脉动式生产线在高铁装配中的应用研究

安春雷+杨龙

摘 要：为促进我国高铁装配生产线智能化转型升级，探讨了脉动生产线技术的研究与应用。首先，分析了现有高铁生产线的不足；然后介绍了高铁脉动自动化生产线的设计思路和优势；最后从基础数据管理、生产计划管理、装配现场管理三个方面，介绍了与高铁脉动自动化生产线配套的生产信息系统。

关键词：高铁装配；脉动生产线；信息系统；自动化

中图分类号：U238 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）23-0163-02

1 概述

高铁装配是高铁制造过程的最后一个环节，其装配质量与装配效率将直接影响高铁的交付日期。由于总装作业具有内容复杂、专业性强、工作面窄、开敞性差等特点，并且受到现场管控水平、生产规模、工厂技术水平等多方面因素影响，如何提高高铁装配的技术能力和管控能力一直是高铁制造的关键问题。

为提高高铁制造水平，建设数字化工厂，建成具有“数字化、信息化、自动化、智能化”特点的智能生产线，已成为未来高铁制造乃至中国制造业的重点方向和目标。

2 高铁装配生产线现状

目前的高铁装配生产线不是全流水线生产，存在以下不足：

（1）参与装配人员密集，生产效率有待提高。

（2）物料数量众多，配送困难。

（3）装配过程复杂，不利于岗位标准化提高。

（4）装配过程复杂，不利于生产节拍控制。

（5）采用人工方式进行工位间移车，浪费工时，劳动强度高。

（6）信息化系统有待加强及完善。

由于高铁装配周期长、交付压力大，往往采用扩大总装面积、增加生产线的方法来应对，结果导致生产装配厂房大、生产线多、在制品周转慢的问题。

3 高铁装配脉动生产线应用

高铁装配脉动生产线借鉴了汽车工业先进高效的流水线作业方式，使高铁以固有的节拍移动，操作人员则在固定区域进行装配作业。通过对现有生产资源的合理规划和整合，它可以有效地提高高铁装配的装配效率，改善高铁装配质量和操作环境，降低工人劳动强度，实现快速、低成本、高质量的高铁制造。

3.1 生产线设计

（1）采用现有车间改造高铁装配脉动生产线；生产线采用S型布置方式，共设20个工位，工位间距29m。

（2）主装配线采用RGV型式，形成流水生产线，实现生产线的均衡性和单件流。

涂装后的车体通过自动化迁车台输送到总装上线工位，利用抬车机将原架台更换为RGV，由RGV输送进入装配线。

装配完成后在总装下线工位，通过抬车机将装配完的车落到转向架上完成落车，RGV离开并通过RGV回送线返回到上线工位。

（3）单车数量较多工件采用自动化输送线输送到工位；小工件采用单车SPS系统；大工件采用AGV或叉车输送到工位，实现物料、工装、工具连续配送的物流系统。

（4）根据工艺需求采用机器人或机械手等辅助装配设备

（电动拧紧工具、涂胶机器人、抓取及举升机械手等）， 降低工人的劳动强度， 提高装配质量和装配效率。

（5）装配过程标准化和专业化，根据高铁装配工艺结合新的脉动生产线的布局方式，对现有工序重新分割和作业进行标准化细分。

（6）加强车间的信息化建设，实现生产现场的可视化控

制。

3.2 生产线优势

（1）有效地缩短高铁装配的装配工时。

（2）改善装配现场的环境，减少高铁装配厂房占用面积。

（3）装配作业标准化，专业化的分工更易于保证高铁的质量和性能的稳定。

（4）规范和拉动高铁生产供应链的协同。

（5）建立脉动生产线时采用的新工艺、新装备和新技术，能够促进高铁装配技术的发展。

3.3 生产线信息系统

脉动生产线技术应用于小批量复杂的高铁装配，实现脉动生产线稳定、高效运转，除硬件保证外，还需要建立脉动生产线信息系統以提供有效的信息支撑。脉动生产线信息系统主要由基础数据管理和装配产线管理组成。

3.3.1 基础数据管理

对高铁的EBOM、PBOM和MBOM实现数字化管理，实现设计数据、工艺数据、工装数据、检验数据、相关技术文件等所有产品数据的有效管理，以保证各车型和产品单一数据源的完整性、唯一性、追溯性。

在高铁设计阶段和工艺设计阶段，按照脉动装配的方式和管理思想，采用成组技术和专业分工等新的工艺方法和装配技术，使生产装配阶段能够按照脉动装配的模式进行。

3.3.2 装配产线管理

高铁脉动装配产线按照工位的方式进行管理。每个工位完成一定的装配工作，该工位工作完成后，高铁就移动到下一个工位，以此类推直至高铁装配完成。高铁在每个工位作业的时间相同，该时间通常称为脉动装配生产线的“节拍”。

（1）工序组装信息查询

可以查询获取以下信息：

a.当前工位车辆的工序施工信息；b.当前工序的BOM；c.当前工序的安装指导信息，包括PDF格式、动画格式、视频格式等；d.当前工序的工装及工具清单。

（2）工序组装控制

a.物料报警：安装人员根据BOM信息，对配送至当前工位的物料信息进行检查。若发现物料品种、数量或质量问题，进行报警。b.求助报警：安装人员预测到不能在规定时间内完成工作或需要帮助时，进行报警。c.设备报警：安装人员发现工装设备故障时，进行报警。d.质量报警：工序安装人员发现前面工序质量问题时，进行报警。e.剩余时间报警：系统可以预先设置剩余时间报警的时间长度，例如30分钟。若距离完工时间还剩30分钟时，系统自动产生报警。提示安装人员加快安装进度。f.质量检验：质量检验人员对关键工序完工后进行质量检验。质量检验合格或整改合格后，质量检验人员确认放行。g.工序完成：发送放行信息给机运系统，允许车辆移动进行下道工序。h.报警信息显示在工位LCD大屏幕上，并根据报警类型播放相应的音乐或提示；同时，报警信息发送到相关部门和相关人员。

（3）工序组装分析

车间管理人员可以对工序组装信息进行查询、统计、分析及报表打印，为科学决策提供依据。

a.数据记录：自动记录工序工序安装人员、质量检验人员、报警信息（报警工位、报警工序、报警类型、报警名称、报警开始时间、报警结束时间等）。b.安装质量追溯：车辆测试或运行过程中发现质量问题，可根据车辆编号和工序查询安装人员、质量检验人员信息，实现安装质量追溯。c.物料质量追溯：车辆测试或运行过程中发现零部件物料问题，可根据车辆编号和物料名称查询零部件供货商、批次、质检人员等信息，确认问题来源及受影响的产品批次，实现物料质量追溯。d.报警分析：对报警进行分类统计分析，为人员安排、设备检修、物料采购提供决策依据。

4 结束语

本文在现有高铁生产线的基础上研究了一种新型的数字化、智能化脉动式高铁生产线的建设方式，可作为高铁制造转型升级的一种新思路和新方式。

参考文献：

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