機車轉向架驅動輪對返修生產的精益改善

□ 劉 操 □ 杜筠嘉 □ 張新成 □ 黃秋杰

中車株洲電力機車有限公司 湖南株洲 412001

實行精益生產是制造業的一場深刻管理變革。20世紀50年代,豐田是一家規模較小的日本汽車制造公司。通過反復實踐研究,豐田解決了多品種、少批量生產難題。豐田的生產方式被譽為改變世界的機器,在全球備受推崇。豐田的生產方式核心是以更快速和彈性的操作流程、更高的品質、更經濟的成本、更高效率滿足顧客的需要,即精益生產。精益生產的理念倡導生產全流程的合理、效率、卓越,對企業發展的影響意義深遠。

筆者基于精益生產的理念,針對HXD1型機車售后故障驅動輪對返修生產傳統作業模式生產效率低、工人勞動強度大、交付周期長、產品質量不高等問題,運用精益工具,梳理流程,按照直線式布局方案優化售后故障驅動輪對返修流程,為實現售后故障驅動輪對返修優質、高效、準時交付鋪平了道路。

1 生產現狀

隨著HXD1型機車上線運行時間和里程的增加,HXD1型機車輪對踏面剝離問題越來越嚴重。因輪對踏面剝離問題,每年HXD1型機車售后故障驅動輪對數量為200對左右。

HXD1型機車售后故障驅動輪對返修現狀包括三方面。

(1)生產效率低,輪對返修周期長。由于每一對HXD1型機車售后故障驅動輪對都是一個獨立的個體,因此每一對HXD1型機車售后故障驅動輪對都需要有一套獨立的返工方案。從售后故障驅動輪對返廠到合格驅動輪對發送至客戶,故障驅動輪對的返修周期一般在15 d以上。目前,單個HXD1型機車售后故障驅動輪對修理參照檢修中的大批量定修程修理模式,導致工人勞動強度大,生產效率低。

(2)生產組織和管理難度大。目前,HXD1型機車售后故障驅動輪對返修流程煩瑣、周期長。HXD1型機車售后故障驅動輪對返修的主要工序流程為選輪、打磨、清洗、鏇輪、探傷、制動盤安裝,工序流程需要流經三個車間廠房作業。這種多流程、跨多個車間廠房的作業模式導致生產組織和管理難度大。

(3)返修成本高。HXD1型機車輪對踏面剝離嚴重,售后故障驅動輪對修理時更換車輪量比較大,車輪每拆裝一次,車輪上的制動盤緊固件必須更換。根據技術要求,制動盤緊固件只能使用一次。制動盤緊固件價格昂貴,每年在車輪制動盤緊固件上的費用為150萬元左右。

現階段客戶對小直徑車輪的需求量非常大,而售后故障驅動輪對舊車輪的保有量有限,面對客戶的需求,只能對大直徑車輪進行鏇修,有時甚至用新車輪進行鏇修,由此加大車輪的消耗,造成極大浪費。從車輪成本、運輸費用、配件消耗費用、返工工時等方面考慮,總費用在1 000萬元左右,大量不必要的工時消耗,浪費了人力、物力、時間。這些浪費既不符合精益生產理念,也帶來了大量不增值物流,增加了運營成本,降低了售后故障驅動輪對的修理效率。

精益生產理念的內涵是消滅浪費,創造價值,以不斷減少的投入獲取越來越多的產出,同時提供給用戶確實需要的產品和服務,并且以優品質、低成本、高效率對市場需求做出迅速響應。

筆者通過對HXD1型機車售后故障驅動輪對返修流程及生產現狀進行分析,找出造成HXD1型機車售后故障驅動輪對返修效率低、成本高、制造周期長的兩個主要問題,以此制訂精益生產改善方案。

2 改善措施

隨著HXD1型機車運行時間和里程數的增加,售后故障驅動輪對返修任務越來越重。在輪對返修過程中,對1 170～1 200 mm區段小直徑車輪需求量大。針對這一區段小直徑車輪的需求,傳統上只能對大直徑車輪進行鏇輪得到,由此對車輪的使用造成極大的浪費。

據調研了解,HXD1型機車正常使用的車輪,限度為直徑不小于1 200 mm,對于直徑小于1 200 mm的車輪均不使用,且車輪的報廢極限是直徑1 150 mm。由此,對于直徑為1 170～1 200 mm的質量合格的車輪,保留用于三包售后故障驅動輪對修理,鏇修少量尺寸至客戶要求的范圍。

將檢修項目的直徑為1 170～1 200 mm的小直徑車輪用于售后返修,提高了車輪的利用率,避免了大車輪鏇修的工作,通過加快檢修車輪的流轉和重新利用,解決了檢修、售后更換下的舊車輪堆積在裝備庫房的問題,減小舊車輪占用庫房面積大于100 m2。小直徑車輪流轉流程如圖1所示。

▲圖1 小直徑車輪流轉流程

3 售后故障驅動輪對返修流程優化

在HXD1型機車售后故障驅動輪對返修過程中,對舊車輪需求量大。自2015年起,售后故障返修輪對的舊車輪年平均使用量在200左右。傳統舊車輪管理的流程是將返修的售后故障驅動輪對車輪拆下,直徑不小于1 170 mm的車輪留用,其它直接報廢。將返修留用的車輪制動盤拆下,車輪和制動盤進入庫存臺賬管理。后續需要使用時,對車輪進行清理和除銹,再進行加工、探傷,安裝制動盤。這套流程耗用的時間比較長,而且車輪制動盤經過拆裝后,舊制動盤緊固件要報廢。

拆裝車輪制動盤對售后故障驅動輪對返修的不利因素有五方面。

(1)人機工程方面。車輪拆裝制動盤需要人工進行,車輪數量大,工作強度高,工人需要頻繁彎腰作業,工作量集中。

(2)質量控制方面。車輪制動盤的拆裝過程中,需要輾轉幾個工作臺位。在轉運過程中,難免有零件掉落、磕碰等情況,提高了車輪制動盤磕碰傷的概率,增加了風險。

(3)精益生產方面。根據車輪制動盤拆裝和轉運時間計算,單個車輪制動盤拆裝的工時為120～160 min,會延長驅動輪對的返修周期。

(4)精益成本方面。車輪制動盤每拆裝一次,制動盤緊固件都需要報廢處理,且制動盤緊固件的價格昂貴,每個制動盤緊固件價格在3 000～4000 元之間,車輪制動盤的拆裝造成成本浪費。

(5)5S現場管理方面。5S指整理、整頓、清掃、清潔、素養,通過在生產現場對人員、機器、材料、方法等生產要素進行有效管理。由于車輪制動盤拆裝的整個過程需要轉運場地,并且現場同時存在轉運工裝和拆裝工裝,工裝占用場地,因此5S管理難度大。

綜上所述,減少或取消車輪制動盤拆裝是對售后故障驅動輪對返修精益改善的重點之一。

基于工業流程取消、合并、重排、簡化原則制訂改善方案,探尋取消及合并舊車輪流轉的可能性。

經過對舊車輪流轉的全過程和現場調研分析,提出車輪不拆除制動盤流轉的方案,即在售后故障返修輪對和檢修拆解下的舊車輪確定合格的前提下,不拆除制動盤直接保留。車輪在拆解后直接裝入車輪存放工裝,運送流轉至車輪壓裝現場,這樣減少了車輪制動盤拆裝、車輪加工和中間轉運的過程。舊車輪返修流程改善如圖2所示。

當然,采用車輪制動盤不拆除的流轉方案,會出現兩個問題。

▲圖2 舊車輪返修流程改善

第一,在不拆除車輪制動盤的情況下,單個帶制動盤車輪無法上機床加工。針對這一問題,在車輪壓裝后,將輪對整體吊裝到鏇輪機上,根據客戶對車輪直徑的要求統一鏇輪。

第二,在不拆除車輪制動盤的情況下,難以完成探傷工作。針對這一問題,組織技術部門召開會議,找到替代探傷方案,最終形成在不拆除車輪制動盤情況下的新探傷方案。

改善后,取消了原工序間的車輪制動盤拆裝、車輪加工和中間過渡轉運交接程序,每個車輪可以節約時間385 min。

采用不拆除車輪制動盤方案,不需要每次都更換制動盤緊固件。一套進口制動盤緊固件的價格非常昂貴,并且采購周期長。采用不拆除車輪制動盤方案后,不僅節省大量成本,而且取得了良好效果。

4 改善效果

根據對HXD1型機車售后故障驅動輪對返修現狀進行分析,對返修成本高和周期長這兩個問題進行精益改善。

針對售后故障驅動輪對返修對小直徑車輪需求量大的情況,將檢修項目小直徑合格車輪用于售后返修項目中,減少了新車輪的使用。2017年售后返修使用小直徑車輪近120個,節省車輪成本費用約90 萬元。

通過加快檢修車輪的流轉和重新利用,解決了檢修、售后故障返修更換的舊車輪堆積在裝備庫房的問題,減小舊車輪占用庫房面積大于100 m2,提升了現場5S管理水平。

針對售后故障驅動輪對修理速度慢、成本高的問題,通過對售后故障驅動輪對修理流程進行觀察分析,采用不拆除車輪制動盤的方案進行流轉,節省了制動盤緊固件的使用量。2017年舊車輪修理60對,節省的制動盤緊固件直接和間接成本約66萬元。

按不拆除車輪制動盤的流轉方案執行,省略車輪制動盤拆裝時間和舊車輪加工時間,平均每對驅動輪對減少修理時間2 d。

5 結束語

筆者通過開展HXD1型機車售后故障驅動輪對返修精益改善,建立了標準的售后故障驅動輪對返修流程,在成本、質量、周期三個方面取得了良好的改善效果,解決了傳統售后故障驅動輪對返修模式下生產效率低、勞動強度大、工人加班多等問題,同時為后續進一步在機車售后配件返修生產上推廣精益改善提供了參考。