轉向架檢修生產系統仿真與優化

張良

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

關鍵詞：轉向架;檢修生產;系統仿真

引言

隨著國內高速鐵路行業迅速發展，動車組列車的數量也急速增長。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的優化對于進一步發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，本文將在現行生產設備和物流布置狀態下，運用Plant Simulation仿真軟件對轉向架檢修生產系統進行建模仿真，分析瓶頸工序。以輪對檢修生產線為研究對象，對其進行分析優化。

一、動車組轉向架檢修生產及其工藝流程分析

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。

根據某廠轉向架檢修生產車間現行工藝方案以及生產布局，將整個檢修生產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，輪對檢修線生產周期長，工序多，也最為重要。為后續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、轉向架檢修生產系統的仿真

（一）轉向架檢修生產系統模型的建立

（1）建立對象類型庫

本文研究的生產系統是CRH380A的五級檢修生產，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。同時設置生產計劃表，來控制MU的數量和順序。

（2）構建基礎模型

根據程序流程圖，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?？紤]實際作業的情況，處理時間以正態分布，同時增加5%的寬放率。

（二）現行單列檢修生產的仿真

2.2.1 瓶頸工序分析與優化

瓶頸工序是指制約整條生產線產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出的各種因素。瓶頸工序主要是針對生產流程而言，把一個流程中作業時間最長的工序稱為瓶頸工序[2]。根據軟件輸出，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，生產數量加倍，而現行僅一臺設備，因此可增加兩臺設備，提高生產效率;

（2）輪對壓裝和齒輪箱高速跑合：在生產中，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，可適當增加人工數量。

2.2.2 阻塞工序分析與優化

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，可將臺位數量減少1臺，既可以平衡生產又節約空間;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，節省出的空間進行構架組掛。

（三）優化后現行單列檢修生產的仿真

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

三、結論

本文針對某廠現行轉向架檢修生產線存在的生產效率低、產能小的問題，運用工業工程的分析方法，對轉向架檢修繪制了程序流程圖進行分析。在Plant-simulation平臺對生產系統進行了仿真，對現行生產線存在的5個瓶頸工序和3個阻塞工序進行了優化調整，得到優化結果：單列五級檢修生產時間可縮短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. 基礎工業工程[M]. 化學工業出版社，2016： 206-207.