智能化線束配置設(shè)計的輔助工具介紹

牟重陽

（上海汽車集團股份有限公司商用車技術(shù)中心，上海 200438）

智能化線束配置設(shè)計的輔助工具介紹

牟重陽

（上海汽車集團股份有限公司商用車技術(shù)中心，上海 200438）

眾所周知，商用車的配置是十分復(fù)雜的。如果按照每個車型配置一根線束來設(shè)計，則會存在大量的線束狀態(tài)，而且每個狀態(tài)的線束需要儲備一定的安全庫存，也需要一定的庫位。大量的線束狀態(tài)會導(dǎo)致大量的安全庫存和庫位投入，造成大量的資源浪費；如果按照一個龐大高配線束狀態(tài)涵蓋所有低配車型的方式，則會在很多低配車型上存在線束冗余多。單車的成本浪費，而且高配線束如何去涵蓋低配車型，能否完全匹配會是一個相當復(fù)雜的分析難題。

1 現(xiàn)有線束配置設(shè)計策略示意

現(xiàn)有線束配置設(shè)計常規(guī)策略如圖1所示，一般分為全打散策略、折中策略、全涵蓋策略3種方式。3種方式中，全打散策略單車成本最精益，但是會存在零件號眾多、物流成本高的缺點；全涵蓋策略零件號最少，物流成本最低，但是單車成本最不精益；而能夠把兩者的優(yōu)點結(jié)合起來的是折中策略。因此，目前各OEM用得最多的也是折中策略。在折中策略中，如何去分析平衡物流成本、零件狀態(tài)數(shù)量以及單車成本是核心。

圖1 常規(guī)線束配置設(shè)計策略

在折中策略的使用上，目前的OEM方主要采用工程師根據(jù)經(jīng)驗人工分析處理進行線束配置設(shè)計的傳統(tǒng)方式，但這些方式都較簡單，考慮到的因素也較單一，沒有一個系統(tǒng)性的智能化線束配置設(shè)計工具來科學(xué)高效地計算分析平衡線束的配置設(shè)計，使得物流成本和單車成本達到完美的平衡。

2 智能化的線束配置設(shè)計輔助工具介紹

經(jīng)過對現(xiàn)有線束配置設(shè)計方法和過程的詳細分析，梳理清楚線束配置設(shè)計所需要考慮的因素，以及各個因素之間的關(guān)系。對這些考慮因素的輸入、輸出進行標準規(guī)范化，總結(jié)出規(guī)律，并轉(zhuǎn)化為計算機軟件工具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工分析處理的設(shè)計方法。此輔助工具的框圖如圖2所示。

圖2 智能化的線束配置設(shè)計輔助工具框圖

本工具中有2個核心部分（圖3），分別是：①提煉數(shù)學(xué)分析模型；②高效的實現(xiàn)算法。下面分別對這2個部分進行簡要介紹。

圖3 智能化的線束配置設(shè)計輔助工具的2個核心

2.1 第1個核心——高效的數(shù)學(xué)分析模型1）模型公式及變量介紹

式中：xi（i=1～50+）——線束單價；yi（i=1～200+）——細分車型銷量；q——線束零件號數(shù)量；k——單位零件號物流投入系數(shù)；z——總車型數(shù)量；ai（i=1～40+） ——每個配置成本；ti（i=1～40+）——每個線束含配置數(shù)；Xj——線束配置組合；Yi——車型配置組合；C——總成本投入；a——線束相關(guān)配置；t——線束相關(guān)配置數(shù)量。求解t和a使得C有最小值。

2）模型公式說明

單個線束零件的單價成本=該線束總成包含的每個配置成本之和；單個線束零件的累計成本=該零件的單價成本×采用本零件涵蓋車型的銷量小計；總的線束零件的總累計成本=每個線束零件的累計成本之和；總的物流成本=線束零件狀態(tài)數(shù)量×單個零件平均所需的物流成本投入系數(shù)。上述各項成本累加便是本項目總的成本投入。形成數(shù)學(xué)分析公式后，求解線束配置組合數(shù)量（t）和每個線束所帶的具體配置組合（a），使得總成本投入有最小值。

2.2 第2個核心——高效的實現(xiàn)算法（目標揀選算法）

有了數(shù)學(xué)分析模型還不夠，高效的算法實現(xiàn)才能提升分析效率。最常規(guī)的實現(xiàn)算法是“窮舉法”，其計算過程是：先利用計算機快速的運算速度，不斷將各種線束配置的搭配組合代入上述數(shù)學(xué)分析模型進行分析計算，然后循環(huán)選取總成本最低的一系列組合就是最終結(jié)果。但是根據(jù)線束的關(guān)聯(lián)性（常規(guī)的車型線束一般與整車40多個配置相關(guān)），完全把排列組合打散開將會存在數(shù)百億種排列組合，數(shù)量相當龐大，如圖4所示。

如果采用窮舉法，經(jīng)過實測，由于排列組合的數(shù)據(jù)量過大，普通工作站需要花數(shù)小時甚至數(shù)十小時才能完全分析處理完。因此，選取一個更先進的算法來實現(xiàn)分析過程尤為重要。最終，經(jīng)過實測，目標揀選算法成為最優(yōu)算法。此算法過程如圖5所示。

算法過程解釋如下：先將車型組合分區(qū)（可實現(xiàn)線束配置高低配涵蓋兼容的車型在同一個分區(qū)中），同一分區(qū)中揀選一個配置最高的線束作為目標，由于不同分區(qū)之間的線束不存在相互兼容涵蓋的關(guān)系，因此僅需要計算本分區(qū)中各種高低配線束之間的成本對比。這樣一來，加權(quán)循環(huán)的計算量大大減少，經(jīng)過筆者實測，普通工作站僅需數(shù)十秒甚至數(shù)秒即可完成分析處理，大大提高了效率。

3 本設(shè)計輔助工具的預(yù)估收益

圖4 窮舉法將線束配置組合展開的示意

圖5 高效的目標揀選算法示意

經(jīng)過建立數(shù)學(xué)分析模型和高效的算法實現(xiàn)，一套線束配置智能化設(shè)計分析軟件工具便順利完成。通過利用這套工具可以對商用車的線束配置設(shè)計起到非常好的設(shè)計輔助作用，大大提高效率和準確率。同時，可以實現(xiàn)零件成本和物流成本的最大化節(jié)省，具體估算如下。

1）零件成本方面 線束配置可做到更精益化，減少線束功能預(yù)留（單輛車節(jié)省1～10元不等），按商用車車型常規(guī)5萬輛/年左右的銷量，預(yù)計一年可以節(jié)省50萬元。

2）物流成本方面 經(jīng)物流部門測算，每減少1個零件號，每年大約可節(jié)省10萬元物流成本。運用此工具將最大程度減少線束數(shù)量， 預(yù)計每年至少減少10個零件號，總計減少成本約100萬元。

（編輯凌 波）

U463.6

A

1003-8639（2017）08-0012-02

牟重陽（1980-），男，工程師，主要從事汽車電子電器的電氣原理以及線束方面設(shè)計開發(fā)工作。

2017-01-25；

2017-06-22