浅析牵引电机自动清扫设备的应用现状及改进措施

刘学刚 梁志高 傅晓倩

摘  要： 牵引电机自动清扫设备是由朔黄铁路与科研单位联合研制，旨在解决牵引电机传统作业模式“脏、乱、吵”的问题，改善员工作业环境，提高作业效率。设备基于工业机器人技术、高效除尘技术、高精度RGV定位技术等，将牵引电机的清洁工作科学分解，作业过程不再需要人员直接介入，电机表面、定子内部、电枢内部的清洁工作均有工业机器人和专用自动化设备完成。自正式投入使用至今，设备使用情况良好，本文将对设备应用现状进行分析，并提出改进意见和改进措施。

关键词：牵引电机;全自动清扫;智能化;改进措施

中图分类号：U269.325         文献标识码：A

0 前言

传统作业过程中，牵引电机清洁均有人员通过手持高压气枪吹扫的方式进行，从其表面积及内部吹出大量积碳、粉尘及高压气流产生的巨大噪音，造成作業环境恶劣，作业效率不可控，对作业人员身心健康亦造成极大伤害[1]。

牵引电机自动清扫设备的使用，实现了“自动换人”的目标，不仅使人员远离“脏、乱、吵”的环境，也确保了作业的一致性，较大改善了作业环境、提高了作业效率，如图1所示。

1 设备简述

1.1 设备组成

牵引电机自动清扫设备由牵引承载装置、机器人装置、多维吹扫装置、引风除尘装置、净化室等部分组成，如图2所示。

1.1.1 牵引承载装置

牵引承载装置，承载能力12吨，一次可运输两台电机或两台定子或四台电枢，采用全自动运行并可实现高精度的室内毫米级定位。

1.1.2 机器人装置

机器人装置采用高精度、高可靠性设计，主要用于牵引电机外表面的刷扫、定子内部吹扫及其他必要的吹、刷扫作业。

1.1.3 多维吹扫装置

多维吹扫装置用于对牵引电机的电枢进行吹扫作业，配备高技术专用喷气装置，大吹力、低噪音、大纵深、多点位、精确定向吹扫，实现电枢孔洞内及易积尘部分的重点、深度清洁[2]。

1.1.4 引风除尘装置

引风除尘装置采用全球领先水平的DFE沉流式除尘器，是体积更小、使用更少滤筒的除尘器，气流管理系统将进入的空气导向智能释放区，从而减小滤筒负荷，三角形的滤筒采用MaxPulse清洁系统，提供给滤材的脉冲清灰能量提高了27%，极大的提高了滤筒的过滤效率与寿命[3]。

1.1.5 净化室

多功能净化室将装备的功能与美学深度融合，极具现代工业特点，具有良好的隔音、隔尘功能，多功能的视窗除可观察内作业实况外亦可进行多媒体综合展示与现场教学演示，具有极高的观赏与应用价值。

1.2 设备功能

设备可对多种型号牵引电机进行清扫作业，一键启动，无人化智能运行，可对电机表面进行刷扫/吹扫，对定子内部、电枢内部进行吹扫。

2 应用现状分析

经过一年多的正式运行，设备的使用情况良好，但也出现了设备 “水土不服”的现象，本节将对牵引电机自动清扫设备的应用现状进行分析。

2.1 自动化设备带来的改变

自动化设备的引进，带来的改变是改善、优化，技术创新、工艺创新就应该在改善和优化的过程中不断强化和推进。

2.1.1 自动换人

牵引电机作业于封闭式除尘净化室内，由机器人或专用装置完成，人员于室外进行选择型号、摁下按钮等简单操作即可，设备将自动运行，人员无需进入室内，可远离“脏、乱、吵”的作业环境。

2.1.2 消音降噪

封闭式除尘净化室采用了消音降噪设计，可有效降低室内噪音25-35dB，相比原先作业人员所处的105dB的噪音环境，约70dB的环境不仅仅是消除了噪音的危害，更让工作环境达到了舒适的程度，如表1所示。

2.1.3 作业一致

机器人或专用装置的作业流程，均由调试人员根据牵引电机的外观尺寸及污物分布等特点，采用人工示教、确认的方式完成自动化控制程序的编制，机器人或专用装置运行路径及刷扫/吹扫效果一致，均可确保作业的一致性。

2.2 自动化设备在使用过程中的“水土不服”

牵引电机自动清扫设备的引入，除了带来诸多改善和优化外，在使用过程中也发生了一些“水土不服”现象。传统工艺流程中，牵引电机清洁的流程图如下图3所示。

如图3所示，牵引电机清洁作业涉及多班组，电机下车、吊装、转运、拆解、清洁均由人工完成。

传统工艺流程中，班组之间、本班组人员之间的配合已形成体制，正常情况下，解决好人与人间的配合即可。

牵引电机自动清扫设备的引入，以“自动换人”的理念，解决的是电机清洁这一环节，问题就在于自动化设备能否与既有工艺配合机制融合、以不影响整体工艺流程。

从牵引电机清洁全流程角度，根据对设备应用现状的分析，总结以下几个问题：

2.2.1 电机何时下车存在较大的不固定性或临时性

该环节由联合班组完成，作为牵引电机清洁工艺流程的起点，电机下车环节的时间节点直接决定后续环节工作的安排，但现场对这方面的管理及盯控重视程度不足，存在较大的不固定性或临时性。

2.2.2 电机下车后能否顺利完成转运，人为因素影响较大

该环节由联合班组完成，电机下车后，将由人工完成吊装、转运的环节， 转运车辆电池电量是否足够、是否被征用，联合班组人员是否能够及时将电机吊装、转运环节完成等，直接影响到该环节的实施进度。

2.2.3 电机的拆解及后续工作的安排，即自动化设备何时使用，受人为因素影响较大

该环节由本班组完成，电机能否按计划完成拆解、何时完成拆解等，直接影响到自动化设备何时开始使用。

2.2.4 电机自动清洁时，车辆被征用、通道被占用，电机转运环节停止

设备自动运行时，电机由转运车辆自动移动至清洁工位、同时转运通道也被占用，此时电机转运环节将停止。同时，既有负责清洁的人员将“无事”可做。

2.2.5 设备故障时，直接影响到电机清洁环节或电机转运环节

自动化设备故障时，电机清洁环节或电机转运环节均有可能受到不同程度的影响。

3 改进措施

经过对设备应用现状的跟踪、分析、总结，“水土不服”现象主要体现在两个方面：

（1）作业人员对自动化设备功能的“过高期待”，但凡遇到点问题，不管问题大与小，就开始极力否认，甚至反对自动化设备的使用。（2）自动化设备与工艺流程、人员管理流程、物料管理流程间的配合节拍失调。

基于上述两个问题，提出相对应的两条改进措施：

3.1 作业心态调整

积极主动地接受生产力进步、机器代替人工作是必然的，是时代趋势，是社会生产力进步的体现。接收新的事物，自身不断的调整、学习，有利于个人的成长、集体的成长。现有作业人员，在新的自动化设备投入使用初期，因为对新设备比较陌生或者不能够完全掌握新设备的操作要领，或者新的设备所应用的知识领域超出了现有作业者需要现有人员深入的了解、学习时，都会让现有作业人员产生畏难情绪，从而影响到设备效能的充分发挥。首要的改进就是，调整作业心态，积极地、乐观地接收新事物、不断的调整自己、修正自己，正确理解自动化设备引进的目的和意义，充分领会公司“以人为本”、“持续创新”的深意。

3.2 工艺流程优化

自动化设备的引进，与传统工艺流程、人员管理流程、物料管理流程等均会产生或多或少的冲突，也就产生了设备在使用过程中诸多“水土不服”现象[4]。

根据对应用现状的跟踪、分析、总结，现提出如下工艺流程优化改进措施。

3.2.1 工艺流程优化步骤

（1）对既有工艺流程重新梳理，修改、增补工艺流程内容。（2）结合工艺如何顺序化、人员如何分配、物料如何流转三个方面，对全流程进行梳理。

3.2.2 优化后的工艺流程

结合工艺要求，自动化设备的引进，能否充分发挥其作用，能否稳定的实现功能要求，直接决定工艺流程能否顺利完成。故自动化设备引进仅是第一步，充分理解设备，通过使用发现设备的问题、进行优化。

（1）优化沟通机制。针对牵引电机清洁工艺流程，与兄弟班组内遴选合适人员，组成“临时专项作业小组”。明确各环节负责人，负责工艺流程各环节的交接工作，并登记在册。

（2）电机拆解时间节点优化。作为牵引电机清洁工艺流程的起点，电机下车环节的时间节点需按计划固定或按需求固定。按计划固定，即按每阶段的任务计划确定流程起点时间;按需求固定，即收到临时机车维修任务时，及时以书面方式通知流程环节各负责人，由各负责人组织后续工作。

（3）设置电机临时存放区。设备运行时，为了不影响联合班组作业，设置电机临时存放区，供电机临时存放;设备待机时，可进行电机吊装、转运环节。

（4）设备日检、月检。设备的日常维护保养工作也应坚持保质保量的进行。充分重视设备日检、月检工作，总结、分析设备使用过程中发生的各种问题，并与电机清洁环节负责人做好充分沟通，确保设备的正常使用。

4 改进效果分析

4.1 作业心态的调整，是个人和企业技术创新的基础

主动地、积极地理解生产力进步、机器代替人工作是必然的，是时代趋势，是社会生产力进步的体现。以积极的心态，接收新的事物，自身不断的调整、学习，有利于个人的成长、集体的成长。积极接受、理解新的生产设备，积极的调整现有作业工艺，有助于设备最大生产效能的发挥。充分理解了设备、理解了工艺，才能够为设备的再一次升级提供良好的基础。

4.2 工艺流程优化，是现代化机车检修创新的根本

传统工艺流程以人为主，机器为辅，较大的依赖于人的体力和判断力，对机车检修工作也造成了较大的不确定性。工艺流程优化，从范围上梳理人的职责、规定物的流转、明确设备的功能，从制度上贯穿工艺流程的实施，从安全管理上把控风险等级，从人文上关怀员工身心健康，势在必行。

结合工艺要求，自动化设备的引进，能否充分发挥其作用，能否稳定的实现功能要求，直接决定工艺流程能否顺利完成。故自动化设备引进仅是第一步，充分理解设备，通过使用发现设备的问题、并提出优化方案完善设备非常有必要。同时，设备的日常维护保养工作也应坚持保质保量的进行。

5 结语

自动化设备的引进，不是人工作业的结束，是工艺的创新和完善。员工要做的是主动响应、理解技术创新，并积极参与到技术创新过程中去。部门要做的是梳理工艺流程的优化，让人、物、设备融合发挥出最大的作用。

参考文献

[1]冯娜娜，王丽红.电力机车牵引电机检修线工艺设计研究[J].铁道运营技术，2016，22（1）：24-26.

[2] 张兆顺，崔桂香.流体力学[M]北京：清华大学出版社，2015.

[3] 朱志允，赵文超，伊晓波，等.环保除尘设备的发展及应用实践[J].蓄电池，2017，54（4）：195-200.

[4] 王延亮，尹文静.自动化设备维护管理工作中存在的问题及解决方法[J].科学导报·学术，2020（56）：68-70.

收稿日期：2021-08-13

作者簡介：刘学刚（1983—），男，河北满城人，本科，工程师，研究方向：电力机车检修。