城市轨道车辆装配车间物流分析与布局改善

童小英,关天民，孙丽, 陈志强, 陈雨赓

(1.大连交通大学 机械工程学院，辽宁 大连 116028;2.中车大连机车车辆有限公司，辽宁 大连 116028)

城市轨道车辆装配车间物流分析与布局改善

童小英1,关天民1，孙丽1, 陈志强2, 陈雨赓1

(1.大连交通大学 机械工程学院，辽宁 大连 116028;2.中车大连机车车辆有限公司，辽宁 大连 116028)

分析了城轨车辆装配的工艺流程，介绍了目前城轨车辆装配采用的主要布局模式.以某典型城轨装配车间为例，利用布局和物流路径图、F-D图等对车间原始布局和物流进行分析，找出存在的问题，据此对车间布局进行改善，得到新的车间布局和物料搬运路径，并对改善后的效果进行分析.与改善前相比，改善后大大缩短了物流距离、减少物流量和拥堵，达到降低物流成本、提高装配效率的目的.

城市轨道车辆；物流分析；布局改善；F-D图

0 引言

随着铁路运输高速重载的跨越式发展，近年来我国轨道交通装备制造业发展迅猛，国内外对于城轨车辆的需求不断增加[1]. 城轨制造企业要想在市场中获得竞争优势，必须提高效率、降低成本.企业产品物流时间占整个产品生命周期的90%～95%[2]，所以目前企业竞争的关键在于能否充分运用与制造密切相关的物流技术来缩短物流时间、降低物流成本.城轨车辆装配是城轨车辆生产制造的重要组成部分，占整个生产周期的时间最长，其物流水平的好坏直接影响企业生产效益.本文主要以某城轨装配车间为例，进行车间物流分析和布局改善研究，借此提高车间的装配效率、降低装配成本.

1 城轨车辆装配工艺流程分析

轨道交通发展呈多样化趋势.目前，轨道交通技术已日趋成熟，已经上线运营的城市轨道车辆有地铁、轻轨、市郊铁路、单轨、线性电机牵引的轨道交通、磁悬浮铁路及有轨电车等多种类型[3].其中以地铁、轻轨、市郊铁路和有轨电车的应用最为广泛.

根据车体宽度的不同，可以将城轨车辆分为A型车、B型车和C型车三种.其中A型车最大，C型车最小.另外，还有一些特殊车型，如：磁悬浮、单轨车、低地板车等.按照车体所使用材料的不同，可以将城轨车辆分为碳素钢车、不锈钢车、铝合金车三种.不锈钢车体和铝合金车体都具有较好的耐腐蚀性和轻量化的优点，适应了城轨车辆发展的需要，人们开始用不锈钢和铝合金取代普通钢车体.

不同型号、不同材料的城轨车辆，整体的装配工艺流程基本一致，具体如图1所示[4].其中车辆组装阶段所包括的工序较多，按照作业位置可以把组装工序分为车顶工序、车内工序、车下工序、车端工序及司机室工序5个模块， 每个模块都对应相应的工序内容.目前在我国城轨车辆装配主要采用固定马凳作业方式，即所有的车辆组装工序固定地点集中装配.

图1 城轨车辆装配工艺流程

2 城轨车辆装配车间原始布局及物流分析

工厂物流分析的技术工具主要有：物流路径图、操作表、相关分析图、物流过程表、从至表等[5].本文主要采用物流路径图、F-D图来作物流分析，并以物流分析的结果来作布局改善.下面主要以某城轨装配车间为例，对车间原始布局和物流进行分析.

2.1车间原始布局及物流路径图

通过现场详细调研，并结合装配工艺流程，绘制出某城轨车辆装配车间原始布局及物流路径图，如图2所示.

图2 城轨车辆装配车间原始布局及物流路径图

在车间原始布局图中，仓库用来存放城轨车辆装配所需零件，其中仓库1存放中顶板、客室玻璃、门立罩等城轨内饰，仓库2存放皮软管等小件以及小部分大型零件，仓库3存放空调机组、受电弓、电气柜等大型零件.预布线作业区主要是为城轨车辆所需的电线进行预处理，如切割、缠绕等.16个工位是城轨车辆装配工作台位，是主要工作区间，采用固定马凳式布局方式.车辆装配完后，进行落车调整和称重，之后的淋雨、限界以及调试等在另外一个车间进行.

车间物料搬运包含两大部分，上空的天车搬运和地面的叉车等非天车搬运方式.天车主要用来搬运车体以及大重型零件，叉车等主要用来搬运不需要由天车搬运的零件如门立罩，座椅扶手等.车间具体搬运路线如图2所示.从物流路径图可以看出，由于零件主要由仓库经过车间西侧物料转运区运送到各个工位上，所以车间西侧通道会比较拥堵且物流量大，另外，从仓库到车间东侧工位的搬运距离较远.

2.2物流量分析

由于物料搬运方式分为天车搬运和叉车等非天车搬运方式，这两种搬运方式不管从空间、载荷等方面差异都很大，所以计算物流量时需要分开进行统计.不管哪种搬运方式，物流量以装配一列车为单位进行统计，物流距离根据现场布局测得.由于篇幅原因，各作业单位对之间的物流量计算过程略.

对各作业单位对之间的物流距离进行测量，并结合城轨车辆装配的物流量可以得到车间各作业单位对之间的物流情况，根据物流情况可做出物流距离图，即F-D图，F为物流量，D为作业单位间距离.天车搬运和叉车等非天车搬运方式的F-D图分别如图3、图4所示.

图3 天车搬运F-D图

图4 非天车搬运F-D图

将F-D 图分成4个区域，物流量大距离小的为第一区域，物流量大且距离也大的为第二区域，物流量小距离也小的为第三区域，物流量小距离大的为第四区域.为了使总的搬运费用最小，F与D应遵循反比规律.F-D图也符合SLP的基本思想.在图3中，没有作业单位出现在物流量大距离也大的第二区域，说明天车搬运方式下的车间物流相对比较合理.从图4可以看出，有8对作业单位之间存在距离大物流量也大的情况，这些情况是属于第二区域，属于不合理部分，需要进行改善.通过对应分析可知，这些不合理的地方主要是仓库与工位3、4、7、8、11、12、15、16之间的搬运.

3 城轨车辆装配车间布局改善及效果分析

3.1车间布局改善

虽然部分工位的天车搬运距离较长，但是通过天车F-D图分析可知，天车搬运还是比较合理，而且天车搬运路线不容易改变，所以本文主要是对叉车等非天车搬运方式进行优化.这就需要对仓库与部分工位之间的布局位置进行优化.结合车间现场情况，可以考虑设计一条搬运通道，把需要叉车等搬运的零件从仓库1和仓库2中间的位置直接向南送往各个工位进行装配，仓库1和仓库2对换，即把中顶板、客室玻璃、门立罩等相对较重较多的零件存放在原来仓库2的位置，这样可以大大缩短物流路径、减少物流量和拥堵.改善后的车间原始布局及物流路径如图5所示.

图5 改善后的车间布局和物流路径图

3.2改善效果分析

对改善前后的叉车等非天车搬运的物流当量(物流当量=搬运重量×搬运距离)进行统计，可以发现，改善后各作业单位对之间的物流当量减少了很多，而且各作业单位之间物流当量更加平均.具体如图6所示.经统计，叉车等非天车总搬运距离由原来的2 462.5 m减少到1 505 m，总的当量物流量由原来的819 0271 kg·m减少到5 220 150 kg·m.

图6 改进前后的物流当量对比图

4 结论

城轨车辆装配是城轨车辆制造的重要组成部分，合理的车间布局及物流对提高装配效率、降低装配成本起着举足轻重的作用.本文通过对城轨装配车间的原始布局以及物流现状进行分析，对布局进行了调整，重新设计了叉车等地面搬运路径.与改善前相比，改善后缩短了搬运距离、提高了搬运效率、降低了物流成本及工人劳动强度.

[1]蒲春喜.轨道车辆组装工艺现状及展望[J].科技专论,2014(5):257.

[2]冯定忠,吴能,范佳静,蒋美仙. 基于SLP和SHA的车间设施布局与仿真分析[J].工业工程与管理,2012(2):21-25.

[3]孔令洋.城市轨道交通系统型式选择研究[D]. 北京:北京交通大学,2009.

[4]徐博雅,孙丽,权亚莉,等. 基于IE理论的城铁车总装配工艺优化[J].大连交通大学学报,2015,36(5):42-45.

[5]方庆琯,王转.现代物流设施与规划[M].北京:机械工业出版社,2009.

下期待发表文章摘要预报

基于小波-包络解调的齿轮箱复合故障研究

李嘉鹏,苑宇

(大连交通大学 机械工程学院,辽宁 大连 116028)

摘要：齿轮箱恶劣的工作环境和复杂的内部结构容易发生复合故障，及时诊断齿轮箱复合故障，不仅提升工作效率和安全性，且可以节约维修成本.利用小波理论在时频域的局部分析能力，提出基于小波变换的复合故障频带划分准则，并利用改进包络解调实现复合故障特征提取.利用QPZZ-Ⅱ型试验台在900 r/min转速条件下模拟两种复合故障实验，实验结果证明：基于小波变换的复合频带划分能够从复合故障中各源故障频带切分，改进后的包络解调能更加清晰地表征出故障特征处谱峰.

LogisticsAnalysisandLayoutImprovementofUrbanRailVehicleAssemblyWorkshop

TONG Xiaoying1, GUAN Tianmin1, SUN Li1, CHEN Zhiqiang2, CHEN Yueng1

(1.School of Mechanical Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China;2. CRRC Dalian Co., Ltd, Dalian 116028, China)

The process flow of urban rail vehicle assembly is analyzed, and the main layout mode of urban rail vehicle assembly is introduced. Taking a typical urban rail assembly workshop as an example, the original layout and logistics are analyzed by the layout and logistics path diagram and the F-D diagram. Some problems are found out and the workshop layout is improved. The new workshop layout and material handling route are obtained, and the improvement effect is analyzed. Compared with before improvement, the logistics distance is shortened, and the logistics intensity and congestion are reduced, so the logistics cost is reduced and the assembly efficiency is improved.

urban rail vehicle; logistics analysis; layout improvement; F-D diagram

1673- 9590(2017)06- 0074- 04

2016-11-25

童小英(1981-)，女，讲师，硕士，主要从事工业工程技术的研究

E-mailtxy@djtu.edu.cn.

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