胡浩

摘 要：湘潭電機(jī)股份有限公司電機(jī)事業(yè)部中大型異步電機(jī)柔性裝配生產(chǎn)線是國內(nèi)首個(gè)現(xiàn)代化的專業(yè)中大型電機(jī)生產(chǎn)線，在生產(chǎn)制造能力、現(xiàn)場(chǎng)工藝布局、工藝過程、產(chǎn)品物流等方面實(shí)現(xiàn)最精良的優(yōu)化?；谄湓谡w格局上的工藝方案，是在打造現(xiàn)代化的中大型電機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)促成中型電機(jī)制造最大程度的高質(zhì)和高效。

關(guān)鍵詞：電機(jī);柔性;優(yōu)化;工藝方案

中大型電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，統(tǒng)計(jì)表明：我國電動(dòng)機(jī)的耗電量約為全國總發(fā)電量的65%左右，其中中大型電動(dòng)機(jī)約占35%左右。

在我國“十三五”國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃及“2020年遠(yuǎn)景規(guī)劃目標(biāo)”中指出：國家將繼續(xù)重點(diǎn)發(fā)展電力、三大化工、石油輸采煉和天然氣、水利環(huán)保、交通運(yùn)輸;鋼鐵礦冶、輕工建材、軍事工程等重大技術(shù)成套裝備和原材料工業(yè)節(jié)能降耗配套產(chǎn)品，勢(shì)必需要發(fā)展與其配套的中大型電機(jī)，特別是特種大電機(jī)和特種中型電機(jī)以及高端中大電機(jī)產(chǎn)品的需求量加大。

1 中大型異步電機(jī)車間裝配線的基本情況

目前電機(jī)事業(yè)部中型電機(jī)車間生產(chǎn)的中大型電機(jī)中心高是Y355-710，功率150kw-3300kw。產(chǎn)品特點(diǎn)是小批量、多品種、外觀差異性大、工序間復(fù)雜。裝配柔性生產(chǎn)線的建設(shè)主要是優(yōu)化生產(chǎn)工藝路線，提高效率，擴(kuò)大產(chǎn)能，提升質(zhì)量的需求，通過建設(shè)生產(chǎn)能力達(dá)到年產(chǎn)總約臺(tái)量5000臺(tái)、總?cè)萘考s420萬kw、極限產(chǎn)能可達(dá)到600萬kw。初步實(shí)現(xiàn)中大型異步電機(jī)制造專業(yè)化、生產(chǎn)管理數(shù)字化的生產(chǎn)過程，更加有利于提升電機(jī)實(shí)物質(zhì)量，提高生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理水平，促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

1.1 主要制約異步電機(jī)裝配流水線的因素

通過對(duì)車間產(chǎn)品現(xiàn)狀和電機(jī)結(jié)構(gòu)分析，制約中大型異步電機(jī)車間裝配線的因素有：定轉(zhuǎn)子合裝質(zhì)量不穩(wěn)定，軸承裝配損傷，端蓋裝配應(yīng)力集中，生產(chǎn)成套性差缺乏智能控制與應(yīng)用。柔性生產(chǎn)線的規(guī)劃和應(yīng)用將解決上述問題。

1.2 傳統(tǒng)的電機(jī)裝配工藝流程分析

車間中型異步電機(jī)裝配柔性生產(chǎn)線80%以上是臥式異步電機(jī)，而傳統(tǒng)普通臥式中型異步電機(jī)可以細(xì)分為軸承裝配、定轉(zhuǎn)子合裝等32個(gè)工序，傳統(tǒng)工藝流程非常分散，每個(gè)工序的時(shí)間節(jié)拍差異大，不適應(yīng)質(zhì)量和工藝提升的要求，不適宜進(jìn)行柔性生產(chǎn)設(shè)計(jì)：

2 電機(jī)裝配柔性生產(chǎn)線的規(guī)劃和應(yīng)用

結(jié)合精益生產(chǎn)工具，對(duì)中大型裝配進(jìn)價(jià)值流分析，找出裝配過程存在搬運(yùn)浪費(fèi)和總裝配效率低兩個(gè)癥結(jié)，找出7個(gè)末端因素：傳統(tǒng)裝配模式限制、定轉(zhuǎn)子合裝時(shí)間長(zhǎng)、軸承裝配方法不良、端蓋裝配變形大、領(lǐng)料時(shí)間長(zhǎng)。

運(yùn)用關(guān)聯(lián)圖找出癥結(jié)

2.1根據(jù)中大型裝配線未來價(jià)值流圖將總裝線分為四條線：1號(hào)線：355-500 中心高電機(jī)流水總裝線;2號(hào)線：500-710 中心高電機(jī)流水總裝線;3號(hào)線：轉(zhuǎn)子預(yù)裝線;4號(hào)線：定子、機(jī)座預(yù)裝線。合理計(jì)算工序時(shí)間節(jié)拍后，我們將3、4號(hào)線作為前置工序，不進(jìn)行流水線作業(yè)。

2.2 1、2 號(hào)總裝線工序流水線的規(guī)劃：

根據(jù)產(chǎn)品重量大，多品種等特點(diǎn)，采用直線型島式裝配線，雙島式配置使裝配環(huán)節(jié)有一定的柔性化空間，能使產(chǎn)品在裝配生產(chǎn)過程中有序的流動(dòng)起來，改善作業(yè)環(huán)境;專業(yè)工序流水化作業(yè)有利于提高裝配質(zhì)量的保障能力。同時(shí)運(yùn)用RGV運(yùn)載車進(jìn)行上下工位的銜接，預(yù)留工位的作用是解決非常規(guī)電機(jī)裝配時(shí)間節(jié)拍的變化及問題處置。達(dá)產(chǎn)后355-500 線單班產(chǎn)能 16 臺(tái)/線、月產(chǎn)約 300 臺(tái)（按 21.5 天計(jì)算），500-710 線單班產(chǎn)能 12 臺(tái)/線（按 21.5天計(jì)算）、月產(chǎn)約 250 臺(tái)?？紤]到產(chǎn)線運(yùn)行及生產(chǎn)組織的影響，預(yù)計(jì)年產(chǎn)總約臺(tái)量 5000 臺(tái)、總?cè)萘考s 420 萬 kw。

2.2.2 對(duì)傳統(tǒng)工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)：

通過首席操作師、技師、高級(jí)工對(duì)裝配各工序進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，通過計(jì)算每個(gè)工序所需的時(shí)長(zhǎng)，考慮到個(gè)人能力差異，將所有流程進(jìn)行優(yōu)化，重新整合為4個(gè)工步：定轉(zhuǎn)子合裝4小時(shí)（改進(jìn)）、軸承裝配（35-38分鐘）、端蓋裝配（28-35分鐘）、風(fēng)罩冷卻器裝配（35分鐘），RGV運(yùn)載車往返一次時(shí)長(zhǎng)約25分鐘，能適應(yīng)產(chǎn)線轉(zhuǎn)運(yùn)要求。在后續(xù)改進(jìn)中，應(yīng)致力于通過工裝、工藝方法、工藝技能的提升達(dá)到各節(jié)拍之間的均衡及工效的提高。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求總裝線分為流水線作業(yè)模式和非流水線作業(yè)模式。其中流水線作業(yè)模式將合裝后的電機(jī)安裝分為4個(gè)步驟，分別在4個(gè)工位上完成安裝工作。每個(gè)工位工作完成后，通過RGV將物料送到下一個(gè)工位。有2條裝配流水線可以同時(shí)并行作業(yè);非流水線模式將在一個(gè)工位上完成合裝后電機(jī)安裝的所有工作，一共8個(gè)工位，可以同時(shí)并行作業(yè)。系統(tǒng)根據(jù)MES的調(diào)度指令可以切換作業(yè)模式，兩種工作模式切換時(shí)需清空原產(chǎn)線上的物料。

2.3 定轉(zhuǎn)子合裝時(shí)間長(zhǎng)優(yōu)化改進(jìn)

2.3.1定、轉(zhuǎn)子定位合裝配機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

傳統(tǒng)定轉(zhuǎn)子合裝是使用專用工裝梨形吊具或套管進(jìn)行定轉(zhuǎn)子合裝，需要多人配合，特別是套管抬套轉(zhuǎn)子時(shí)，需要2部吊車同時(shí)進(jìn)行配合，操作繁瑣、效率低下，過程操作不當(dāng)容易導(dǎo)致定子線圈損傷。

針對(duì)上述問題設(shè)計(jì)了定轉(zhuǎn)子合裝機(jī)，采用臥式半自動(dòng)裝配，轉(zhuǎn)子通過激光校準(zhǔn)、數(shù)字化自動(dòng)定位，定子通過工作臺(tái)水平移動(dòng)，確保電機(jī)定子裝配轉(zhuǎn)子過程中的合理化、數(shù)字化、高效率生產(chǎn)，很好解決了合裝定位繁瑣、標(biāo)定件過多、效率低等問題。

2.3.2應(yīng)用中對(duì)定轉(zhuǎn)子合裝進(jìn)行二次創(chuàng)新和優(yōu)化

經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，將合裝流程進(jìn)行了優(yōu)化，合并了多道流程，減少了4道多余動(dòng)作。改進(jìn)后裝一臺(tái)轉(zhuǎn)子節(jié)約2小時(shí)，減少了操作者1人。同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定測(cè)量數(shù)據(jù)改為設(shè)計(jì)資料輸出，并建立了數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化后定轉(zhuǎn)子合裝可以直接調(diào)取數(shù)據(jù)，這樣合裝一臺(tái)只需要30-40分鐘。

2.4 軸承裝配不良優(yōu)化改進(jìn)

傳統(tǒng)滾柱軸承裝配時(shí)，首先是將軸承外圈用銅棒敲入端蓋軸承室，內(nèi)圈熱套在轉(zhuǎn)軸上，再吊起端蓋，邊晃動(dòng)邊將外圈擠壓在內(nèi)圈上。軸承裝配操作時(shí)間長(zhǎng)，后續(xù)試驗(yàn)問題多，顯然不能滿足流水線的要求。對(duì)軸承裝配進(jìn)行了全面創(chuàng)新：裝配軸套后，用2件定位螺桿拉緊內(nèi)蓋，讓軸承套、軸承蓋形成一個(gè)整體，通過端蓋與機(jī)座的螺桿對(duì)稱均勻緊固，將端蓋緩慢拉到位，改進(jìn)后基本解決了軸承裝配不當(dāng)導(dǎo)致的系列試驗(yàn)問題。

2.5端蓋裝配變形大優(yōu)化改進(jìn)

傳統(tǒng)工藝裝配端蓋是用吊繩吊起轉(zhuǎn)子，調(diào)正機(jī)座與端蓋連接孔，因行車適調(diào)精度較低，容易導(dǎo)致端蓋裝配偏心受力變形。對(duì)端蓋裝配設(shè)計(jì)了自動(dòng)調(diào)心工裝，保證兩端端蓋裝配轉(zhuǎn)子位于中心，同時(shí)配備了配有KBK吊掛裝置，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)同時(shí)進(jìn)行裝配;配有鋰電池電動(dòng)扳手、自動(dòng)加脂機(jī)、風(fēng)扇安裝專業(yè)工裝等先進(jìn)設(shè)備和工具，增加了錘擊去應(yīng)力等工藝，改進(jìn)后，工作者勞動(dòng)強(qiáng)度明顯改善，端蓋裝配時(shí)間由以前的40分鐘降低至20-25分鐘。

2.6 領(lǐng)料時(shí)間長(zhǎng)優(yōu)化和改進(jìn)

為了對(duì)裝配零部件物流和存儲(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)籌控制，車間在裝配區(qū)南面建立立體庫房。立體庫房由高層貨架、主出線盒存放區(qū)、滑動(dòng)軸承擺放區(qū)、下風(fēng)罩?jǐn)[放區(qū)、配送區(qū)、以及檢驗(yàn)掃碼區(qū)組成。打通物資采購、存儲(chǔ)、外委外協(xié)件制作，內(nèi)部配套等物料信息集成渠道，實(shí)現(xiàn)物料適時(shí)狀態(tài)信息傳遞，已排產(chǎn)未成套情況預(yù)警，異常情況人工干預(yù)調(diào)節(jié)功能，具體內(nèi)容有MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)的建立、立體庫房機(jī)器人掃碼出入庫功能。

2.7智能化控制與管理

2.7.1 數(shù)字化終端管理

每個(gè)島位配備電腦終端，里面配有數(shù)字化管理系統(tǒng)， 與公司生產(chǎn)線配置零部件掃碼系統(tǒng)、ERP生產(chǎn)管理系統(tǒng)、質(zhì)量大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、PLM等系統(tǒng)實(shí)時(shí)連接，使產(chǎn)品的裝配質(zhì)量具有可追溯性。生產(chǎn)線配置零部件掃碼系統(tǒng)（包括：一體式電腦、條碼打印機(jī)、掃描槍、批處理?xiàng)l碼PDA等），對(duì)定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、端蓋等零部件進(jìn)行唯一性標(biāo)識(shí)和批次性條碼管理，還包括質(zhì)量監(jiān)控、工位上線掃描、工藝參數(shù)采集。生產(chǎn)綱領(lǐng)系統(tǒng)：庫存記錄、待料報(bào)警、計(jì)劃安排、設(shè)備監(jiān)控。智能化看板;顯示圖紙工藝文件、本工位質(zhì)量狀態(tài)、生產(chǎn)節(jié)拍和進(jìn)度及操作人員記錄等信息。

2.7.2質(zhì)量全生命周期管理

質(zhì)量大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，全名質(zhì)量全生命周期管理系統(tǒng)，是湘電打造民品電機(jī)產(chǎn)品整個(gè)制造鏈全程數(shù)字化的質(zhì)量管控平臺(tái)，以質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、流程控制為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品質(zhì)量信息全程可追溯為核心，通過質(zhì)量數(shù)據(jù)分析與挖掘應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息快捷追溯、數(shù)字化的PDCA循環(huán)、可視化的反饋控制、工序能力評(píng)價(jià)、配合調(diào)度控制等功能，達(dá)到降低產(chǎn)品質(zhì)量成本、持續(xù)提升產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)的目標(biāo)。系統(tǒng)主要功能包括：

全景質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量信息快捷追溯、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、可視化的反饋控制、信息化流程管控、持續(xù)改進(jìn)決策支持等。

3 實(shí)施過程與結(jié)果

通過實(shí)踐，車間流水線每40分鐘出一臺(tái)電機(jī)，2條流水線每天8小時(shí)約可以裝配20臺(tái)電機(jī)，年產(chǎn)量可達(dá)5000-6000臺(tái)。實(shí)施后電機(jī)裝配后質(zhì)量穩(wěn)定，降低了工作者勞動(dòng)強(qiáng)度。

4工藝創(chuàng)新

4.1 3D仿真設(shè)計(jì)? 通過3D軟件進(jìn)行三維建模和零部件的工藝規(guī)劃結(jié)果，消除了瓶頸并確保最佳效果。

4.2 工藝裝備創(chuàng)新? 在裝配過程中，采用了合裝配機(jī)、轉(zhuǎn)子抬起浮動(dòng)支架、轉(zhuǎn)子尾風(fēng)扇壓機(jī)、鋰電池自動(dòng)扳手等30多種新工藝裝備，每個(gè)工位上配備了顯示屏、掃描槍。

4.3 工藝模塊設(shè)計(jì)? ?通過將定轉(zhuǎn)子預(yù)裝從總裝配分離，獨(dú)立裝配成為一個(gè)大部件，后續(xù)總裝配就是從轉(zhuǎn)子套定子開始。通過此次柔性方案的設(shè)計(jì)過程，模塊化提升了30%。

5結(jié)束語

中型電機(jī)裝配生產(chǎn)線是公司打造規(guī)?；?、專業(yè)化、信息化的電機(jī)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)基地，重點(diǎn)聚焦核核心制造能力建設(shè)。配有數(shù)字化管理系統(tǒng)， 與公司ERP生產(chǎn)管理系統(tǒng)、質(zhì)量大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、PDM等系統(tǒng)實(shí)時(shí)連接，使產(chǎn)品的裝配質(zhì)量具有可追溯性，可以最大限度的保障產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。