试析基于精益理念的转向架数字化产线建设

试析基于精益理念的转向架数字化产线建设

刘艳兵  多  毅

中车哈尔滨车辆有限公司      黑龙江哈尔滨         150056

摘要：通过建设转向架的精益数字化生产线，能够使工作环境得到很大地改进，从而达到少人化、提高效率和品质的目的。同时，其还可以提高企业的新型能力以及核心竞争力，为企业的数字化转型提供一个可持续、良性的发展方向。在“十四五”数字化转型过程中，中车哈尔滨公司将“把转向架车间建设成数字化车间”作为总体目标，从2021年起，围绕转向架非精益状况和生产现场六个难点问题，建立并实现了转向架工位级的精益数字化产线，现已经建成并投入量产，总体的技术和经济数据在行业内都属于前列，是中车哈尔滨公司实现数字化转型的主要载体，也是实现数字化转型的主要途径之一。

关键词：精益理念；转向架；数字化；产线

在制造方面，数字化产线将支持工业自动化控制、工业机器人和工业设备远程控制等方面的应用，极大地提升生产率，降低人为误差，增强设备的柔性，从而达到节约成本的目的。目前，我公司数字化程度较低，在设备和产线数字化水平上仍处于较低水平，尤其是针对转向架检修和组装的六个难点问题，急需对其配套设备进行技术更新，实现产线的精细化、信息化转型，是今后发展的必然方向。

1.数字化产线建设目标

1.1总体目标

以生产自动化与信息化管控为目标，重点研究流水线设备互联技术、自动传输技术、智能定位/识别/涂漆/抓取装配技术，以及制造设备的信息化管控、人机交互接口等关键技术。从而为转向架的工位级管理和转向架的生产管理提供了一种全新的管理方式，并吸收业内的先进技术，建设完成后能够在同行业中达到领先地位。

1.2结果性目标

转向架数字化产线在建成后，要在质量得到保证的前提下日产42台，检修周期1.5天，实现多个品种之间的快速切换，实现现场可视化，实现在配件的选配、抓取、传输、装配等方面取得突破，并将搬运机械手、自动传输线等智能设备引入到产品生产中，搭建起多级配件传送体系及自动化检修生产线，让各种类型的转向架能够达到节拍化生产、流水化检修、自动化装配。在后期，通过对生产过程中的各种数据进行自动化采集、电子录入、无纸传递，减少工作量，提高工作效率。

2.转向架组装数字化产线建设

2.1产线作业过程与技术组织构建

（1）模拟生产线构建

第一，生产工位固化方面。对工序分割、工序固化及节奏进行科学的规划，如本产线可分为三大工序，将各工序分割成23个标准工位，各转向架的节奏设定为5分钟。第二，工位、工序作业内容固化方面。根据“六要素”（人、机、料、法、环、测）对各个工位、工序进行固定，使之达到较高一致性。并按照“七大任务”的要求，为工位、工序提供支持。第三，作业人员固化方面。了解产线各个岗位的人员素质、人员数量等情况，重点培训“三新”产线项点中的工作项目。第四，作业标准化方面。在操作指导书中融入“六要素”，“七大任务”的有关规定。第五，产线工艺流程构建。（摇枕侧架抛丸及选配→摇枕侧架检测、确检）→摇枕侧架传输线（上线、补位、检验、待装配四工位）→枕架三大件组装→转接小车运输→涂装线悬挂和输送→枕架涂装→枕架干燥→转接小车运输→弹簧和斜楔组装→弹簧托板组装→交叉支撑装置组装→旁承组装和垫片焊接→正位检测→制动梁及横跨梁组装→杠杆、拉杆组装→承载鞍组装→轮轴与转向架组装。第六，场地布局构建。转向架产线分为三个子系统：摇枕侧架检修传输线及套架、涂漆线、转向架组装线，其中工艺布置设计图详见图1所示。

图1 转向架产线工艺布置图

（2）模拟配送线构建

按照摇枕、侧架从检测、确检起在线传送，不落地检修和组装，其他零部件按时发往组装工位、线边货店的原则进行设计。通过对配送内容、配送形式、配送地点、配送信息、配送数量、配送设备、配送频率等方面的规划，建立一条精益配送线。按照这一要求，达到实时的精细分配。

（3）产线信息流精益构建

首先，检修记录、转向架组装记录传递流程合理。其次是与检修上体的信息对接，可以通过 MES平台对当天的检修车辆型式及进度进行实时监控，从而方便地对转向架、轮轴的生产次序进行调整。

（4）产线装备构建

产线装备的配置及选择使整体生产布局流畅，装备应用自动传输技术、智能定位/识别/抓取/组装技术、人机交互的界面，实现信息化管控。

2.2产线相关作业过程设计

（1）摇枕、侧架选配

在分解转向架之前，要将处于收入状态的摇枕、侧架分别编号，同一辆车的摇枕、侧架编号必须一致，以一辆车的摇枕、侧架为一个单元向后工序转序，并按照“侧架－侧架－摇枕”的顺序依次完成摇枕、侧架探伤线的上线。

（2）摇枕、侧架检修及三大件组合

摇枕、侧架探伤线采用机械手下料，并将摇枕、侧架放在摇枕侧架输送线上。输送线的功能划定为“上线”、“补位”、“检查”、“组装”四个工位。摇枕、侧架在输送线上以每2辆份为一组，每20分钟将一组摇枕、侧架向下工位传输一次。输送线末端的组装工位是摇枕、侧架组合机械手的覆盖区域，由机械手在输送线上抓取摇枕、侧架，使用三大件组合机完成枕架组装。枕架组装完成后，转运小车将转向架运输到转向架喷涂上料工位。

（3）枕架整体涂装、烘干

采用人工挂件的方式实现枕架喷涂线的上料，在喷漆室完成枕架的油漆喷涂工作，每个枕架的喷涂时间为5分钟。枕架喷涂时使用水性环保涂料，采用电热风循环加热烘干，将干燥室内的温度设置在40摄氏度左右（可以根据周围的温度和湿度等来调节），确保在35分钟左右的时间内能够将枕架烘干，并且不会对接下来的组装造成任何的阻碍。当枕架烘干后，将其放在转运小车上，并将其运送到循环线上料工位。

（4）转向架组装落成

组装循环线机械手抓取转运小车上的转向架，通过循环线机械手的吊运及传输，在循环线上依次完成弹簧/斜楔组装、弹簧托板组装、交叉支撑装置组装、旁承组装、正位检测、制动梁横跨梁组装、杠杆拉杆组装、承载鞍组装、轮轴与转向架落成。随着轮轴与转向架的落成，机械手松开转向架完成循环线上的全部组装作业内容。

结束语：

综上所述，数字化产线的建成，并不只是对生产体系进行最大程度的调整，还包括工艺、人员、质量、成本、生产等多个体系之间的信息流动，从而达到了信息的互联互通，数字化的服务和控制，以便更好地完成转向架检修及组装工作。

参考文献

[1]朱志民,张鹏,李立,等.基于5G技术的转向架组装数字化产线建设方案研究[J].大连交通大学学报, 2021(11):132-133.

[2]中国中车集团 华中科技大学.2023年中车数字化人才（技术）专题培训讲义教材， 2023(03):184-185.

[3]奚国华、王军.精益管理之道[M].出版地：清华大学出版社, 2017(06):260-261.