脈動式生產線在高鐵裝配中的應用研究

安春雷+楊龍

摘 要：為促進我國高鐵裝配生產線智能化轉型升級，探討了脈動生產線技術的研究與應用。首先，分析了現有高鐵生產線的不足；然后介紹了高鐵脈動自動化生產線的設計思路和優勢；最后從基礎數據管理、生產計劃管理、裝配現場管理三個方面，介紹了與高鐵脈動自動化生產線配套的生產信息系統。

關鍵詞：高鐵裝配；脈動生產線；信息系統；自動化

中圖分類號：U238 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0163-02

1 概述

高鐵裝配是高鐵制造過程的最后一個環節，其裝配質量與裝配效率將直接影響高鐵的交付日期。由于總裝作業具有內容復雜、專業性強、工作面窄、開敞性差等特點，并且受到現場管控水平、生產規模、工廠技術水平等多方面因素影響，如何提高高鐵裝配的技術能力和管控能力一直是高鐵制造的關鍵問題。

為提高高鐵制造水平，建設數字化工廠，建成具有“數字化、信息化、自動化、智能化”特點的智能生產線，已成為未來高鐵制造乃至中國制造業的重點方向和目標。

2 高鐵裝配生產線現狀

目前的高鐵裝配生產線不是全流水線生產，存在以下不足：

（1）參與裝配人員密集，生產效率有待提高。

（2）物料數量眾多，配送困難。

（3）裝配過程復雜，不利于崗位標準化提高。

（4）裝配過程復雜，不利于生產節拍控制。

（5）采用人工方式進行工位間移車，浪費工時，勞動強度高。

（6）信息化系統有待加強及完善。

由于高鐵裝配周期長、交付壓力大，往往采用擴大總裝面積、增加生產線的方法來應對，結果導致生產裝配廠房大、生產線多、在制品周轉慢的問題。

3 高鐵裝配脈動生產線應用

高鐵裝配脈動生產線借鑒了汽車工業先進高效的流水線作業方式，使高鐵以固有的節拍移動，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，它可以有效地提高高鐵裝配的裝配效率，改善高鐵裝配質量和操作環境，降低工人勞動強度，實現快速、低成本、高質量的高鐵制造。

3.1 生產線設計

（1）采用現有車間改造高鐵裝配脈動生產線；生產線采用S型布置方式，共設20個工位，工位間距29m。

（2）主裝配線采用RGV型式，形成流水生產線，實現生產線的均衡性和單件流。

涂裝后的車體通過自動化遷車臺輸送到總裝上線工位，利用抬車機將原架臺更換為RGV，由RGV輸送進入裝配線。

裝配完成后在總裝下線工位，通過抬車機將裝配完的車落到轉向架上完成落車，RGV離開并通過RGV回送線返回到上線工位。

（3）單車數量較多工件采用自動化輸送線輸送到工位；小工件采用單車SPS系統；大工件采用AGV或叉車輸送到工位，實現物料、工裝、工具連續配送的物流系統。

（4）根據工藝需求采用機器人或機械手等輔助裝配設備

（電動擰緊工具、涂膠機器人、抓取及舉升機械手等）， 降低工人的勞動強度， 提高裝配質量和裝配效率。

（5）裝配過程標準化和專業化，根據高鐵裝配工藝結合新的脈動生產線的布局方式，對現有工序重新分割和作業進行標準化細分。

（6）加強車間的信息化建設，實現生產現場的可視化控

制。

3.2 生產線優勢

（1）有效地縮短高鐵裝配的裝配工時。

（2）改善裝配現場的環境，減少高鐵裝配廠房占用面積。

（3）裝配作業標準化，專業化的分工更易于保證高鐵的質量和性能的穩定。

（4）規范和拉動高鐵生產供應鏈的協同。

（5）建立脈動生產線時采用的新工藝、新裝備和新技術，能夠促進高鐵裝配技術的發展。

3.3 生產線信息系統

脈動生產線技術應用于小批量復雜的高鐵裝配，實現脈動生產線穩定、高效運轉，除硬件保證外，還需要建立脈動生產線信息系統以提供有效的信息支撐。脈動生產線信息系統主要由基礎數據管理和裝配產線管理組成。

3.3.1 基礎數據管理

對高鐵的EBOM、PBOM和MBOM實現數字化管理，實現設計數據、工藝數據、工裝數據、檢驗數據、相關技術文件等所有產品數據的有效管理，以保證各車型和產品單一數據源的完整性、唯一性、追溯性。

在高鐵設計階段和工藝設計階段，按照脈動裝配的方式和管理思想，采用成組技術和專業分工等新的工藝方法和裝配技術，使生產裝配階段能夠按照脈動裝配的模式進行。

3.3.2 裝配產線管理

高鐵脈動裝配產線按照工位的方式進行管理。每個工位完成一定的裝配工作，該工位工作完成后，高鐵就移動到下一個工位，以此類推直至高鐵裝配完成。高鐵在每個工位作業的時間相同，該時間通常稱為脈動裝配生產線的“節拍”。

（1）工序組裝信息查詢

可以查詢獲取以下信息：

a.當前工位車輛的工序施工信息；b.當前工序的BOM；c.當前工序的安裝指導信息，包括PDF格式、動畫格式、視頻格式等；d.當前工序的工裝及工具清單。

（2）工序組裝控制

a.物料報警：安裝人員根據BOM信息，對配送至當前工位的物料信息進行檢查。若發現物料品種、數量或質量問題，進行報警。b.求助報警：安裝人員預測到不能在規定時間內完成工作或需要幫助時，進行報警。c.設備報警：安裝人員發現工裝設備故障時，進行報警。d.質量報警：工序安裝人員發現前面工序質量問題時，進行報警。e.剩余時間報警：系統可以預先設置剩余時間報警的時間長度，例如30分鐘。若距離完工時間還剩30分鐘時，系統自動產生報警。提示安裝人員加快安裝進度。f.質量檢驗：質量檢驗人員對關鍵工序完工后進行質量檢驗。質量檢驗合格或整改合格后，質量檢驗人員確認放行。g.工序完成：發送放行信息給機運系統，允許車輛移動進行下道工序。h.報警信息顯示在工位LCD大屏幕上，并根據報警類型播放相應的音樂或提示；同時，報警信息發送到相關部門和相關人員。

（3）工序組裝分析

車間管理人員可以對工序組裝信息進行查詢、統計、分析及報表打印，為科學決策提供依據。

a.數據記錄：自動記錄工序工序安裝人員、質量檢驗人員、報警信息（報警工位、報警工序、報警類型、報警名稱、報警開始時間、報警結束時間等）。b.安裝質量追溯：車輛測試或運行過程中發現質量問題，可根據車輛編號和工序查詢安裝人員、質量檢驗人員信息，實現安裝質量追溯。c.物料質量追溯：車輛測試或運行過程中發現零部件物料問題，可根據車輛編號和物料名稱查詢零部件供貨商、批次、質檢人員等信息，確認問題來源及受影響的產品批次，實現物料質量追溯。d.報警分析：對報警進行分類統計分析，為人員安排、設備檢修、物料采購提供決策依據。

4 結束語

本文在現有高鐵生產線的基礎上研究了一種新型的數字化、智能化脈動式高鐵生產線的建設方式，可作為高鐵制造轉型升級的一種新思路和新方式。

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