制造技术︱基于流水线作业的装配工艺改进
许继电气股份有限公司的研究人员吴红艳、王伟等，在2015年第8期《电气技术》杂志上撰文，以2MW水冷双馈风电变流器屏柜装配工艺为例，在分析现有电力屏柜装配工艺问题的基础上，提出工艺的改进方案，阐述流水线装配工艺的整体设计方案。
此外，详细介绍了线束制作、面板装配流程、整屏安装配线流程和流水线工艺在生产系统中的应用。通过长达两年的车间生产实践、对比，充分证明了流水线作业装配工艺改进方案的实用性。
目前电力系统屏柜配线主要根据电气配线图，工人依照图纸对柜子中相应元器件配线。配线时需要操作的工人熟悉整面柜子元器件安装位置、端子排列、走线方向。但因为操作人员不同，导致一个工程中同样屏柜配线长短不一，走线位置各异，影响工艺美观、导线与元器件的电磁兼容。安装配线时间长，出错率较高。
本文采用流水线作业的方法，重点解决上述问题，使屏柜配线美观、节约作业时间。
1 线束制作工艺改进
针对目前存在的配线工艺问题，电气屏柜布线可应用线束制作工艺，即根据电气原理，将高低压导线、电源信号线等按照工艺标准，做成不同线束，屏柜元器件安装完毕后，将线束装配至相应元器件。本文以2MW水冷双馈风电变流器为例进行分析。
2MW水冷双馈风电变流器安装元器件较多、导线多达十几种，安装配线困难。
传统配线工人操作时，先看配线图找到线缆两端，在号牌板上找到相应号牌，取对应颜色线径的导线，套上号牌，压上相应线鼻子，接至元器件端子上。整个操作过程中，注意力需高度集中，否则会套错号牌，接错端子，且需要每个操作人员都熟悉柜体的元器件位置及端子。
且根据配线图配线时，因线缆涉及不同的柜体，每面柜体最多能容纳两人同时配线。同时工艺人员要不停地检查每面柜子配线工艺，以确保每面柜体走线尽量一致，线缆长度适宜。
最终导致的是配线错误率很高，工程量大时因手工操作有很多接线端子压接不牢掉线，导线长短不一，一个工程中的柜体线缆工艺不一致，生产效率低下。
线束制作工艺根据电气配线图做线束表，制作原则是相邻元器件及类似导线放在一束中。如表1所示，每束中最长导线为起点零位置，其余导线与绑扎带位置都对应起始位置，需要缠绕蛇皮管的线束直接缠绕蛇皮管，蛇皮管缠绕长度在线束表中注明。线束表中应详细标明每根导线线径、长度、颜色、号牌等相关参数。
表1 线束表
工人根据线束表，领取相应颜色、线径的线缆，制作线束。工艺流程见图1。
图1 线束制作工艺流程
1)贴条形码、扫描、裁线
准备线盒，贴上相应线束条形码并扫描至生产系统。此工位安排一人。若合同量较大时适量增加人员。根据线束表及合同屏体数量，按顺序完成每束线的裁剪。
首先进行第一束线裁剪：如合同要求100套屏，将第一束线的第一根裁剪100根，裁完后线缆放进标注“线束号-1”的盒子；接下来进行第一束第二根线的裁剪，过程同上，直至完成第一束线裁剪，将此束线所需导线流至下一工序。进行下一束线的裁剪。
2)套号牌、剥线、压端子、推号牌
根据屏体数量，此工序适量布置人员。一人顺序完成套号牌、剥线、压接线端子、推号牌工作，一个工位两人，不少于两个工位。
根据上一工位裁出的线，对照线束表，按线束表要求套上号牌，剥相应长度的线皮，压上正确的接线端子，号牌轻轻套上接线端子，保证号牌管不转动。将做好的线放入对应的盒子。
3)分线束
此工序每一工位至少安排四名员工。将上一工序完成的导线，根据线束表，挑出一束需要的导线，并按表中标注的扎带、蛇皮管位置进行线束捆扎。
4)线束检验、入库
此工序安排一名员工，检验线束并入库。做好的线束见图2。
图2 线束成品图
裁线、剥线、压接线端子使用专用裁线机、剥线机、压线机，机械操作比手工操作效率高，不会出现剥线长短不一、接线端子压接不牢现象。对于一个工程每面屏的线束长度一致、扎带位置一致，弧度统一，工艺标准美观。
线束制作完成后，对每束导线进行编号，把线束看做元器件，粘贴条形码扫描至相应的生产系统。在生产系统中可以查出每束线库存量、制作人。
2 线束装配工艺改进
导线成束后，在屏体元器件安装完成的情况下，按流水线工位，每个工人接自己负责元器件的导线，接完后屏体流向下一个工位。每人只负责熟悉的几束线，避免接线出错，提高了工作效率，并且导线整体工艺美观。
屏体配线分为预装部分和屏上配线两部分。针对一些在屏下配线方便，且能在屏体整体安装完成前即可配线部分，如安装在一块面板上的电气元件，此面板可预装好并完成元件内部接线。节省了等待屏体元器件安装的时间，即提高了配线效率，也提升了配线质量。
3 流水线作业的装配工艺分析
针对上述流水线工艺改进方案，生产实践中节省了大量人力物力。现按照节约器件材料、节约装配工时、提升质量降低售后等几方面，对改善前后创效价值进行分析。
1)工艺改善前后线缆用量对比
工艺改善前后线缆用量见表2所示。
表2 工艺改善前后线缆用量对比表
续上表
由上表可见，工艺改善后每套2MW水冷双馈风电变流器共计节约用线约666.4+747.46=1413.86元。
2)工艺改善前后装配工时对比
在节约物料的同时，屏体装配时间缩短，表3为改善前后每面屏线缆制作及装配时间对照表。表中“-”表示原来不预做导线，而现在导线按线束预做。下表中时间统计折合为每人每套所需时间。
表3 工艺改善前后装配工时对比表
由表3可见，装配方式改善后，每套2MW水冷风力发电双馈变流器装配时间节约7.5天。原每套变流器一人约20.3天完成装配，现只需12.7天完成装配。
按每月工作时间22天计算，原每人每月能完成1.08套变流器装配，现每人每月能完成1.73套变流器装配。按车间工人100人计算，每月提高变流器装配套数为 (1.73-1.08)×100=65套。每月交货由原来的1.08×100=108套，提高至1.73×100=173套。
3)工艺改善前后交检合格率比较
因工序详细划分，每人只负责几个元器件的装配，大大提高了一次交检合格率。交检合格率由传统装配的67%提高至98%。影响一次交检合格率的90%因素为元器件装配，现交检合格率提升了31%，使安装配线返工率下降31%×90%=27.9%。每套可节约101.5（工时）×15（元）×27.9%=424.8元。工艺改善后每套变流器可节约1413.86 +907.5+424.8=2745.96元，每月提高变流器供货65套。
4 结论
综上所述，传统电气屏柜配线工艺已跟不上日益扩大的市场供货需求。流水线作业配线工艺无论在生产用时、材料成本上都有很大节约，提高了屏体交检合格率。并且线束制作可在合同签订后即开始，元器件采购安装完成后立刻装配线束，整体上节约了生产时间，适应于现代化大批量屏柜生产。