提高桥梁工程NF系列架桥机预制梁的安装效率

中铁一局集团天津建设工程有限公司架梁分公司QC成果发布材料PAGE20PAGE26提高NF系列架桥机预制梁的安装效率中铁一局集团天津建设工程有限公司中铁一局集团天津建设工程有限公司架梁分公司QC小组课题简介中铁一局集团天津建设工程有限公司架梁分公司现有NF系列各型号公路架桥机四台及其它附属设备，其中NF250/50型公路双导梁架桥机是目前华北地区公跨铁施工领域起重量最大的架桥机，最大起重量为250吨，最大跨度为50m，由机械、液压、电气三大工作系统组成；可以满足各种桥型（直线桥、曲线桥、斜桥）的预制梁的架设。该系列机型采用三角桁架做主要承载受力构件，构件单元间采用销轴连接。该机型拆组装方便，是一种适应工作范围广、性能优良、结构安全的架梁施工设备，特别适用于跨铁路既有线架梁施工。后拖轮总成后支腿总成前支腿总成吊梁小车总成导梁中支腿总成辅助支腿总成后拖轮总成后支腿总成前支腿总成吊梁小车总成导梁中支腿总成辅助支腿总成图1-1架桥机整体结构图吊梁小车总成前支腿总成中支腿总成后拖轮（弯梁）总成图1-2主要结构件总成结构图因架桥机在设备固有资产中占有较大的比重，但是预制梁安装效率偏低，其自身的价值没有得到有效利用。特别是在跨铁路既有线作业时候，铁路部门给架梁作业时间较短，时间紧，难度大，并且给铁路的正常运营带来很大的影响。于是本次QC小组的主要任务就是解决NF系列架桥机预制梁安装效率较低的实际问题。小组简介1、QC小组概况架梁分公司QC小组成立于2009年5月10日，由分公司经理赵海涛担任组长，共6人，课题类型为现场型。详见下表：表2-1QC小组概况一览表QC小组名称中铁一局集团天津津建设工程有有限公司架梁梁分公司QC小组成立时间2009.05..10活动时间2010.08———2010..12QC课题名称提高NF系列架桥桥机预制梁的的安装效率课题类型现场型小组人数6接受QC教育时间间人均50小时以上活动次数每周一次小组经历2010年获得全全国工程建设设优秀质量管管理小组二等等奖小组成员概况序号姓名性别学历职务组内职务组内分工1赵海涛男本科分公司经理组长全面统筹2李安超男本科技术装备部部长副组长组织规划3李水军男本科安置部部长组员调查实施4赵文祥男本科助理工程师组员调查实施5王天亮男本科机长组员调查实施6何鹏伟男本科机长组员调查实施2、小组活动情况表表2-2QC小组活动计划表选题理由目前架桥机的安装效率低（平均每个台班只架设3.5预制梁），架设边梁时倒钩速度慢，架设一片至少需要70-80分钟，既有作业时铁路一般给时只有30-60分钟不等。１、跨铁路既有线作业时铁路部门给时少，时间紧，难度大;２、架桥机目前的安装效率低，却在设备固有资产中占有1/4的的比重，比重大，设备自身价值没有得到有效的利用;３、安装效率低，进而产生的经济效益低;４、市场竞争日趋激烈，急需提高公司在同行业中的竞争实力。基于以上理由，我们选择了提高NF系列架桥机预制梁的安装效率的课题。现状调查为为了调查架桥机预制梁的安装效率，小组成员查阅了架桥机的架梁记录，统计出架桥机五个月的架梁情况：表4-1架桥机单班工作量统计表统计人赵文祥、李水军统计时间2010年8月月份3月4月5月6月7月平均量架设梁的片数/台台班3.43.83.33.73.33.5由上表可知：架桥机平均每个台班架设3.5片预制梁，经调查发现架桥机单个台班的最高架梁纪录达到过5片。为了找出影响架桥机工作效率的关键问题所在，QC小组召开了由领导、专业技术人员、一线指挥人员、一线作业人员参加的“优化架桥机架梁工序、提高预制梁安装效率”的研讨会，共收集到优化建议96条。经过整理归纳5大类问题，根据统计数据如下：表4-2调查表图4-1排列图目标设定及依据1、目标设定：使得架桥机预制梁安装效率提高14.3%。2、目标设定依据：目前分公司一台架桥机的平均作业量为每个台班架设3.5片预制梁，调查发现架桥机曾经的最高纪录达到过每个台班架设5片。经过QC小组成员的深入研究以后，发现架桥机预制梁的安装效率有较大的提升空间，考虑实际情况等因素，我们设定了一台架桥机每个台班架设4片预制梁的目标，即使得架桥机预制梁安装效率提高14.3%。（如右图所示）图5-1目标设定柱形图原因分析我们通过人、机、料、法、环、测等六个方面进行了原因分析，最终找到了11条末端因素。图6-1关联图要因确定针对可进行论证的11条末端因素，小组成员采用考核分析、现场调查及调查验证等方法进行逐条确认：确认一：缺乏相关技术培训确认内容作业人员是否掌握握了架桥机施施工的技术及及安全注意事事项确认标准考核通过率达到1100%确认方法考核分析确认人李安超、何鹏伟确认时间2010年8月架桥机属于特种设设备，操作技技术难度较大大要求较高，为为了了解作业业人员的详情情，QC小组专门组组织了“架桥机施工工技术及安全全知识考核”的一场考试试，结果考试试通过率只达达到87.5%（85分以上为合合格），没达达到通过率为为100%的要求。会议室考核现场结论要因找到啦！缺乏相关技术培训要因找到啦！确认二:施工方法不合理确认内容作业人员是否能针针对不同的地地形，制定出出很好的施工工方法确认标准能够良好的完成预预制梁架设的的施工任务确认方法调查验证确认人李安超、王天亮确认时间2010年8月2010年的8月月，分公司结结合多年的预预制梁架设经经验并查阅了了大量的资料料，制定了一一套完整的NF系列公路架架桥机施工工工法，该工法法涵盖了各种种桥型预制梁梁的架设（直直线桥、曲线线桥、斜桥、大大坡度桥等），根根据此工法很很好的完成了了西中环项目目大坡度、曲曲线桥超大型型预制梁的安安装。西中环超大型预制制梁的架设铁路恢复运运营结论施工方法不合理是是非要因确认三：卷扬机空载转速慢确认内容在空载情况下吊钩钩的起升速度度是否较慢确认标准卷扬机空载时吊具具的提升大于于15分钟（即一次次倒钩时间大大于15分钟）确认方法现场调查确认人王天亮、赵文祥确认时间2010年8月NF系列架桥机的卷扬扬机电机使用用的是普通匀匀速电机，即即在重载和空空载的工况下下吊钩的起升升下降速度均均较慢，在预预制梁边梁的的架设过程中中倒钩时间较较长。在20010年8月13日—2010年8月17日之间，小组组成员王天亮亮调查了NF系列架桥机机架设10片边梁的倒倒钩时间：倒钩时间调查表（单单位：分钟）序号12345678910平均时间一次倒钩时间18.418.919.620.118.319.218.419.519.218.318.99结论要因找到啦！卷扬机空载转速慢要因找到啦！确认四：拆装吊具慢确认内容是否能在短时间内内熟练的拆装装吊具确认标准拆装吊具小于2分分钟确认方法现场调查确认人王天亮、李水军确认时间2010年8月现场调查结果：现场工作人员及指指挥人员分工工清晰，岗位位职责明确，配配合默契，能能够熟练地完完成吊具的拆拆装，作业时时间小于2分钟。工作人员在拆卸吊吊具结论拆装吊具慢是非要要因确认五：测量不准确确认内容前支腿导轨、中支支腿导轨平行行，误差小于于3cm确认标准测量合格率大于990%确认方法现场调查确认人赵文祥、李安超确认时间2010年8月情况分类轻微啃轨严重啃轨必须现场调整正常工作次数1019所占比例5%095%统计结果不合格率5%合格率为95%如果测量不合格，前前、中支腿导导轨的平行度现场情情况调查表将会出现误差，情情况严重的时时候必须对轨轨道进行调整整，因此消耗耗大量的时间间，影响架桥桥机预制梁的的安装效率。小组成员赵文祥进行了20次机抽查，抽查情况如下表所示，发现测量合格率达到了95%，大于90%的标准，这说明轨道的调整对架桥机的作业效率影响很小。结论测量不准确是非要要因确认六：物资管理不周全确认内容在架桥机作业过程程中所需要的的物资是否齐齐全确认标准物资管理整洁有序序，所需物资资齐全，随时时可以方便的的调用确认方法现场调查确认人何鹏伟、李水军确认时间2010年8月现场调查结果：在预制梁的架设过过程中所需物物资主要有枕枕木、钢轨、缆缆风绳、手拉拉葫芦、撬棍棍、高强螺栓栓、各种型号号的扳手、氧氧气、乙炔、电电焊机及安全全防护物资等等，如果这些些物资准备不不充足，将不不能完成一些些工序，对预预制梁的架设设及过孔时间间产生一定影影响。为此分分公司设立了了专门的材料料员，并且还还经过专业的的课程培训，实实现了对物资资的有效管理理。物资管理的现场结论物资管理不周全是是非要因确认七：维护保养检修不到位确认内容对设备是否维护保保养到位确认标准维护保养制度齐全全，能够定期期维护和保养养并记录确认方法调查验证确认人李安超、李水军确认时间2010年8月调查结果：分公司技术装备部部编写的《NF型公路架桥桥机综合施工工技术与应用用研究》中，针针对架桥机专专门编写了第第八章内容——“架桥机检查查维修与保养养”，详细的规规定了维修类类别和保养种种类以及保养养计划等，并并有专门的技技术人员进行行定期检查、上上报。NF型公路架桥机综合合施工技术与与应用研究第八章检查查维修保养内内容结论维护保养检修不到到位是非要因因确认八：过孔高差计算不准确确认内容能够通过最现场实实际情况的计计算，顺利完完成过孔确认标准顺利过孔率达到995%以上确认方法现场调查确认人赵文祥、何鹏伟确认时间2010年8月情况类型前支腿过高需调整前支腿过低需调整一次性顺利过孔次数8972所占比例9%10.1%80.9%统计结果顺利过孔率为80.9%现场调查情况：通过对2010年年4月—2010年7月，三个月月的架桥机工工作记录查阅阅，共89次过孔，整整理得到表格格：有表中数数据可知，顺顺利过孔率只只有80.9%小于标准值95%。结论要因找到啦！过孔高差计算不准要因找到啦！确认九：铺轨技术不成熟确认内容轨道铺设是否符合合标准1、两轨道平行，间间距误差小于于1cm；2、紧固螺栓完好并并上紧；3、连接处两钢轨的的高差小于22mm；4、枕木铺设均匀，垫垫实确认标准铺轨合格率为1000%确认方法现场调查确认人王天亮、李水军确认时间2010年8月现场检查情况：经过赵文祥多次对对铺轨情况的的调查统计，发发现没有实现现合格率为100%的要求，有有时存在不达达标的现象，造造成弯梁行走走不便，出现现啃轨，打滑滑等现象。为为此现场人员员须要对轨道道进行二次调调整调整，因因此延长了过过孔的时间，影影响了架桥机机预制梁的安安装效率。检查测量轨道是否否达标结论要因找到啦！铺轨技术不成熟是要因找到啦！确认十：制度不完善，不规范确认内容管理制度是否健全全，岗位职责责是否明确确认标准文件齐全，规范合合理，设置岗岗位职责警示示牌确认方法调查验证确认人李安超、赵文祥确认时间2010年8月经调查，分公司内内部组织结构构完善，分工工明确，制定定了相应的工工作管理办法法和奖惩制度度，并制定了了岗位职责警警示牌，所有有人员能够按按照制度工作作。组织结构图管理办法结论制度不完善，不规规范是非要因因确认十一：作业指导书不规范确认内容作业指导书是否规规范、合理可可行确认标准理论指导和现场结结合紧密，规规范可行确认方法调查验证确认人李水军、何鹏伟确认时间2010年8月调查结果：2009年分公司司根据特种设设备相关规定定，结合现场场施工和NF系列架桥机机的自身特点点编制了NF系列架桥机机作业指导书书，并且于2010年5月进行了修修订和完善，并并通过了公司司的审核，该该作业指导书书理论指导和和现场结合紧紧密，规范合合理可行。作业指导书结论作业指导书不规范范是非要因制定对策我们用5W1H方法制订了对策表，针对要因制订了对策和措施，并落实了责任人和完成时间：表8-1制定对策汇总表序号要因对策目标措施地点负责人时间1缺乏相关技术培训训加强技术和安全的的培训使得考核通过率达达到100%1、加强技术学习2、学习施工安全注注意事项。会议室李安超赵文祥2010年9月110日~2010年9月20日2卷扬机空载转速慢慢改进起升机构实现变速作业即空空载时快速的的提落钩，重重载时慢速的的提落钩1、制定改进方案并并审核；2、制定出工艺流程程并报批；3、实施改进，并重重新组装。会议室施工现场赵海涛李安超2010年9月225日~2010年10月23日3过孔高差计算不准准确针对过孔制定出可可行的计算方方法无须调整，一次顺顺利过孔率达达到95%以上1、总结出一套完整整的技术方案案2、将技术进行培训训普及3、现场实施会议室施工现场王天亮赵文祥2010年10月月8日~2010年10月23日4铺轨技术不成熟学习完善铺轨技术术铺轨合格率达到1100%1、聘请专业技术人人员进行授课课2、现场指导学习会议室施工现场李安超王天亮2010年11月月10日~2010年11月17日以上对策均通过公司领导审核，在资金和技术等方面均能够得到充分供应。对策实施对策实施一:加强技术和安全的培训架桥机由机械、电气、液压三大工作系统组成，结构件较多，作业时需要多人共同配合才能完成作业，操纵相对比较复杂，并且架桥机属于特种设备，危险系数相对较高，因此要求操作人员必须有良好的操作技能和全面的安全知识。因此，QC小组根据岗位要求，认真准备培训资料并确定考核办法。(1)组织所有作业人员认真学习NF系列架桥机结构说明书，作业指导师，明确架桥机基本结构、工作原理等；(2)深入学习《NF型公路架桥机综合施工技术与应用研究》；(3)认真阅读架桥机技术图纸，明确各种结构材料，参数尺寸，在现场请设备专业技术人员详细介绍架桥机主要结构及受力类型；(4)开展新员工进厂安全培训和安全质量培训，加强安全质量教育；(5)建立科学的考核机制，对受训人员进行考核。架桥机操作技能培训新员工进场安全培训安全质量培训对策实施一效果验证：经过全方面的准备，考核实现了通过率为100%的目标。对员工进行考核1对策实施二：改进起升机构1、分公司技术人员根据现场实际要求建议将起升机构的普通电机更换为变频电机，将方案报于公司施工技术部门审核；2、公司审核通过后，由相关技术人员和厂家联系沟通，进一步完善和改进方案，制定出具体的工艺流程，报公司施工技术部门批准；3、改进期间公司安排专人进厂监造，安装后进行空载试验和静载试验，满足设计要求后，架桥机正式投入施工生产中。特种设备安装改造许可证书改进后架设第一片梁重新组装拆卸吊梁小车特种设备安装改造许可证书改进后架设第一片梁重新组装拆卸吊梁小车对策实施二效果验证：`改进完成后架桥机在西中环二期2标项目中投入使用，在2010年10月7日—2010年10月13日之间，通过对架桥机架设边梁的10次调查，得到10次倒钩的时间，数据如下表所示：表9-1倒钩时间调查表（单位：分钟）序号12345678910一次倒钩所用平均时间一次倒钩时间9.8109.49.99.610.39.89.29.69.79.73改进前倒钩平均用时18.99分钟，改进后倒钩平均用时9.73分钟。卷扬机电机改进成变频后提高了卷扬机空载情况的的转速，不仅提升了架设边梁的效率，而且也提升了架设中梁和次边梁的效率。对策实施三：针对过孔制定出可行的计算方法架桥机过孔比较复杂，如果过孔计算出现错误，将会出现重复调整架桥机姿态，这样就增大过孔的时间，因此导致架桥机预制梁的安装效率降低。为了减少过孔对架桥机预制梁安装效率的影响，技术人员根据现场的经验，理论结合实际总结了一套完整的公式：1、纵坡i=0；（i——坡度的大小，i=h/l）（1）H弯=H中时：过孔后H=H始－Hr其中：H弯——弯梁（后托装置）的高度；H中——中支腿高度；H——过孔后前支腿距离下一盖梁的高度；H始——过孔前前支腿距离盖梁的高度；Hr——导梁产生的绕度；图9-1架桥机过孔计算示意图（2）H弯<H中时：过孔后H=H始+H增–Hr(H中–H弯)/H增=(L间–L跨)/L跨综合以上两式得到：H=H始+(H中–H弯)×L跨/(L间–L跨)–Hr其中：H增——前支腿过孔后产生增加的高度；L跨——过孔的长度；L间——前支腿与中支腿之间的距离；图9-2架桥机过孔计算示意图2、纵坡i≠0时：（1）i1=i2时：①H弯=H中：H=H始+H纵-Hr-ΔH盖,H纵=L跨×i1②H弯<H中；H=H始+H增+H纵-Hr-ΔH盖，H纵=L跨×i1其中：H纵——因纵坡而产生的高度；ΔH盖——相邻的两盖梁的高差：图9-3架桥机过孔计算示意图（2）i1≠i2时：①H弯=H中：H=H始+H变+H纵-Hr-ΔH盖；H变=L1×i1+（L跨-L1）×i2②H弯<H中：H=H始+H变+H增+H纵-Hr-ΔH盖；H变=L1×i1+（L跨-L1）×i2其中：H变——弯梁从i1的纵坡行走到的i2坡度，前支腿的高度变化：图9-4架桥机过孔计算示意图注：下坡情况同理。对策实施三效果验证：根据以上总结出的公式，现场的一线操作人员进行了实施，QC小组人员对具体实施情况进行了20次调查验证：表9-2过孔实施调查表情况类型前支腿过高需调整前支腿过低需调整一次性顺利过孔次数0020所占比例00100%统计结果顺利过孔率为1000%统计结果顺利过孔率为1000%由调查结果可知：解决了过孔高差计算不准确的问题，实现了一次性顺利过孔从而节省过孔的时间，提高了架桥机预制梁的安装效率。对策实施四：学习完善铺轨技术为了进一步学习铺轨技术，QC小组请来了专业的铺轨技术人员进行现场指导，纠正了以前铺轨方法中欠合理的地方。从而实现了：1、两轨道平行，间距误差小于1cm；2、紧固螺栓完好并上紧；3、连接处两钢轨的高差小于2mm；4、枕木铺设均匀，垫实。现场指导学习铺轨技术对策实施四效果验证：经过一段时间的现场指导学习，作业人员已掌握了铺轨的技术要领。为了了解作业人员的学习成效，QC小组成员李安超、王天亮，在2010年11月28日——2010年12月15日之间，进行了10次抽查检查，发现铺轨合格率达到100%。效果检查1、目标实现情况：为了验证优化后各工序后，架桥机的工作效率是否实现了预期的目标，QC小组成员又随机抽查了10个台班的工作情况：表10-1各个工序优化后的架桥机的工作量调查人王天亮调查时间2010年11月月调查次数12345678910平均数架设预制梁数目（片片）54545544544.5图10-1NF系列架桥机优化作业工序前后效果对比图由图可知：优化后架桥机预制梁的安装效率调高了28.6%，实现了预期14.3%的目标。2、效益分析：1）可计算的直接经济效益：改进前一台架桥机平均每天架设3.5片梁，改进后平均每天可以架设4.5片梁，按照一台架桥机每年工作210台班计算，架设单片梁的价格为0.5万元，则一台架桥机每年可创造的经济效益为210台班×0.5万元/台班=105万元；完成相同的工作量，改进前一台架桥机需要210台班×4.5片/台班÷3.5片/台班=270台班，改进后节约270－210=60个台班，每人每天按130元的工资计算，一台架桥机需要20个人，可节约工人工资开支：130×20×60=15.6万元。2）能源节约上：生产中，NF系列架桥机平均工作功率为90KW，平均每天运转6h，完成相同的工作量节省60个台班，一度电费1.2元，则一台架桥机可节省电费：90×6×60×1.2=3.888万元；考虑工程完工，下一工程尚未开始的工程间隙，转场保养等因素，每年四台架桥机中平均有三台处于施工中，共计：每年四台架桥机可以产生的经济效益为：3×105+3×15.6+3×3.888=373.464万元。（注：第一年四台架桥机需要投入改进成本：4×10.06=40.24万元，以后不再投入）3）间接经济效益和社会效益：①架桥机预制梁的安装效率提高后，在跨铁路施工时明显缩短了铁路封闭时间，减少施工作业对于铁路的影响，确保铁路运输的安全畅通；②提升了公司在公跨铁路施工领域的竞争力，展示中铁一局的品牌形象，为企业创造更大的经济和社会效益。4）无形效益改进成果的效益核算表①专业技术方面：本次QC小组活动取得了良好的效果，在充分的学习掌握架桥机工作原理和结构基础知识之上，善