基于SLP法的机车转向架检修组装设备布局研究



基于SLP法的机车转向架检修组装设备布局研究

陈代林

(中铁二院 西北勘察设计有限责任公司，甘肃 兰州730000)

摘要：通过SLP法对机车转向架组装的设施布局设计进行了研究。分析影响转向架组装作业的生产物流和非生产物流因素，得到了转向架组装各作业单元的综合关系相关表和综合关系排序，随后结合各作业单位的占地面积得到了作业单位面积拓扑图。

关键词：SLP法；转向架；设备布局；工业工程

0引言

近10年我国铁路装备制造行业得到了迅猛发展，已能自行设计制造200 km以上及时速350 km的高速动车组、时速200 km的客运机车以及大功率交流传动机车。这些先进铁路载运工具的逐渐广泛使用给铁路载运工具的运用和维修提出了新的挑战。过去铁路载运工具定期、定型的预防性维修方式已不能满足当前的需要，铁路载运工具的检修方式正从预防性维修逐步过渡到状态检测性维修。因此，铁路载运工具的检修工艺、检修设备、检修设施规划等成为近年来研究的热点。作为铁路载运工具检修的重要内容，检修设施布局的优劣直接决定着检修质量、检修效率和经济效益。

设施的布局设计方法包括摆样法、数学模型法、图解法、经验法、SLP[1]法等。由于具有便于操作、定性分析和定量分析进行结合等优点，SLP法近年来在航空航天[2]、汽车制造[3]、风电[4]等领域的设施规划中得到了广泛的应用，铁路装备制造企业也开始通过SLP法对生产设施进行科学的布局[5-6]，并形成了高质高效的生产能力。本文以机车检修中的转向架组装作业的设施布局为研究对象，试图通过SLP法对转向架组装设备的布局进行分析设计，为机车检修设施的布局设计提供新方法。

1转向架组装作业的设施布局分析

1.1　机车转向架组装工艺

机车检修是一种规范检修行为、解决具体操作问题的技术作业方法，包括轮对检修、制动部件检修、电机检修、构架检修、转向架检修等多个部分。其中，转向架组装工艺是机车检修的重要环节，直接影响着最终的检修质量，是机车安全运行的保证。对机车转型见组装作业进行工序分析得到机车转向架组装各作业单元的相关表，如表1所列。

表1　机车转向架组装作业步骤相关表

采用SLP法对机车转向架组装设备进行平面布置设计的步骤如下：①准备原始资料，分析转向架组装时各工序间的相互关系，通过分解与合并，得到最优配置，确定影响设备布局的主要因素，分析各工序相互之间的生产物流和非生产物流的关系，绘制转向架组装作业单位相互关系表；②依据转向架组装作业单位生产物流和非生产物流相互关系表的结论，得到作业单元的综合关系；③根据综合关系的排序，并结合转向架组装各作业单位所需面积，绘制作业单元相互关系的面积拓扑图；④修正转向架组装各作业单位的面积拓扑图，得到转向架组装设备平面布置图。

1.2　生产物流因素分析

根据工业工程理论，生产物流状况对企业的生产效率有重大影响。在机车转向架装配时，机车轮对、电机、构架、驱动装置、轴承箱、沙箱及其他零部件的搬运次数较多，而机车各部件的重量较大，需要起重设备进行搬运。由于机车转向架装配装配作业的生产物流强度很大，在此考虑生产物流强度为影响设备布局的主要因素。

为了分析生产物流强度对设备布局的影响，首先对机车对转向架装配各作业单元间的生产物流路线进行统计，并按照作业单元之间的物流强度占比对其进行等级划分，总共包括A、E、I、O、U五个等级，其中A级最高并依次减小到最低U级。得到的转向架装配物流强度汇总评级表如表2所列。

表2　生产物流强度评级表

从生产物流强度最优的角度讲，在进行设备布局设计时，物流相关表中的物流强度A级的生产物流路线对设施布局的影响最大，相关生产设施的距离应尽量缩小，从而能够减小搬运强度。而物流强度U级的生产物流路线相关设备之间的距离可以适当加大。例如，转向架装配作业中生产物流路线10~11等级为A，对生产设施的布局影响较大，应尽量将相关的生产设施距离缩短。

1.3　非生产物流因素分析

影响工业企业设施布局的基本要素除了生产物流强度外，还包括其他的非生产物流因素。在生产物流强度的分析，主要考虑生产产品的类型、产量和工艺。而产品类型、产量也同时决定着其他生产相关的作业单位关系，比如作业单位间的搬运次数、工序流程的顺序、生产服务、生产管理方式、生产的环保与安全性等。同样，为了方便对上述因素进行评价，按照作业单位间的相互关系划分为A、E、I、O、U五个等级，其含义从A-U级依次为：绝对重要、特别重要、重要、一般密切程度、不重要、不希望接近等。对相关因素进行分析定级，得到转向架装配各作业单位之间的相互关系分析表，如表3所列。

表3　非生产物流因素评级表

1.4　综合相互关系分析

在得到各作业单位对直接的生产物流和非生产物流相互关系之后，考虑两种因素的综合性影响，由于机车转向架装配中物流因素占主导地位，在此认为生产物流与非生产物流的相对重要性的比为2:1进行加权分配，并对这种综合因素进行评级。同样划分等级为A、E、I、O、U，等级越高意味着相互关系越密切，则在车间设施布局时两个作业单位的相关设备应该越靠近。表4为作业单位综合相互关系计算表，根据综合加权计算表，并按加权分值进行排序，就可以得到各作业单位之间的综合接近程度排序，如表5所列。

根据综合加权计算的结果和综合接近程度排序，并结合作业单元的占地面积，可以绘制作业单位面积拓扑图。绘制过程中，作业单元之间的相互关系越重要则连线越多，即A级4条、E级3条、I级2条、O级1条、U级0条。得到的作业单位面积拓扑图如图1。

根据得到的作业单位面积拓扑图和铁路机务设备设计的相关规范，即可对转向架组装作业的相关设施布局进行布置。

表4　综合关系计算表

表5综合接近程度排序表

图1　作业单位面积相互关系拓扑图

2结语

SLP法具有便于操作、定性分析和定量分析进行结合等优点，相对传统的经验设计方法，SLP方法更加科学合理。笔者通过SLP法对机车转向架组装的设施布局设计进行了研究。对影响转向架组装作业的生产物流和非生产物流因素进行了综合性分析，得到了组装工序间的综合相关表，随后结合各作业单位的占地面积得到了作业单位面积相关图，并最终绘制出优化可行的转向架组装设备平面布置图。笔者提出的方法，同样适用于机车轮对、制动部件、电机、构架等的检修设施布局设计。

参考文献：

[1]沙尔文迪(美国)(著).江志斌，易树平(译). 工业工程手册[M]. 北京：清华大学出版社，2007.

[2]张海波,孙健国.可行SLP法在发动机在线优化中的应用[J]. 航空学报,2010(4):663-670.

[3]肖超,陈书宏. 基于SLP和Em-plant的变速器装配线规划研究[J]. 工程设计学报,2010(6):430-434.

[4]郑松涛, 汤文成, 陈昀.SLP法在风电塔筒厂区总平面布置中的应用[J]. 工业工程与管理,2010(15):116-120.

[5]范建民. 机车转向架生产线工艺布局评价与优化研究[D].大连：大连交通大学, 2013.

[6]许婷婷. 某机车制造基地总体布局评价与优化[D].大连：大连交通大学, 2013.

Research on Equipment Layout of the Maintenance of Steering Rack

Locomotive Based on the SLP Method

CHEN Dai-lin

(CREECNorthwestSurveyandDesignCo.,Ltd,LanzhouGansu730000,China)

Abstract:In this paper, the facility layout design of locomotive bogie assembly by the SLP method was studied. The production logistics and the non-production logistics factors that would affect the bogie assembly operations were analyzed, and the comprehensive relationship correlation table and ranking of each work unit in the frame assembly were obtained, and then the topological graph of the work unit area was got by a combination of the floor area of various operating units.

Key words:SLP method; steering rack locomotive; equipment layout; industrial engineering

中图分类号:TH181

文献标志码：A

文章编号：1007-4414(2015)02-0139-03

作者简介：陈代林(1986-)男,甘肃兰州人，助理工程师，硕士研究生，主要从事铁路机务车辆设备设计方面的工作。

收稿日期：2015-03-18