探析动车组组装的特色质量管理方法

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探析动车组组装的特色质量管理方法

赵跃

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 064000

摘 要: 随着经济的快速发展,动车组列车已成为人们出行的重要选择,国家也在不断丰富我国的铁路线路,为人们出行提供便利。随着轨道工业的快速发展,动车组列车的速度逐年提高,对于动车组组装过程中的质量管理工作已成为一个重要难点。

关键词:动车组;质量门;里程碑;质量管控; 

  1. 动车组组装质量管理概述

    1. 动车组发展历程

动车组列车控制在19世纪90年代首次应用于电气化动车组。利物浦高架铁路于1893年开放,配备了两个电动车组,出租车两端的控制器可以直接控制两辆车上电动机的牵引电流。动车组组装过程中的多单元牵引力控制系统是由 Frank Sprague 开发的,1897年首次在南侧高架铁路上应用和测试。一八九五年,他的公司发明并制造了直流升降机控制系统,它是一种多单元控制电子列车。这加速了全世界电力牵引铁路和电车系统的建设。列车的每节车厢都有自己的牵引电动机: 通过电动机控制继电器在每节车厢中通过前车的火车线路电线供电,列车中的所有牵引电动机统一控制。自2007年中国铁路第六次提速运动以来,动车组的概念进入了中国人的视野。随着沪昆铁路等动车组的升级改造以及新客运专线(或客运专线)的建设完成,中国铁路动车组投入运营,主要在华北、东北和华东地区。所有这些 CRH 列车都是电动动车组。这是中国国家铁路系统开始实行动车组列车通用服务的开端。

    1. 动车组的设计

大多数动车组都是由牵引电动机驱动的,通过第三轨或架空导线(EMU)接收动力,或者由柴油发动机驱动产生电力的发电机来驱动牵引电动机。动力单元具有与火车头相同的动力和牵引部件,但是这些部件并没有集中在一辆车上,而是分散在组成单元的各个车厢中。很多情况下,这些车只是单元的一部分,因此它们是半永久耦合。例如,在 DMU 中,一辆车可能装有原动机和牵引电动机,另一辆车装有用于前端发电的发动机; 动车组可能一辆车装有受电弓和变压器,另一辆车装有牵引电动机。动车组列车的发动机可以是柴油机或者电动机,并不需要每一辆都是发动机。在车体构造当中可以包含辅助设备,如空气压缩机,电池等,也可以安装驾驶室。在大多数情况下,动车组列车只能由专用的驾驶室车厢驱动/控制。然而,在一些动车组列车中,每节车厢都配备了驾驶控制台,以及其他操纵列车所必需的控制装置。

组装是动车组建设中最重要的环节,组装技术水平的高低直接影响着动车组建设的质量和成本。目前,我国总组装工艺管理基础薄弱,存在以下主要问题: 体力劳动多,劳动强度大。缺乏组装标准操作,工艺路线不合理。工艺布局混乱,组装效率低,柔性程度低,生产能力不足。组装过程和布局没有评价标准。资源分配不合理,组装任务不平衡。

  1. 动车组组装质量管理优化措施

2.1 引入模块化的组装控制系统

在动车组装的发展过程中,其生产规模的不断扩大使得在组装过程中零件的多样性以及生产的复杂度都大幅度提高,在动车组组装的过程中,生产系统必须跟随产品生命周期的趋势,以维持规模经济,即预期生产量与相应生产成本之间的平衡。因此,产品、过程和生产系统的协调演化(协同演化)需要不断地修改和维护系统结构,以抵御外部驱动因素的不利影响。以组装系统为重点,上述重要的业务目标可以通过利用产品的模块化和应用组装系统的灵活性来实现。这可以通过减少系统中与变量相关的组件,并应用由通用模块构建的系统来实现。灵活和可重构的组装系统可以支持企业满足客户的需求,同时保持成本在最低水平,即使在动荡的市场。只有在不同能力之间找到适当的平衡,才能利用这些系统的优点。考虑到模块化组装系统的设计,一个重要的任务是找到最合适的系统配置,以尽可能低的成本提供所需的生产率除了适当的应用系统物理结构之外,还需要有效的生产计划和控制来支持灵活和可重构系统的应用。

进一步研究之后,本文提出了一种新的框架,能够对组装系统的能力分配和系统配置进行周期性修正。该框架具有分层结构,以支持模块化组装系统的生产能力和生产计划,无论是在较长的时间范围内还是在较短的时间范围内。在更高层次上,考虑订单量不确定等动态因素,解决了系统配置问题,将产品族分配给专用的、灵活的或可重构的资源。在层次结构的较低层,通过优化批量和所需模块数量,确保系统的成本最优生产计划。这一领域的一个重要的开放性问题是对未来实现成本的考虑和预测,表征某一系统配置的投资和运行。本文的主要贡献和新颖之处在于通过支持高层配置决策的优化模型中的预测模型对成本进行近似,包括受动态重构过程影响的成本因素。此外,不同产品组装过程之间的非线性相互作用也通过引入额外的决策变量(产品子集由统计模型确定) ,保持模型的线性,同时捕捉过程之间的基本相互作用。这就形成了一个生产管理框架,在战略和战术层面不断作出重新配置的决定,从而能够最大限度地减少与生产和投资有关的总成本。

2.2 灵活应用计算机辅助质量管理系统实现精益生产

近年来,随着轨道交通装备制造业的快速发展,国内外对动车组的需求不断增加,同时企业之间的竞争也越来越激烈。提高生产效率和降低生产成本是非常重要的。动车组总成是动车组生产的重要组成部分,长期以来,其工艺水平直接影响到生产效率。为了占据主导地位,工业发达国家引进了智能制造的战略,如: 美国的“工业互联网”、德国的“工业4.0”、日本基于精益生产的智能制造系统、日本的“中国制造2025”。 尽管各国对智能制造战略的重视程度不同,但其核心和目标是一致的,即通过信息物理系统实现智能制造。总之,智能制造就是通过感知、人机交互、决策、执行和反馈来实现产品的智能化设计与制造、智能化企业管理与服务。动车组组装是一种中小批量组装,组装工艺布局必须满足混流组装的要求,实现柔性组装。组装工艺布局规划的关键技术包括: 基于平衡理论的混流组装线设计、基于 MES 的组装线动态调度和智能调度以及智能物流系统的研究。工艺布局仿真与优化主要对组装线调度、组装线平衡、物流配送等进行仿真与优化。通过布局仿真,可以准确预测产能、组装周期、组装平衡度、物流合理性等,并进行优化。可大大提高组装效率,降低组装成本。工艺布局仿真与优化是过程优化制造系统的核心内容之一,是实现智能制造的必由之路。组装过程的实施和评估过程中,虚拟组装过程必须在组装现场进行。组装过程信息必须反馈到虚拟系统中,以便进行持续改进。组装工艺的水平最终体现在工艺布局上。通过对工艺布局进行客观、科学的评价,企业可以更好地把握自己的工艺水平,快速发现工艺中存在的问题,尽快解决问题,不断优化工艺,提高生产效率和经济效益。

2.3 加强系统的安全性分析

在进行动车组组装的过程中,利用系统建模技术开发方法,用于安全和性能意识设计、开发和测试安全关键系统。这延伸到操作阶段,在这个阶段,系统需要随着更改和更新速度的增加而扩大范围,这就需要重新核查或增加和更新安全性。只支持、安全、安保或性能的工具将得到扩展,以包括额外的可靠性要求,并相互连接,形成一个安全、安保和性能共同工程的整体工具链,超越现有的安全和安保共同工程范式。

  1. 结束语

今后的发展可以指向使用数字工具来实施优化程序,从机械角度提供有关受电弓所需变化的宝贵信息,以提高跨界列车运行的质量。此外,这些工具可用于设计新的被动式受电弓,以便在多个铁路网络中展现更好的性能,或者有助于开发将在主动式受电弓中实现的控制算法。

参考文献:

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