軌道交通車輛工藝策劃模式探討

魏 良 王 娜 石 強 康麗齊 李 杰 孫 英

(1.中車長春軌道客車股份有限公司，130062，長春；2.吉林省航測遙感院，130021，長春//第一作者，工程師)

隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，客戶需求成為產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品制造的重要導向。軌道交通制造企業(yè)需遵循“自主創(chuàng)新、深度掌控、正向設(shè)計、根在企業(yè)”的技術(shù)發(fā)展路線，其工藝部門需圍繞產(chǎn)品項目工藝策劃與執(zhí)行過程，秉承“工程實現(xiàn)、技術(shù)進步、質(zhì)量提升”的工作思路，扎實開展各軌道交通產(chǎn)品項目工藝策劃工作,力求做到過程規(guī)范、策劃充分、標準明確、指導有效，從而全面強化工藝基礎(chǔ)管理，為提升企業(yè)制造能力和產(chǎn)品質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)。

1 軌道交通車輛工藝策劃總體概述

1.1 軌道交通車輛工藝策劃原則與目標

以滿足“工藝保物流、工藝保生產(chǎn)、工藝保質(zhì)量、工藝保安全、工藝促精益”為總體原則,以實現(xiàn)“數(shù)字化制造、自動化生產(chǎn)、信息化管理、精益化策劃”為根本目標。企業(yè)的總體運營目標如圖1所示。

圖1 企業(yè)的總體運營目標

1.2 搭建設(shè)計與工藝一體化平臺

搭建軌道交通車輛設(shè)計與工藝一體化平臺,以快速響應為終極目標，以系統(tǒng)策劃為指導思想，以項目管理和并行工程為主要手段，以工藝信息化為依托，以技術(shù)交底為核心，參與過程設(shè)計的工藝策劃，實現(xiàn)設(shè)計與工藝協(xié)同進行。一體化平臺架構(gòu)見圖2。

1.3 搭建技術(shù)管理信息系統(tǒng)

圍繞設(shè)計與工藝制造一體化平臺，建設(shè)技術(shù)管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)三維與工程化設(shè)計協(xié)同。圍繞數(shù)字化設(shè)計與制造，利用PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)系統(tǒng)，實現(xiàn)虛擬與物理制造映射,以及物理制造的虛擬驗證。圍繞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理，利用SAP(System Applications and Products)系統(tǒng)，實現(xiàn)代碼唯一性和產(chǎn)品成本核心鏈條管理。技術(shù)管理信息系統(tǒng)見圖3。

工藝經(jīng)理應制定詳細的項目總體工藝策劃流程，明確各個環(huán)節(jié)目標和職責。應將產(chǎn)品項目按時間節(jié)點統(tǒng)一劃分為準備、首車試制、批量生產(chǎn)、車輛到達用戶現(xiàn)場至完成預驗收、產(chǎn)品售后等8個階段；明確每個階段工藝所需開展的工作及輸入輸出條件，形成輸出證明材料，應實現(xiàn)產(chǎn)品的全壽命周期工藝技術(shù)管理。

圖2 軌道交通車輛設(shè)計與工藝一體化平臺架構(gòu)

圖3 技術(shù)管理信息系統(tǒng)

1.4 開展項目工藝風險前移式管理

全面引入工藝風險前移式管理機制，重點針對技術(shù)合同分解、執(zhí)行標準達成、運行工況條件風險、“三新”技術(shù)應用等方面進行風險識別，制定工藝要求及保證措施，提升產(chǎn)品項目可靠性。在項目產(chǎn)品工藝總體實施方案中應進行工藝風險分析，落實項目執(zhí)行過程中的風險項點，根據(jù)項目執(zhí)行過程中風險項點表單，預判在項目執(zhí)行過程中是否存在表單中所列的風險，并根據(jù)專業(yè)落實負責人，在項目執(zhí)行過程中實時跟蹤，直到風險落實。落實項目制造過程中所需的新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝等項點，以及各專業(yè)在制造過程中存在的重點難點。

1.5 建立工藝策劃“三評”機制

工藝“三評”機制，即在產(chǎn)前工藝技術(shù)準備階段、首列試制階段及批量生產(chǎn)階段等3個節(jié)點進行工藝評審。工藝經(jīng)理編制評審計劃，按照計劃節(jié)點，兌現(xiàn)各工藝評審項點；進行產(chǎn)品項目工藝總結(jié)管理，明確產(chǎn)品項目工藝總結(jié)編制內(nèi)容及過程管理，使項目工藝總結(jié)全面、規(guī)范,并為模塊化設(shè)計、后續(xù)生產(chǎn)或相似項目提供借鑒；提升工藝策劃質(zhì)量，形成工藝成果，進一步改善產(chǎn)品工藝，保證工藝策劃的全面性與合理性。

1.6 規(guī)范工藝類輸出文件編制標準

對產(chǎn)品項目的投標文件、工藝方案、工藝文件、工藝流程、技術(shù)工時、消耗工具定額、輔助材料定額、MBOM(制造物料清單)搭建框架等8類工藝輸出文件,應明確工藝類文件編制標準。通過編制典型項目工藝文件范例，提升工藝類文件的指導性和可操作性。編制《公司級各專業(yè)車輛制造工藝手冊》，進行工藝知識的總結(jié)與傳承。編制大量通用工藝守則，新編工藝安全施工、吊裝及品牌特性、物料施工等通用工藝守則，以實現(xiàn)通用工藝守則對施工作業(yè)的全覆蓋。

1.7 通過制造技術(shù)提升工作效率

為有效提升作業(yè)效率，適應“小批量、多品種、多批次、短周期”的常態(tài)化生產(chǎn)經(jīng)營形式，由工藝部門組織開展“以制造技術(shù)為手段，提高生產(chǎn)效率、經(jīng)營效益”的系列工作。該項工作重點圍繞先進制造技術(shù)推廣與應用、工藝系統(tǒng)支撐力提升、工藝工作質(zhì)量改善等3方面策劃開展,分為現(xiàn)狀調(diào)研、建議征集、方案制定、推進實施、優(yōu)化固化等5個階段,通過改良制造技術(shù)有效提升工作效率。

2 工作策劃及措施

2.1 完成系統(tǒng)頂層設(shè)計，再造運營管理體系

工藝策劃要考慮車輛運營風險，搭建軌道交通車輛檢修技術(shù)大數(shù)據(jù)平臺，以提升檢修業(yè)務技術(shù)支撐。制造企業(yè)應聯(lián)合優(yōu)秀的地鐵運營公司共同開發(fā)城市軌道交通車輛大數(shù)據(jù)分析平臺,并基于標準動車組轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)完成交互式電子手冊開發(fā),按照工程研究中心及數(shù)據(jù)監(jiān)控中心的建設(shè)技術(shù)方案，建立工作數(shù)據(jù)中心,建設(shè)運營管理體系。運營管理體系架構(gòu)見圖4。

圖4 運營管理體系架構(gòu)

2.2 強化海外戰(zhàn)略布局，支撐“走出去”發(fā)展戰(zhàn)略

依據(jù)市場項目本地化需求和公司戰(zhàn)略布局需求，開展海外制造基地的調(diào)研論證、規(guī)劃布局和建設(shè)實施。以投資換市場，為公司市場開拓提供強力支持。通過海外制造基地建設(shè)，為公司國際化運營建立基礎(chǔ)。

通過海外投資項目的執(zhí)行，逐步建立完善國際投資信息資源庫，為公司全球化統(tǒng)籌規(guī)劃、戰(zhàn)略布局提供支撐。海外戰(zhàn)略總體布局見圖5。

圖5 海外戰(zhàn)略總體布局

2.3 項目工藝管理

項目工藝管理的總體思路為“一個中心，兩條主線，三大支撐。”以全面提升技術(shù)支撐力為中心，一方面加強技術(shù)管理，另一方面深化技術(shù)掌控,從而實現(xiàn)一體化、信息化和企業(yè)文化管理。

依托設(shè)計產(chǎn)品型號和設(shè)計系譜，進行項目平臺化管理。依托平臺，按照系譜進行設(shè)計工藝性審查、工藝方案編制、工藝文件編制及質(zhì)量控制方案制定等工作，從而實現(xiàn)集中優(yōu)勢資源，合理調(diào)配各種資源組織。只做差異性分析，對差異項進行特殊工藝方案的編制和管控,不僅避免了額外重復工藝設(shè)計工作，還可充分利用產(chǎn)品工藝的可傳導性，縮短工藝策劃周期。

2.4 設(shè)計工藝協(xié)同工作

以設(shè)計過程各階段的輸出文件和模型圖紙為基礎(chǔ),進行設(shè)計與工藝的協(xié)同工作。研發(fā)各階段需將相應的文件和模型圖紙?zhí)峤还に嚥块T。工藝部門需提前介入設(shè)計過程,以進行工藝分析準備。

2.4.1 文件交互

在研發(fā)各階段由設(shè)計團隊負責，根據(jù)《設(shè)計過程文件協(xié)同清單》和《研發(fā)計劃》在質(zhì)量評審前向工藝部門輸出文件。

工藝部門在接收到圖紙后,根據(jù)《圖紙輸出計劃》完成審簽或反饋工藝意見。

2.4.2 模型交互

在研發(fā)各階段,設(shè)計團隊依據(jù)成熟度定義確定的《設(shè)計模型圖紙協(xié)同清單》,將三維模型及圖紙?zhí)峤唤o工藝部門。工藝部門提出工藝意見,并進行工藝分析準備。

在概念設(shè)計階段、方案設(shè)計階段、系統(tǒng)設(shè)計階段，設(shè)計團隊負責提供帶有主要尺寸和特殊工藝要求(包含特殊的焊接符號、焊接方法、特殊化工材料需求等)標注的三維模型。

在詳細設(shè)計階段，設(shè)計團隊負責提供帶有完整設(shè)計尺寸、公差及技術(shù)要求等標注的三維模型或圖紙。

2.5 平臺產(chǎn)品典型項目結(jié)構(gòu)工藝性分析

為應對產(chǎn)品種類多、客戶定制化需求明顯、項目準備周期緊張等情況，提升工藝策劃對生產(chǎn)操作和質(zhì)量管控的支撐力，應積極開展典型項目典型結(jié)構(gòu)差異性分析系列工作。通過編制《平臺產(chǎn)品典型項目基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與工藝制造要點分析匯總表》，對各項目有效進行差異性分析，實現(xiàn)針對性應對，切實達到壓縮工藝準備周期、提升工藝策劃質(zhì)量的目的。

2.6 強化技術(shù)研究，實現(xiàn)技術(shù)的深度掌控

2.6.1 基礎(chǔ)技術(shù)管理

實施單車BOM(物料清單)技術(shù)方案，可解決車輛生產(chǎn)配置問題、項目與項目共用物料的借用問題;通過單車MBOM的專屬性，可實現(xiàn)售后維保和全壽命周期物料配屬管理。這可極大地增強制造物料的追溯性，且可直觀顯示出制造BOM的物料變化過程，為延續(xù)項目的售后、檢修及銷售等業(yè)務提供參考和數(shù)據(jù)來源。

深入開展工藝工程圖應用研究，建立實現(xiàn)面向工序的結(jié)構(gòu)化工藝制造圖體系。完整規(guī)劃車型項目的工藝工程圖整體上線，將車間指導生產(chǎn)的圖紙全部由工藝工程圖替換。建立設(shè)計三維模型及二維圖紙同工藝工程圖之間的信息傳遞規(guī)范，實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)變更后的信息下達。

開展工藝技術(shù)裝備三維化及資源管理數(shù)字化研究，規(guī)范工藝技術(shù)裝備設(shè)計流程，制定工藝技術(shù)裝備設(shè)計三維標準，開發(fā)工藝技術(shù)裝備設(shè)計上線PDMlink系統(tǒng)；三維圖紙實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存儲，梳理通用工藝技術(shù)裝備，建立通用工藝技術(shù)裝備模塊化體系，建立基于PLM(產(chǎn)品生命周期管理)系統(tǒng)管控的工藝技術(shù)裝備資源庫，實現(xiàn)工藝技術(shù)裝備三維資源庫與工藝技術(shù)裝備實物的數(shù)據(jù)同步管理。

2.6.2 前沿技術(shù)研究

(1) 激光焊技術(shù)。開展軌道交通車輛激光焊制造技術(shù)及原理研究，構(gòu)建激光焊應用技術(shù)標準。拓展軌道交通車輛激光焊技術(shù)(如不銹鋼車體側(cè)墻激光焊工藝)應用的研究，并在側(cè)墻、端墻及車頂?shù)炔考卣箲茫蕴岣哒嚰す夂讣夹g(shù)使用率。開展激光焊新衍生技術(shù)(如激光熔釬焊技術(shù)、手動激光焊技術(shù))的研究。

(2) 攪拌摩擦焊技術(shù)。開展軌道交通車輛攪拌摩擦焊制造技術(shù)及基礎(chǔ)研究，構(gòu)建攪拌摩擦焊應用技術(shù)標準。引進攪拌摩擦焊大厚板專用和中型部件設(shè)備，建設(shè)1條鋁合金車體部件生產(chǎn)線。研究攪拌摩擦焊新技術(shù)，如空間曲線、T型/搭接接頭、填絲焊等攪拌焊工藝。持續(xù)推廣攪拌摩擦焊技術(shù)在動車組及城際鐵路鋁合金車體的應用。

2.7 工藝技術(shù)交底

不僅要設(shè)計部門向工藝部門進行技術(shù)交底，明確產(chǎn)品設(shè)計的方案、產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品工藝難點，工藝部門也要向設(shè)計部門交底，從設(shè)計源頭進行工藝策劃。工藝人員應參與產(chǎn)品設(shè)計方案的討論、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計,并對設(shè)計人員進行機械加工、熱處理、焊接、表面處理等工藝技術(shù)能力、設(shè)備能力、原材料采購周期等工藝技術(shù)交底。

在保證設(shè)計功能前提下，應盡可能不新增工藝資源，保證產(chǎn)品良好的工藝性，實現(xiàn)產(chǎn)品的較小變動，不涉及工藝資源的變動，盡可能降低工藝難度，保障工藝性。工藝部門也要向操作者進行工藝方案的講解、工藝規(guī)程的培訓和關(guān)鍵特殊工序質(zhì)量控制計劃的講解等工藝技術(shù)交底。

2.8 工藝信息化

工藝信息系統(tǒng)要與產(chǎn)品的全壽命周期管理結(jié)合。企業(yè)利用SAP系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)品的成本管控。工藝MBOM編制、工藝文件編制與審核、工藝方案編制與審核、工藝流程編制與審核和設(shè)計圖紙的審簽等工作應全面應用信息化手段，以節(jié)省人力資源。為工藝策劃構(gòu)架1條信息化通道，從而實現(xiàn)工藝策劃快速響應。

3 結(jié)語

軌道交通車輛項目工藝管理的核心任務是：合理進行軌道車輛工藝策劃，利用信息化、智能化和機械化手段,設(shè)計與工藝協(xié)同工作，制定合理的工藝標準，深度掌控先進工藝技術(shù)，實現(xiàn)PDM平臺化工藝管理。工藝策劃模式和質(zhì)量已成為軌道交通車輛產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素。