷螺栓設計的觸發力值時，拉斷螺栓會發生斷裂破壞，導致緩沖器與車鉤安裝座分離，緩沖器及壓潰管會滑向車鉤安裝座后端，即車鉤頭向后方退行，進一步消耗沖擊能量，實現過載保護功能。

2 流水線設計

為實現多種型號車鉤的兼容，組裝流水線設計時需選擇一種最具代表性、批量最大的車鉤型號進行分析。本文選擇深圳9號線城軌車輛頭車全自動鉤緩裝置為目標產品，以GHA01流水線為例，對城軌車輛鉤緩裝置組裝流水線進行設計。

2.1 鉤緩裝置各組裝工序作業時間

通過錄像寫實得出的鉤緩裝置各組裝工序作業時間如表1所示。

表1 鉤緩裝置各組裝工序作業時間

2.2 節拍策劃

節拍時間=每日工作時間/日產量[1]，其中日產量=每月客戶需求的數量/每月工作日。根據生產計劃要求，按每月生產40列地鐵車輛計算，每列車有2套頭鉤、2套中間鉤，共160套車鉤。按每月工作日23天、每天作業時間為7 h計算，每套車鉤組裝所需最少節拍時間為：23×7×60÷160≈60(min)。

2.3 工位策劃

按照頭車全自動鉤緩裝置總作業時間計算，GHA01流水線需要5個工位，節拍時間為60 min。為兼顧到不同鉤緩裝置的差異(例如某些型號的鉤緩裝置需提前預組裝小部件，如緩沖器與回轉體組件、壓潰管組成等)，保證流水線上各工位工時均衡和流水線節拍一致，故在產線之外增設了3個輔助預組裝工位(GHA001、GHA002、GHA003)，提前配料組裝，平抑產品差異。

2.4 工位工序切分

流水線工位數量確定以后，對操作內容進行工序切分以確定工位作業內容。流水線組裝過程分為14個工序，根據工序作業內容分為4個主工位(GHA101、GHA102、GHA103、GHA104)和1個收尾工位(GHSW01)，每個工位為1人操作，各工位的工序見圖1，圖1中1～14分別為各工位的工序。

圖1 流水線各工位的工序

2.5 標準作業組合票

完成工位工序切分后，運用標準作業組合票、山積圖等精益工具對作業內容進行平衡，使操作人員能在一個節拍內完成規定的工作內容，同時確定該工位作業所需的工裝、設備及工具等。圖2為標準作業組合票示意界面。

圖2 密封膠條雙密封形式

圖2 標準作業組合票示意界面

2.6 流水線布局

按照總體工藝方案及流程要求，同時充分考慮人流、物流的合理性及現場實際作業面積，確立組裝流水線布局圖(圖3)和設備工裝明細表。

圖3 組裝流水線布局示意圖

2.7 流水線工藝看板

基于上述流水線設計，將人、機、料、法、環、測六要素匯集在流水線工藝看板中，用于指導現場工位人員生產，圖4為流水線工藝看板示意界面。

圖4 流水線工藝看板示意界面 圖5 流水線工作流程圖

2.8 物料清單(BOM)切分

按工位作業內容重新將大工位BOM進行切分，使每個零部件具有工位信息后錄入ERP系統，形成基于工位制的基礎BOM和生產訂單。

2.9 軟件編制及實際驗證

按照工序編制基于工位制的操作指導書和組裝作業記錄表。在現場實際作業過程中，如果理論節拍的設計與現場實際各工位作業時間仍有出入，需要借助精益的工具(如工序推移圖和山積圖等)尋找員工無效作業動作和時間，并結合實際情況在流水線持續運行過程中對標準作業進行改善。以減少浪費、提高作業效率和便捷性為目的，進行“建立標準—改善—建立標準”的循環往復，不斷改善流水線設計。

3 流程圖

通過產品組裝寫實和市場訂單需求數量對生產節拍、工位數量、工位布局進行策劃設計，配置以工藝看板、物料清單切分并錄入ERP系統，經MRP模塊運算后付諸流水線組裝運行，在線運行中進行驗證、修訂，使產線日臻完善。流水線工作流程如圖5所示。

4 結束語

城軌鉤緩裝置組裝流水線解決了多品種、小批量產品混線兼容的難題，該模式下的流水線作業周期短、標準化程度高，作業效率得到了極大的提高。自流水線正式運行以來，已有80多個城軌項目在該產線上得到了實際應用，作業效率提升了近40%。

城軌鉤緩裝置組裝流水線的成功運用也總結出了一套創建流水線的工藝流程，為動車、高鐵類似鉤緩產品實現精益化的批量組裝方式提供了一種可行的工藝思路和借鑒。另外，流水線的應用推動了生產計劃、物料采購、物流配送的高效運作，為后續智能制造的開展奠定了理論和實踐基礎。