基于工位需求的操纵台模块化设计

1、项目背景

通过调研操纵台生产车间的产线工位制节拍化需求，针对操纵台器件安装和布线进行模块化设计，最终实现以工位节拍及集中配送为目标的最小功能模块化单元，以配合车间生产，提高车间的生产效率。

2、调研与分析

2.1车间生产工位现状

车间目前负责操纵台组装及布线的产线规划一般有5个工位，分别是线缆制作工位、挂板工位、整备工位、新造操纵台工位1-5、试验交验工位。

2.2 车间生产中存在的主要问题

以往车间操纵台的生产按照目前的生产工序，虽可以满足节拍，但是仍然存在如下问题：

1）线缆种类多，且线缆型号未统一规划，导致工时增加。

2）在线缆制作、端子压接、线缆敷设和连接工作上，会出现由于作业时间不均衡的问题，以至于造成此工序产生库存，出现产能过剩情况。

3）在制造过程中存在一套图纸多个工位使用需进行二次识别的情况。

4）端子及线缆型号多、种类多，在生产过程中的识别时间过长，造成了时间等待，不利于物流集中采购和配送且容易造成错用。

5）紧固件使用种类过多，增加了识别的时间成本。

2.3 产生问题的原因

1）线缆和接线端子的种类多，没有进行规范化简统和管理。

2）由于作业空间和操作难易程度上存在差异，导致工序间作业时间不均衡；

3）各类零部件、设备没有按照工位去单独形成图纸，与目前工位不匹配，造成新产品工艺准备时间长，降低了生产效率；

4）外购件产品的紧固件种类多，没有进行简统化工作，固定螺钉的长度不统一。

3、具体的措施方案

3.1 对电缆、端子和紧固件进行简统化设计，减少种类，具体方法如下：

1）电缆规格尽量少，严格计算电缆的载荷量；

2）屏蔽线尽量选一种或二种，比如二芯的可以用四芯的来代替；

3）端子从外购件选型上来减少使用的种类；

4）紧固件的长度选择要做到同种规格长度尽量一致。

3.2 操纵台设计器件的摆放位置尽量固定，便于车间生产方便操作和习惯器件的布置。

    机车操纵台器件布置根据铁总对操纵台的简统方案进行器件布置，不论是不是简统车型，都按照简统车的器件位置进行设计布置。例如按钮、扳键、万转等的摆放位置都固定下来。机车操纵台具体可参照下图进行器件布置：

3.3 优化操纵台的结构设计，将操纵台内的散件安装元件进行分类，形成如下模块进行安装，连接器模块、端子排模块、万转开关模块等。

操纵台柜体内的设备模块化举例如下，可以把柜体器件都按照如下思路进行设计：

操纵台柜体一般分为左柜、中柜和右柜，左柜内可设计一个固定尺寸（比如左柜480mmX430mm）安装活板，这个活板上可以设计关于电气系统以外的其他系统的各种设备的安装接口，比如后备制动风缸、撒砂鸣笛气路板、刮雨器控制板、刮雨器控制盒、压力波阀等，不同设备都用同一个安装板进行安装，换设备只需要换安装板上的开孔即可，如下图所示：

3.4 优化出图结构，在操纵台空间满足模块化布置以及布线情况下，将工位所需的全部物料和信息集中到一套图纸上，做到工位与图纸一一对应，提高生产单位的生产效率。以内电双源机车操纵台为例说明如下图纸设计结构。

3.5 操纵台柜内部件线缆和端子的种类最优化设计，同时要求供应商在接口设计时与整车规划保持统一，减少端子和线缆的种类，消除在线缆和端子识别上的时间浪费。

3.6 布线设计

1）将台面上的按钮、万转开关、仪表等非连接器接线的设备统一设计接线到2-3个操纵台内部的连接器插头上，操纵台进行司机室安装时，可以通过将连接器插头与插座分开实现台面与柜体的分离，不需要拆件进行操纵台的安装固定。

2）操纵台三个柜体设备到端子排的接线可以采用固定点位设计，比如：XT11端子排，用于制动系统设备的接线（如后备制动风缸模块等）、XT21端子排用于车体系统的设备（如刮雨器控制盒接线、XT31端子排用于电气系统设备（RIOM机箱等）的接线、XT41端子排辅助系统设备（司机室内辅助设备）的接线。通过将端子排打断设计，实现点位的固定，便于布线和检修。

3）控制布线对外连接器设置四个，每个连接器固定功能，比如对应低压柜XS31和XS32、I端与II端操纵台之间连线XS33、司机室内散线XS34等。这种设计便于试验查线和检修。

通过对以上工位需求的操纵台模块化设计改进能大大提高车间生产的效率，缩短工时，为后续机车或者动车组操纵台的设计起到很好地借鉴作用。