轉向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化

張良

摘要：轉向架作為列車的重要組成部分，其檢修生產(chǎn)面臨需求量大、交貨期短等問題。本文針對檢修生產(chǎn)量大、生產(chǎn)需求不均衡、生產(chǎn)效率較低的現(xiàn)狀，運用Plant Simulation仿真軟件對轉向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)進行建模仿真;結合工業(yè)工程理論進行了原因分析，進行了工藝布局調(diào)整，對高速列車轉向架檢修生產(chǎn)的工藝布局進行優(yōu)化，為提高檢修效率提供了技術支持。

關鍵詞：轉向架;檢修生產(chǎn);系統(tǒng)仿真

引言

隨著國內(nèi)高速鐵路行業(yè)迅速發(fā)展，動車組列車的數(shù)量也急速增長。隨著列車的提速，對列車性能與可靠性要求越來越高，所有動車組列車均需定期進行檢修[1]，因此檢修生產(chǎn)的需求量大大提高。轉向架作為列車的重要組成部分，研究轉向架檢修生產(chǎn)的優(yōu)化對于進一步發(fā)展我國鐵路貨運具有重要意義。

返廠檢修的動車組有多種車型和編組，根據(jù)運行時間/里程不同，檢修級別可分為三級修、四級修和五級修。動車組轉向架檢修生產(chǎn)線包含：輪對檢修線、構架檢修線和中小件檢修線三部分，本文將在現(xiàn)行生產(chǎn)設備和物流布置狀態(tài)下，運用Plant Simulation仿真軟件對轉向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)進行建模仿真，分析瓶頸工序。以輪對檢修生產(chǎn)線為研究對象，對其進行分析優(yōu)化。

一、動車組轉向架檢修生產(chǎn)及其工藝流程分析

本文主要以CRH380A 車型為研究對象，該型號動車組使用于我國客運專線，采用動力分散型交流傳動方式，編組形式為6動2拖。

根據(jù)某廠轉向架檢修生產(chǎn)車間現(xiàn)行工藝方案以及生產(chǎn)布局，將整個檢修生產(chǎn)線劃分為三條主要檢修線，輪對檢修線、構架檢修線和中小件檢修線，這三條線路初始工序一致，分解后分別進行檢修，最終進行組裝。其中，輪對檢修線生產(chǎn)周期長，工序多，也最為重要。為后續(xù)對整個制造過程進行詳細分析，對CRH380A轉向架五級檢修輪對線進行工序分析，共計輸出加工工序24項，耗時83.36h;檢查工序4項，耗時0.33h;搬運工序6項，耗時4.39h，距離160m;等待工序3項，耗時64h。

二、轉向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真

（一）轉向架檢修生產(chǎn)系統(tǒng)模型的建立

（1）建立對象類型庫

本文研究的生產(chǎn)系統(tǒng)是CRH380A的五級檢修生產(chǎn)，由于CRH380A編組為2拖6動，以DC5代表動車五級修，TC5代表拖車五級修。在Plant-simulation中，設置MU（移動對象），代替上述轉向架檢修情況。同時設置生產(chǎn)計劃表，來控制MU的數(shù)量和順序。

（2）構建基礎模型

根據(jù)程序流程圖，用軟件中SingleProc對象表示其中的加工工序，用Buffer對象表示其中的同溫工序，用line對象表示其中的搬運，每到工序之間用Connector相連，建立檢修仿真基礎模型。

（3）屬性和邏輯策略設置

由于動車和拖車在輪對檢修線中存在差異，因此需要利用軟件中的Method（調(diào)試器），利用Simtalk語言編寫程序，控制對象的流向。對每一個工位的屬性進行設置，包括加工時間、恢復時間等。考慮實際作業(yè)的情況，處理時間以正態(tài)分布，同時增加5%的寬放率。

（二）現(xiàn)行單列檢修生產(chǎn)的仿真

2.2.1 瓶頸工序分析與優(yōu)化

瓶頸工序是指制約整條生產(chǎn)線產(chǎn)出量的那一部分工作步驟或工藝過程，廣義上瓶頸是指整個流程中制約產(chǎn)出的各種因素。瓶頸工序主要是針對生產(chǎn)流程而言，把一個流程中作業(yè)時間最長的工序稱為瓶頸工序[2]。根據(jù)軟件輸出，反映為working段占比最大的工序，本文選擇前五個進行優(yōu)化，即車輪退卸、輪對壓裝、齒輪箱檢修、軸箱體組裝和齒輪箱高速跑合。

（1）車輪退卸：每輛車有四條輪對，在進行該工序時，生產(chǎn)數(shù)量加倍，而現(xiàn)行僅一臺設備，因此可增加兩臺設備，提高生產(chǎn)效率;

（2）輪對壓裝和齒輪箱高速跑合：在生產(chǎn)中，輪對壓裝完成后，需要進行48小時同溫等待，才可進行后續(xù)檢壓操作。齒輪箱高速跑合后，需要8小時同溫。因此可以將后續(xù)的無需在檢壓完成后才可進行的工序提前，即輪對涂裝、部分零部件組裝等工序，與等待時間并行;

（3）齒輪箱檢修、軸箱體組裝：這兩道工序主要依賴人工操作，可適當增加人工數(shù)量。

2.2.2 阻塞工序分析與優(yōu)化

阻塞工序是指造成后道工序來料堆積的工序，仿真反映為blocking段占比較大的工序。選取占比最大的三道工序進行優(yōu)化，即構架組掛、車軸脫漆和軸承推卸。

（1）車軸脫漆和軸承推卸：這兩道工序的后續(xù)工序為車輪退卸，車輪退卸所需工時較長是這兩道工序堵塞的原因。對車輪退卸進行優(yōu)化，可緩解堵塞;

（2）構架組掛：構架組掛的前兩道工序包括構架涂裝、構架檢修。其中構架涂裝所需工時較短，可將臺位數(shù)量減少1臺，既可以平衡生產(chǎn)又節(jié)約空間;構架檢修占地面積較大，但大部分用于構架的存放，可將檢修完畢的構架委外存放，節(jié)省出的空間進行構架組掛。

（三）優(yōu)化后現(xiàn)行單列檢修生產(chǎn)的仿真

在模型中對上述工序進行調(diào)整后，再次仿真得出優(yōu)化前后單列CRH380A五級檢修用時、平衡率對比數(shù)據(jù)，單列CRH380A的五級檢修，工時減少了20.12小時，優(yōu)化比率為13.3%，平衡率提高了9.3%，見表1。

三、結論

本文針對某廠現(xiàn)行轉向架檢修生產(chǎn)線存在的生產(chǎn)效率低、產(chǎn)能小的問題，運用工業(yè)工程的分析方法，對轉向架檢修繪制了程序流程圖進行分析。在Plant-simulation平臺對生產(chǎn)系統(tǒng)進行了仿真，對現(xiàn)行生產(chǎn)線存在的5個瓶頸工序和3個阻塞工序進行了優(yōu)化調(diào)整，得到優(yōu)化結果：單列五級檢修生產(chǎn)時間可縮短13.3%。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵路主要技術政策[M].北京：中國鐵道出版社，2013：1-5.

[2] 劉洪偉，齊二石. 基礎工業(yè)工程[M]. 化學工業(yè)出版社，2016： 206-207.