转向架检修生产系统仿真与优化

2020-09-10张良

看世界·学术上半月 2020年12期

张良

摘要：转向架作为列车的重要组成部分，其检修生产面临需求量大、交货期短等问题。本文针对检修生产量大、生产需求不均衡、生产效率较低的现状，运用Plant Simulation仿真软件对转向架检修生产系统进行建模仿真;结合工业工程理论进行了原因分析，进行了工艺布局调整，对高速列车转向架检修生产的工艺布局进行优化，为提高检修效率提供了技术支持。

关键词：转向架;检修生产;系统仿真

引言

随着国内高速铁路行业迅速发展，动车组列车的数量也急速增长。随着列车的提速，对列车性能与可靠性要求越来越高，所有动车组列车均需定期进行检修[1]，因此检修生产的需求量大大提高。转向架作为列车的重要组成部分，研究转向架检修生产的优化对于进一步发展我国铁路货运具有重要意义。

返厂检修的动车组有多种车型和编组，根据运行时间/里程不同，检修级别可分为三级修、四级修和五级修。动车组转向架检修生产线包含：轮对检修线、构架检修线和中小件检修线三部分，本文将在现行生产设备和物流布置状态下，运用Plant Simulation仿真软件对转向架检修生产系统进行建模仿真，分析瓶颈工序。以轮对检修生产线为研究对象，对其进行分析优化。

一、动车组转向架检修生产及其工艺流程分析

本文主要以CRH380A 车型为研究对象，该型号动车组使用于我国客运专线，采用动力分散型交流传动方式，编组形式为6动2拖。

根据某厂转向架检修生产车间现行工艺方案以及生产布局，将整个检修生产线划分为三条主要检修线，轮对检修线、构架检修线和中小件检修线，这三条线路初始工序一致，分解后分别进行检修，最终进行组装。其中，轮对检修线生产周期长，工序多，也最为重要。为后续对整个制造过程进行详细分析，对CRH380A轉向架五级检修轮对线进行工序分析，共计输出加工工序24项，耗时83.36h;检查工序4项，耗时0.33h;搬运工序6项，耗时4.39h，距离160m;等待工序3项，耗时64h。

二、转向架检修生产系统的仿真

（一）转向架检修生产系统模型的建立

（1）建立对象类型库

本文研究的生产系统是CRH380A的五级检修生产，由于CRH380A编组为2拖6动，以DC5代表动车五级修，TC5代表拖车五级修。在Plant-simulation中，设置MU（移动对象），代替上述转向架检修情况。同时设置生产计划表，来控制MU的数量和顺序。

（2）构建基础模型

根据程序流程图，用软件中SingleProc对象表示其中的加工工序，用Buffer对象表示其中的同温工序，用line对象表示其中的搬运，每到工序之间用Connector相连，建立检修仿真基础模型。

（3）属性和逻辑策略设置

由于动车和拖车在轮对检修线中存在差异，因此需要利用软件中的Method（调试器），利用Simtalk语言编写程序，控制对象的流向。对每一个工位的属性进行设置，包括加工时间、恢复时间等。考虑实际作业的情况，处理时间以正态分布，同时增加5%的宽放率。

（二）现行单列检修生产的仿真

2.2.1 瓶颈工序分析与优化

瓶颈工序是指制约整条生产线产出量的那一部分工作步骤或工艺过程，广义上瓶颈是指整个流程中制约产出的各种因素。瓶颈工序主要是针对生产流程而言，把一个流程中作业时间最长的工序称为瓶颈工序[2]。根据软件输出，反映为working段占比最大的工序，本文选择前五个进行优化，即车轮退卸、轮对压装、齿轮箱检修、轴箱体组装和齿轮箱高速跑合。

（1）车轮退卸：每辆车有四条轮对，在进行该工序时，生产数量加倍，而现行仅一台设备，因此可增加两台设备，提高生产效率;

（2）轮对压装和齿轮箱高速跑合：在生产中，轮对压装完成后，需要进行48小时同温等待，才可进行后续检压操作。齿轮箱高速跑合后，需要8小时同温。因此可以将后续的无需在检压完成后才可进行的工序提前，即轮对涂装、部分零部件组装等工序，与等待时间并行;

（3）齿轮箱检修、轴箱体组装：这两道工序主要依赖人工操作，可适当增加人工数量。

2.2.2 阻塞工序分析与优化

阻塞工序是指造成后道工序来料堆积的工序，仿真反映为blocking段占比较大的工序。选取占比最大的三道工序进行优化，即构架组挂、车轴脱漆和轴承推卸。

（1）车轴脱漆和轴承推卸：这两道工序的后续工序为车轮退卸，车轮退卸所需工时较长是这两道工序堵塞的原因。对车轮退卸进行优化，可缓解堵塞;

（2）构架组挂：构架组挂的前两道工序包括构架涂装、构架检修。其中构架涂装所需工时较短，可将台位数量减少1台，既可以平衡生产又节约空间;构架检修占地面积较大，但大部分用于构架的存放，可将检修完毕的构架委外存放，节省出的空间进行构架组挂。

（三）优化后现行单列检修生产的仿真

在模型中对上述工序进行调整后，再次仿真得出优化前后单列CRH380A五级检修用时、平衡率对比数据，单列CRH380A的五级检修，工时减少了20.12小时，优化比率为13.3%，平衡率提高了9.3%，见表1。

三、结论

本文针对某厂现行转向架检修生产线存在的生产效率低、产能小的问题，运用工业工程的分析方法，对转向架检修绘制了程序流程图进行分析。在Plant-simulation平台对生产系统进行了仿真，对现行生产线存在的5个瓶颈工序和3个阻塞工序进行了优化调整，得到优化结果：单列五级检修生产时间可缩短13.3%。

参考文献：