铁道车辆空调机组检修线平衡问题研究

铁道车辆空调机组检修线平衡问题研究

高士轩

中国铁路济南局集团公司济南车辆段   山东省济南市  250000

摘要：随着我国社会经济、文化、政治、旅游等各个方面的不断快速发展，促使我国铁路的客运量呈不断增涨的趋势对铁路运输的服务质量和效率的要求标准也在不断的提升，迫切的需要有更多配置空调的高服务标准的客运列车加入到铁路的旅客运输服务中。为满足日益增长得运输及安全要求，客车车辆段不断更新检修工装、完善检修技术、调整检修场地布局，将空调机组检修线进行整体改造升级。但由于检修线平衡性较低，生产效率没有得到有效提高，生产成本也没有得到有效降低。本文在此背景下，以空调机组所存在的检修线平衡问题作为研究的案例，展开深入的研究和分析，通过对空调机组检修线的工艺流程进行重新优化重组，从而提高各工位之间的配合度，节省生产的时间，增加检修线整体平衡性能。

关键词：空调机组；检修线；平衡率

引言

针对空调机组检修线所存在的平衡问题，采用启发式位置权重算法来对检修线进行分析研究，对空调机组检修线上的各个工位工作量的原有配置进行优化重组，使其各工位的总工作时间更加均衡化，提高空调机组检修线的整体平衡率，实现提升检修线整体工作效率的目的。

1车辆段空调车拥有的数量及空调机组检修量

某客车车辆段客车保有量为1600辆，其中空调客车为 1360辆，占85.25%，空调机组为1850台。2021年段修客车计划共937辆，其中空调客车为830辆，占88.58%，空调机组为1120台。空调机组平均每日检修量平均为4台，每日最大检修量达到7台，经常需要加班才能完成检修任务。

2空调机组检修线各工序作业时间

空调机组检修线共28个工序，由16名职工完成，其中男职工13人，女职工3人，技师2人，高级工10人，中级工4人。对检修线各工序作业情况进行观测，每个工序共观测20次，对各工序的作业时间求其平均值，得出完成各工序所需要的作业时间。

3空调机组检修线平衡性能分析

（1）节拍

现每年的检修量为1120台。

检修班组生产班次为单班日勤制，每班工作时间为８小时，因生产检修过程中，需要有工装准备、人员休息等时间，需留出一定的冗余，故每日工作时间取为7小时，所以一年的可用检修时间为：

210天×7小时×3600秒＝5,292,000秒

检修节拍是：

C=总的装配时间÷总的台数=5,292,000秒÷1120台＝4725秒/台。

经计算该检修线的总作业时间为48725秒，所需工位为16个。

（2）平衡率

按节拍为4725秒平衡后的空调机组检修线的平衡率为：

η=T/NC×100% =48725/16×4725=64.45%

（3）平滑系数

该空调机组检修线的平滑系数为：

=1538.18

根据装配线的评价标准，该检修线的平衡性能为差，考虑到需要对各个工序设备进行定期的维修、保养等，都会中断检修的作业，从而使其工作的效率降低。该检修线无法满足生产的需求，需要对该检修线进行改进优化。

4检修线节拍的确定

（1）节拍的确定

按照车辆段目前生产的状况，每年实际的工作天数为：

365天－104天周末－11天法定节假日－40天春运＝210天

每日完成空调机组的检修数是：

1120台÷210天＝5.33台

由于需要对各个工序设备进行定期的维修、保养等，都会中断检修的作业，从而使其工作的效率降低。因此，可将空调机组每日完成检修数设定成六台。

每年完成的检修数是：

210天×6台＝1260台

检修工作人员采用的是每天八小时的单班制，由于在检修时要留出工人休息、准备工装等时间，所以可将每天的工作时间设定成七小时，因此，每年检修的可用时间是：

210天×7小时×3600秒＝5,292,000秒

理想的流水线节拍是：

C=总的装配时间÷总的台数=4200秒/台。

（2）确定工作站的最少量

按照观测的数据汇总分析可以发现，28个工序一共需要花费48725秒的作业时间：

48725秒 ÷ 4200= 11.6012 =11

工作站的最小数是十一个。

5检修线各工序的位置权重

首先求出每个工序的位置权重，由公式计算各工序位置权重，即当前工序和所有后续的时间相加，接着按照位置权重从高到底的顺序排列，尽量使工作站的数量最少。

wi表示第i个工序对应的阶位；ti表示第i个工序对应的作业时间；P表示第i个作业元素后面所有的作业元素汇总值。

6检修线的启发式平衡优化

举例：

工位一：按照位置权重分析可知，“机组卸车”工序被分配的作业时间是2080秒，因为其节拍是4200秒，因此其空闲时间是4200秒－2080秒＝2120秒，接着能安排的工序是“机组分解1”，安排后空闲时间为2120秒－1130秒＝990秒，接着按照工序的优先顺序可知，“机组分解2”、“通风机清洗”、“冷凝风机清洗”这些工序可以优先安排。“冷凝风机清洗”工序的阶位最前最早安排，计算出其空闲时间是990秒－930秒＝60秒，由此可知接下来的工序作业时间大于60秒，该工位一完成作业的分配，涵盖了“机组卸车”

、“机组分解1”、“冷凝风机清洗”这三个工序，总共花费了4140秒的作业时间，有60秒的空闲时间。

以工位一为例，以此类推，完成平衡优化后共计需要十三个工位。

7检修线平衡后的分析

经计算该平衡后的检修线的总作业时间为48725秒，需要13个工位，

而4200秒是最佳节拍。

因此，按照4200秒的节拍对空调机组的检修线进行平衡之后得出其平衡率是：

η=T/NC×100% =48725/13×4200=89.24%

该空调机组检修线的平滑系数为：

=551.53

按照评价装配线的标准可知，该空调机组检修线平衡性属于良，能够符合生产需要。对检修线的各流程采用启发式平衡法进行平衡之后，从理论的角度来分析只要投入13个人就可以实现每日平均六台的检修目标。

8检修线优化前后结果对比

在采用启发式搜索法对空调机组的检修线进行平衡之后，不仅提高了装配线的整体生产能力，而且降低了生产的节拍。同时，还提高了工作人员、设备的利用率。

结束语

针对车辆段的空调机组检修线所存在的生产能力欠佳、劳动负荷分布不平衡等问题，展开对空调机组检修线的重新优化重组。首先对车辆段空调机组检修线的具体情况进行调研，然后对空调机组检修线各工序作业标准进行深入研究，收集并分析各工序的相关数据，确定了在严格执行作业标准的情况下，检修线各工序作业时间，并根据各工序作业时间和各工位情况进行了平衡性能分析，确定了检修线进行改进优化的必要性。运用启发式分级位置权重方法对空调机组检修线进行装配线平衡优化，根据各个工序所对应的位置权重数值，评判各工序的有限排列规则，通过启发式平衡方法来平衡、优化空调机组的检修线，平衡之后的空调机组检修线生产的效率、能力都大大提高，改善了检修线上各个工位之间的平衡性以及平衡系数，同时还缩减了工人投入数量，降低了生产的成本。

参考文献

[1]喻宾.铁路客车空调机组检修线的改进优化[D].北京:清华大学,2011.

[2]高振豪.企业装配线平衡方法研究[D].山西:中北大学,2018.

[3]朱振杰.机械产品装配线平衡问题优化研究[D].山东:山东大学,2010.

[4]张晓玲.装配线平衡问题不同算法性能比较研究—以H厂涡轮增压器装配线为例[D].湖南:南华大学,2016.

[5]肖中华.遗传算法在装配线平衡中的应用[J].价值工程,2010,(2):253-254.