城市軌道車輛裝配車間物流分析與布局改善

童小英,關天民，孫麗, 陳志強, 陳雨賡

(1.大連交通大學 機械工程學院，遼寧 大連 116028;2.中車大連機車車輛有限公司，遼寧 大連 116028)

城市軌道車輛裝配車間物流分析與布局改善

童小英1,關天民1，孫麗1, 陳志強2, 陳雨賡1

(1.大連交通大學 機械工程學院，遼寧 大連 116028;2.中車大連機車車輛有限公司，遼寧 大連 116028)

分析了城軌車輛裝配的工藝流程，介紹了目前城軌車輛裝配采用的主要布局模式.以某典型城軌裝配車間為例，利用布局和物流路徑圖、F-D圖等對車間原始布局和物流進行分析，找出存在的問題，據此對車間布局進行改善，得到新的車間布局和物料搬運路徑，并對改善后的效果進行分析.與改善前相比，改善后大大縮短了物流距離、減少物流量和擁堵，達到降低物流成本、提高裝配效率的目的.

城市軌道車輛；物流分析；布局改善；F-D圖

0 引言

隨著鐵路運輸高速重載的跨越式發展，近年來我國軌道交通裝備制造業發展迅猛，國內外對于城軌車輛的需求不斷增加[1]. 城軌制造企業要想在市場中獲得競爭優勢，必須提高效率、降低成本.企業產品物流時間占整個產品生命周期的90%～95%[2]，所以目前企業競爭的關鍵在于能否充分運用與制造密切相關的物流技術來縮短物流時間、降低物流成本.城軌車輛裝配是城軌車輛生產制造的重要組成部分，占整個生產周期的時間最長，其物流水平的好壞直接影響企業生產效益.本文主要以某城軌裝配車間為例，進行車間物流分析和布局改善研究，借此提高車間的裝配效率、降低裝配成本.

1 城軌車輛裝配工藝流程分析

軌道交通發展呈多樣化趨勢.目前，軌道交通技術已日趨成熟，已經上線運營的城市軌道車輛有地鐵、輕軌、市郊鐵路、單軌、線性電機牽引的軌道交通、磁懸浮鐵路及有軌電車等多種類型[3].其中以地鐵、輕軌、市郊鐵路和有軌電車的應用最為廣泛.

根據車體寬度的不同，可以將城軌車輛分為A型車、B型車和C型車三種.其中A型車最大，C型車最小.另外，還有一些特殊車型，如：磁懸浮、單軌車、低地板車等.按照車體所使用材料的不同，可以將城軌車輛分為碳素鋼車、不銹鋼車、鋁合金車三種.不銹鋼車體和鋁合金車體都具有較好的耐腐蝕性和輕量化的優點，適應了城軌車輛發展的需要，人們開始用不銹鋼和鋁合金取代普通鋼車體.

不同型號、不同材料的城軌車輛，整體的裝配工藝流程基本一致，具體如圖1所示[4].其中車輛組裝階段所包括的工序較多，按照作業位置可以把組裝工序分為車頂工序、車內工序、車下工序、車端工序及司機室工序5個模塊， 每個模塊都對應相應的工序內容.目前在我國城軌車輛裝配主要采用固定馬凳作業方式，即所有的車輛組裝工序固定地點集中裝配.

圖1 城軌車輛裝配工藝流程

2 城軌車輛裝配車間原始布局及物流分析

工廠物流分析的技術工具主要有：物流路徑圖、操作表、相關分析圖、物流過程表、從至表等[5].本文主要采用物流路徑圖、F-D圖來作物流分析，并以物流分析的結果來作布局改善.下面主要以某城軌裝配車間為例，對車間原始布局和物流進行分析.

2.1車間原始布局及物流路徑圖

通過現場詳細調研，并結合裝配工藝流程，繪制出某城軌車輛裝配車間原始布局及物流路徑圖，如圖2所示.

圖2 城軌車輛裝配車間原始布局及物流路徑圖

在車間原始布局圖中，倉庫用來存放城軌車輛裝配所需零件，其中倉庫1存放中頂板、客室玻璃、門立罩等城軌內飾，倉庫2存放皮軟管等小件以及小部分大型零件，倉庫3存放空調機組、受電弓、電氣柜等大型零件.預布線作業區主要是為城軌車輛所需的電線進行預處理，如切割、纏繞等.16個工位是城軌車輛裝配工作臺位，是主要工作區間，采用固定馬凳式布局方式.車輛裝配完后，進行落車調整和稱重，之后的淋雨、限界以及調試等在另外一個車間進行.

車間物料搬運包含兩大部分，上空的天車搬運和地面的叉車等非天車搬運方式.天車主要用來搬運車體以及大重型零件，叉車等主要用來搬運不需要由天車搬運的零件如門立罩，座椅扶手等.車間具體搬運路線如圖2所示.從物流路徑圖可以看出，由于零件主要由倉庫經過車間西側物料轉運區運送到各個工位上，所以車間西側通道會比較擁堵且物流量大，另外，從倉庫到車間東側工位的搬運距離較遠.

2.2物流量分析

由于物料搬運方式分為天車搬運和叉車等非天車搬運方式，這兩種搬運方式不管從空間、載荷等方面差異都很大，所以計算物流量時需要分開進行統計.不管哪種搬運方式，物流量以裝配一列車為單位進行統計，物流距離根據現場布局測得.由于篇幅原因，各作業單位對之間的物流量計算過程略.

對各作業單位對之間的物流距離進行測量，并結合城軌車輛裝配的物流量可以得到車間各作業單位對之間的物流情況，根據物流情況可做出物流距離圖，即F-D圖，F為物流量，D為作業單位間距離.天車搬運和叉車等非天車搬運方式的F-D圖分別如圖3、圖4所示.

圖3 天車搬運F-D圖

圖4 非天車搬運F-D圖

將F-D 圖分成4個區域，物流量大距離小的為第一區域，物流量大且距離也大的為第二區域，物流量小距離也小的為第三區域，物流量小距離大的為第四區域.為了使總的搬運費用最小，F與D應遵循反比規律.F-D圖也符合SLP的基本思想.在圖3中，沒有作業單位出現在物流量大距離也大的第二區域，說明天車搬運方式下的車間物流相對比較合理.從圖4可以看出，有8對作業單位之間存在距離大物流量也大的情況，這些情況是屬于第二區域，屬于不合理部分，需要進行改善.通過對應分析可知，這些不合理的地方主要是倉庫與工位3、4、7、8、11、12、15、16之間的搬運.

3 城軌車輛裝配車間布局改善及效果分析

3.1車間布局改善

雖然部分工位的天車搬運距離較長，但是通過天車F-D圖分析可知，天車搬運還是比較合理，而且天車搬運路線不容易改變，所以本文主要是對叉車等非天車搬運方式進行優化.這就需要對倉庫與部分工位之間的布局位置進行優化.結合車間現場情況，可以考慮設計一條搬運通道，把需要叉車等搬運的零件從倉庫1和倉庫2中間的位置直接向南送往各個工位進行裝配，倉庫1和倉庫2對換，即把中頂板、客室玻璃、門立罩等相對較重較多的零件存放在原來倉庫2的位置，這樣可以大大縮短物流路徑、減少物流量和擁堵.改善后的車間原始布局及物流路徑如圖5所示.

圖5 改善后的車間布局和物流路徑圖

3.2改善效果分析

對改善前后的叉車等非天車搬運的物流當量(物流當量=搬運重量×搬運距離)進行統計，可以發現，改善后各作業單位對之間的物流當量減少了很多，而且各作業單位之間物流當量更加平均.具體如圖6所示.經統計，叉車等非天車總搬運距離由原來的2 462.5 m減少到1 505 m，總的當量物流量由原來的819 0271 kg·m減少到5 220 150 kg·m.

圖6 改進前后的物流當量對比圖

4 結論

城軌車輛裝配是城軌車輛制造的重要組成部分，合理的車間布局及物流對提高裝配效率、降低裝配成本起著舉足輕重的作用.本文通過對城軌裝配車間的原始布局以及物流現狀進行分析，對布局進行了調整，重新設計了叉車等地面搬運路徑.與改善前相比，改善后縮短了搬運距離、提高了搬運效率、降低了物流成本及工人勞動強度.

[1]蒲春喜.軌道車輛組裝工藝現狀及展望[J].科技專論,2014(5):257.

[2]馮定忠,吳能,范佳靜,蔣美仙. 基于SLP和SHA的車間設施布局與仿真分析[J].工業工程與管理,2012(2):21-25.

[3]孔令洋.城市軌道交通系統型式選擇研究[D]. 北京:北京交通大學,2009.

[4]徐博雅,孫麗,權亞莉,等. 基于IE理論的城鐵車總裝配工藝優化[J].大連交通大學學報,2015,36(5):42-45.

[5]方慶琯,王轉.現代物流設施與規劃[M].北京:機械工業出版社,2009.

下期待發表文章摘要預報

基于小波-包絡解調的齒輪箱復合故障研究

李嘉鵬,苑宇

(大連交通大學 機械工程學院,遼寧 大連 116028)

摘要：齒輪箱惡劣的工作環境和復雜的內部結構容易發生復合故障，及時診斷齒輪箱復合故障，不僅提升工作效率和安全性，且可以節約維修成本.利用小波理論在時頻域的局部分析能力，提出基于小波變換的復合故障頻帶劃分準則，并利用改進包絡解調實現復合故障特征提取.利用QPZZ-Ⅱ型試驗臺在900 r/min轉速條件下模擬兩種復合故障實驗，實驗結果證明：基于小波變換的復合頻帶劃分能夠從復合故障中各源故障頻帶切分，改進后的包絡解調能更加清晰地表征出故障特征處譜峰.

LogisticsAnalysisandLayoutImprovementofUrbanRailVehicleAssemblyWorkshop

TONG Xiaoying1, GUAN Tianmin1, SUN Li1, CHEN Zhiqiang2, CHEN Yueng1

(1.School of Mechanical Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China;2. CRRC Dalian Co., Ltd, Dalian 116028, China)

The process flow of urban rail vehicle assembly is analyzed, and the main layout mode of urban rail vehicle assembly is introduced. Taking a typical urban rail assembly workshop as an example, the original layout and logistics are analyzed by the layout and logistics path diagram and the F-D diagram. Some problems are found out and the workshop layout is improved. The new workshop layout and material handling route are obtained, and the improvement effect is analyzed. Compared with before improvement, the logistics distance is shortened, and the logistics intensity and congestion are reduced, so the logistics cost is reduced and the assembly efficiency is improved.

urban rail vehicle; logistics analysis; layout improvement; F-D diagram

1673- 9590(2017)06- 0074- 04

2016-11-25

童小英(1981-)，女，講師，碩士，主要從事工業工程技術的研究

E-mailtxy@djtu.edu.cn.

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