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摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也突飞猛进。目前，国内外高压电气行业产品装配普遍采用手动装配的作业方式，这种作业方式主要存在如下两方面的问题：一方面，装配效率低，装配质量不稳定，劳动强度大，对装配作业人员的综合素质要求高;另一方面，未能充分吸收工业化和信息化发展的成果，装配方式滞后于制造业发展的整体水平。因此，有必要对高压电气行业的装配水平进行提升。本文运用精益生产思想，研究对高压开关设备由集群式作业方式向精益连续流作业方式的转变，通过设计工位制节拍化的虚拟装配流，对虚拟流整体分析，将各工位装配工序按照机械化、自动化程度划分，分析、确定装配过程中人机协同/全自动/返修工位;工位系统设计;根据各工位的质量控制点，建立质量控制及质量追踪系统。经过上述硬件设备与软件系统的结合，建立集产品装配、检测、质量控制及追踪等功能为一体的柔性装配系统。通过对装配系统进行精益管理，最终实现装配质量和装配效率的提高，以及装配过程关键质量点的控制和追溯。
关键词：高压开关设备;精益自动化;装配系统;研究与应用
引言
应用精益自动化装配理论，探索高压开关设备自动化装配和管理模式，通过改变原有装配形式，设计工位制节拍化的虚拟装配流;划分人机协同/全自动/返修工位，进行工位系统设计和质量控制及质量追踪系统设计;建立集产品装配、检测、质量控制及追踪等功能为一体的柔性装配系统。使装配方式由手动转变为自动化装配，使物流管理和生产管理条理化、精细化，最终实现装配质量和装配效率的提高。同时，这种成功案例可拓展到高压开关其他产品的装配。
1高压开关产品装配现状及原因分析
高压开关产品装配现状主要存在如下几个方面的缺失及不足。1）装配生产方式。现有装配方式采用集群式作业方式，在装配人员和装配工序集中，装配作业占用面积大，不利于专业设备或自动化设备的使用，每装配一次，需搬运一次工装，存在大量的重复无效动作，装配作业组织形式不利于资源合理配置。2）装配过程辅助工具。装配过程中较少使用专业装配设备以及高效、专业化的工装和工具，各项装配动作主要由装配人员手工完成，装配质量严重依赖人的经验、状态和素质，装配质量不稳定，装配效率低。3）装配过程检测和质量控制。装配过程中缺乏专业测量、校正设备和监控系统，不能精确定位，无法实现对质量的实时监控，只有在装配后期才可能发现存在错装和漏装的情况，造成大量返工。操作试验过程缺乏专业试验设备，操作试验效率低;快速检漏试验过程缺乏快速检漏设备，若装配后期发现漏气，会造成大量返工;装配过程电阻测量麻烦，需要多人配合才能完成。4）物流信息管理。物流信息及生产管理缺乏系统性，无法有效保证装配零部件的成套进度。
2精益自动化装配系统设计
精益自动化装配系统是一种单件流式产品装配布局形式。装配系统设计分为虚拟流设计、工位系虚拟装配流设计运用单件流精益思想，将“隔离开关固定式流水装配”形式转变成“隔离开关单件流装配”形式。对隔离开关原有装配工序进行分解、组合和排序，进而完成隔离开关工位单件流式虚拟装配系统设计。
2.2人机协同/全自动/返修工位设计
在虚拟流装配的基础上，运用精益思想中工业工程部分，研究方法和时间两大技术，一方面（方法），通过工序分析、动作分析，减少无效动作和物料消耗，使方法标准化;另一方面（时间），通过时间研究、预定时间研究，制定完成工作所需的时间标准，以减少空闲时间（以分钟计），通过技术和管理手段，使方法标准化和时间固定化。
2.3工位系统设计
根据精益思想中工业工程方法研究的成果，对各个工位进行具体设计。整个装配系统吊装作业使用组合式平衡吊，有力矩要求的工位使用电动力矩扳手人工紧固，传输采用电动机带动滚轮，托盘为直接承载、定位和流转的介质。总体结构布置设计需结合所装配产品的结构尺寸和人机工程原理，装配尺寸竖直方向大的，单层布置;装配尺寸竖直方向小的，双层布置。本例中，装配尺寸为竖直方向小的，采用双层布置。最前段和最末端设置托盘到位自动垂直起降系统，每个工位均设置固定装配位（利用二次定位机构），完成装配。标准人机协同工位由工作台、气源处理装置（三联件带油雾器）、电源插座盒、A3/A4工艺文件夹及支架、工位号牌、流体料架及料盒组成，用于完成手动装配的装配工具及辅具组，按照工艺流程放置于输送线体的指定位置上。标准自动工位由机架、电气柜带PLC、HMI及操作箱、外部I/O及电气连接、机床防护、气源板装置、警示灯、放行/启动按钮及安装支架、电源插座盒、A3/A4工艺文件夹及支架、工位号牌、流体料架及料盒组成。具体工位设计如下。1）工位1（人机协同）。借助组合式平衡吊、吊具，严格按步骤对壳体进行清理，吊装绝缘盆子至托盘。仿形定位工装固定于输送线体上，位于上游侧，且与工位1的固定装配位存在精确相对位置，吊装DES壳体至仿形定位工装，DES壳体垂直滑向绝缘盆子上，借助电动力矩扳手进行力矩紧固，监控系统进行拍照，记录装配过程，信息系统记录力矩次数及力矩值。2）工位2（自动化）。动侧触座分装工位为借助分装工作臺、悬臂式平衡吊和工装等工具装配动侧触座，利用自动化循环小线，将触座移动至固定位置;与此同时，工位1装配完毕，并到达工位2;此时机器人接收到信号，将触座抓起，沿设定好的轨迹将触座装配至DES壳体内的指定位置。3）工位3（人机协同）。轴承端盖分装部分为利用分装工作台、手动压机、压轴工装和装配工装等工具装配轴封;当DES组件到达工位3时，利用自动对中装置自动定位动侧触座，动侧触座力矩紧固;装配轴封，力矩紧固;监控系统进行拍照，记录装配过程;信息系统记录力矩次数及力矩值。4）工位4（人机协同）。静侧分装部分为利用分装工作台、悬臂式平衡吊、紧固工装等工具装配静侧;当DES组件到达工位4时，利用激光测距、自动调整装置完成中位调整;利用悬臂式平衡吊、吊具、电动力矩扳手完成静侧装配;监控系统进行拍照，记录装配过程;信息系统记录力矩次数、力矩值及动侧/静侧电阻值。5）工位5（人机协同）。盖板触座分装为利用分装工作台、悬臂式平衡吊、紧固工装等工具装配盖板触座装配;当DES组件到达工位5时，利用悬臂式平衡吊、吊具、电动力矩扳手完成盖板触座装配;监控系统进行拍照，记录装配过程;信息系统记录力矩次数、力矩值及接地侧电阻值。
结语
利用精益生产思想，对装配系统进行虚拟流设计、工位系统设计、质量控制及质量追踪系统设计、工装/工位器具管理、工艺可视化设计等技术措施，结合硬件设备与软件系统，建立集产品装配、检测、质量控制及追踪等功能为一体的柔性装配线系统;同时对装配系统进行精益管理，从而提高了装配作业的自动化水平，降低了劳动强度，提高了工作效率，降低了生产成本，使工作环境更加整洁、安全。该成功案例可拓展到高压开关其他产品的装配。
参考文献
[1]大野耐一.丰田生产方式[M].北京：中国铁道出版社，2006.
[2]张旭.产品设计可装配性技术[M].北京：航空工业出版社，2009.
[3]王先逵.机械装配工艺[M].北京：机械工业出版社，2010.
[4]（苏）К.Я.穆切涅科.自动装配机和自动装配系统的设计基础[M].北京：机械工业出版社，1987.
关键词：高压开关设备;精益自动化;装配系统;研究与应用
引言
应用精益自动化装配理论，探索高压开关设备自动化装配和管理模式，通过改变原有装配形式，设计工位制节拍化的虚拟装配流;划分人机协同/全自动/返修工位，进行工位系统设计和质量控制及质量追踪系统设计;建立集产品装配、检测、质量控制及追踪等功能为一体的柔性装配系统。使装配方式由手动转变为自动化装配，使物流管理和生产管理条理化、精细化，最终实现装配质量和装配效率的提高。同时，这种成功案例可拓展到高压开关其他产品的装配。
1高压开关产品装配现状及原因分析
高压开关产品装配现状主要存在如下几个方面的缺失及不足。1）装配生产方式。现有装配方式采用集群式作业方式，在装配人员和装配工序集中，装配作业占用面积大，不利于专业设备或自动化设备的使用，每装配一次，需搬运一次工装，存在大量的重复无效动作，装配作业组织形式不利于资源合理配置。2）装配过程辅助工具。装配过程中较少使用专业装配设备以及高效、专业化的工装和工具，各项装配动作主要由装配人员手工完成，装配质量严重依赖人的经验、状态和素质，装配质量不稳定，装配效率低。3）装配过程检测和质量控制。装配过程中缺乏专业测量、校正设备和监控系统，不能精确定位，无法实现对质量的实时监控，只有在装配后期才可能发现存在错装和漏装的情况，造成大量返工。操作试验过程缺乏专业试验设备，操作试验效率低;快速检漏试验过程缺乏快速检漏设备，若装配后期发现漏气，会造成大量返工;装配过程电阻测量麻烦，需要多人配合才能完成。4）物流信息管理。物流信息及生产管理缺乏系统性，无法有效保证装配零部件的成套进度。
2精益自动化装配系统设计
精益自动化装配系统是一种单件流式产品装配布局形式。装配系统设计分为虚拟流设计、工位系虚拟装配流设计运用单件流精益思想，将“隔离开关固定式流水装配”形式转变成“隔离开关单件流装配”形式。对隔离开关原有装配工序进行分解、组合和排序，进而完成隔离开关工位单件流式虚拟装配系统设计。
2.2人机协同/全自动/返修工位设计
在虚拟流装配的基础上，运用精益思想中工业工程部分，研究方法和时间两大技术，一方面（方法），通过工序分析、动作分析，减少无效动作和物料消耗，使方法标准化;另一方面（时间），通过时间研究、预定时间研究，制定完成工作所需的时间标准，以减少空闲时间（以分钟计），通过技术和管理手段，使方法标准化和时间固定化。
2.3工位系统设计
根据精益思想中工业工程方法研究的成果，对各个工位进行具体设计。整个装配系统吊装作业使用组合式平衡吊，有力矩要求的工位使用电动力矩扳手人工紧固，传输采用电动机带动滚轮，托盘为直接承载、定位和流转的介质。总体结构布置设计需结合所装配产品的结构尺寸和人机工程原理，装配尺寸竖直方向大的，单层布置;装配尺寸竖直方向小的，双层布置。本例中，装配尺寸为竖直方向小的，采用双层布置。最前段和最末端设置托盘到位自动垂直起降系统，每个工位均设置固定装配位（利用二次定位机构），完成装配。标准人机协同工位由工作台、气源处理装置（三联件带油雾器）、电源插座盒、A3/A4工艺文件夹及支架、工位号牌、流体料架及料盒组成，用于完成手动装配的装配工具及辅具组，按照工艺流程放置于输送线体的指定位置上。标准自动工位由机架、电气柜带PLC、HMI及操作箱、外部I/O及电气连接、机床防护、气源板装置、警示灯、放行/启动按钮及安装支架、电源插座盒、A3/A4工艺文件夹及支架、工位号牌、流体料架及料盒组成。具体工位设计如下。1）工位1（人机协同）。借助组合式平衡吊、吊具，严格按步骤对壳体进行清理，吊装绝缘盆子至托盘。仿形定位工装固定于输送线体上，位于上游侧，且与工位1的固定装配位存在精确相对位置，吊装DES壳体至仿形定位工装，DES壳体垂直滑向绝缘盆子上，借助电动力矩扳手进行力矩紧固，监控系统进行拍照，记录装配过程，信息系统记录力矩次数及力矩值。2）工位2（自动化）。动侧触座分装工位为借助分装工作臺、悬臂式平衡吊和工装等工具装配动侧触座，利用自动化循环小线，将触座移动至固定位置;与此同时，工位1装配完毕，并到达工位2;此时机器人接收到信号，将触座抓起，沿设定好的轨迹将触座装配至DES壳体内的指定位置。3）工位3（人机协同）。轴承端盖分装部分为利用分装工作台、手动压机、压轴工装和装配工装等工具装配轴封;当DES组件到达工位3时，利用自动对中装置自动定位动侧触座，动侧触座力矩紧固;装配轴封，力矩紧固;监控系统进行拍照，记录装配过程;信息系统记录力矩次数及力矩值。4）工位4（人机协同）。静侧分装部分为利用分装工作台、悬臂式平衡吊、紧固工装等工具装配静侧;当DES组件到达工位4时，利用激光测距、自动调整装置完成中位调整;利用悬臂式平衡吊、吊具、电动力矩扳手完成静侧装配;监控系统进行拍照，记录装配过程;信息系统记录力矩次数、力矩值及动侧/静侧电阻值。5）工位5（人机协同）。盖板触座分装为利用分装工作台、悬臂式平衡吊、紧固工装等工具装配盖板触座装配;当DES组件到达工位5时，利用悬臂式平衡吊、吊具、电动力矩扳手完成盖板触座装配;监控系统进行拍照，记录装配过程;信息系统记录力矩次数、力矩值及接地侧电阻值。
结语
利用精益生产思想，对装配系统进行虚拟流设计、工位系统设计、质量控制及质量追踪系统设计、工装/工位器具管理、工艺可视化设计等技术措施，结合硬件设备与软件系统，建立集产品装配、检测、质量控制及追踪等功能为一体的柔性装配线系统;同时对装配系统进行精益管理，从而提高了装配作业的自动化水平，降低了劳动强度，提高了工作效率，降低了生产成本，使工作环境更加整洁、安全。该成功案例可拓展到高压开关其他产品的装配。
参考文献
[1]大野耐一.丰田生产方式[M].北京：中国铁道出版社，2006.
[2]张旭.产品设计可装配性技术[M].北京：航空工业出版社，2009.
[3]王先逵.机械装配工艺[M].北京：机械工业出版社，2010.
[4]（苏）К.Я.穆切涅科.自动装配机和自动装配系统的设计基础[M].北京：机械工业出版社，1987.