客戶定制的汽車線束模塊化系統(tǒng)開發(fā)

李建國(guó)

（江蘇省生產(chǎn)力促進(jìn)中心，江蘇 南京 210000）

1 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車用戶對(duì)汽車配置的要求越來(lái)越高，客戶定制的汽車將成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。但是，客戶定制必定出現(xiàn)零件多樣化，而線束作為汽車中單獨(dú)的個(gè)體零件，連接了汽車中的所有用電器，需要滿足不同的功能配置。隨著新四化及電子電器配置的不斷增加，線束的復(fù)雜程度也迅速增長(zhǎng)，表現(xiàn)出“基數(shù)少變化多”的特點(diǎn)。如果按照傳統(tǒng)模式設(shè)計(jì)汽車線束，將出現(xiàn)更改周期長(zhǎng)、生產(chǎn)壓力大、庫(kù)存種類多等諸多問題［1］。

上汽大通汽車有限公司是全球首家全平臺(tái)采用C2B（Custom-To-Business）客戶定制的生產(chǎn)模式，線束模塊化的系統(tǒng)開發(fā)，解決了傳統(tǒng)模式線束存在的問題。

2 線束模塊化系統(tǒng)開發(fā)

2.1 汽車線束模塊化系統(tǒng)原理

線束模塊由不同模塊組成，線束總成打散為與各個(gè)功能相關(guān)的線束結(jié)構(gòu) （模塊），每一功能由一模塊組成。通過(guò)圖1可以看出，一個(gè)主線束可以分解成半成品組件模塊，圖1中不同模塊通過(guò)模塊C的連接器來(lái)保持他們之間的關(guān)系。線束可以根據(jù)需求劃分為基礎(chǔ)模塊、功能模塊和選配模塊［2］。

模塊化線束系統(tǒng)開發(fā)制造又稱KSK，是德語(yǔ) （Kunden-Spezifischer Kabel）的縮寫，本意為Customer-Specified Cable。線束模塊化具體落實(shí)環(huán)節(jié)涉及到設(shè)計(jì)拆分、定價(jià)、檢測(cè)、物流拉動(dòng)、總裝裝配等，需要多個(gè)系統(tǒng)配套，上汽大通汽車有限公司線束模塊化設(shè)計(jì)總體過(guò)程如圖2所示。

圖1 模塊化過(guò)程

在設(shè)計(jì)生產(chǎn)階段，主機(jī)廠用PowerB2O（Business-2-Organization）系統(tǒng)將線束總成拆分成不同的模塊，對(duì)每一模塊進(jìn)行拆分設(shè)計(jì)，并用相關(guān)特征的UC（UsingControl）約束符對(duì)模塊進(jìn)行約束。供應(yīng)商根據(jù)主機(jī)廠提供的不同模塊進(jìn)行模塊化生產(chǎn)。當(dāng)主機(jī)廠整車排產(chǎn)訂單廣播或車身上線后，主機(jī)廠根據(jù)車輛生產(chǎn)訂單的配置，將車輛信息及線束大類所帶的模塊通過(guò)EDI（Electronic Data Interchange）系統(tǒng)將訂單信息發(fā)送至供應(yīng)商，供應(yīng)商接收到主機(jī)廠的訂單配置需求后，將已經(jīng)生產(chǎn)好的不同模塊進(jìn)行配置組合，最后組成線束總成。

供應(yīng)商按照事先約定的提前期，將線束生產(chǎn)完畢后交貨，每一根線束要有單獨(dú)料箱，并打印出相應(yīng)標(biāo)簽。主機(jī)廠接收到供應(yīng)商已生產(chǎn)的線束，掃碼收貨時(shí)，根據(jù)一定策略需求尋找空倉(cāng)位，通知物料人員擺放。當(dāng)整車進(jìn)入總裝時(shí)，觸發(fā)線束排序動(dòng)作，根據(jù)車號(hào)找到該車使用的線束，通知物流人員取貨并送到排序區(qū)等待排序。

整車下線觸發(fā)結(jié)算動(dòng)作，根據(jù)整車使用的線束模塊情況，產(chǎn)生單模塊的使用情況，將處于可結(jié)算狀態(tài)的信息發(fā)布到供應(yīng)商平臺(tái)，方便供應(yīng)商進(jìn)行發(fā)票的開具和結(jié)算。最后供應(yīng)商在平臺(tái)上進(jìn)行結(jié)算信息的勾選以形成相應(yīng)開票依據(jù)。上汽大通汽車有限公司線束KSK模塊化生產(chǎn)的流程如圖2所示。

2.2 模塊化拆分原理

模塊拆分的原則是：首先要確保模塊覆蓋整車所有配置；其次模塊按照配置或功能劃分清晰，不能遺漏回路或重復(fù)回路；最后必要時(shí)可做冗余，以減少模塊種類。

線束在開發(fā)前期，模塊必須被劃分清楚，然后將每個(gè)零件劃分到不同的模塊中，目前根據(jù)零件功能將整車用電器模塊劃分為兩種：基礎(chǔ)模塊和功能模塊［3］。

基礎(chǔ)模塊又稱必選模塊，具有唯一性，優(yōu)先級(jí)最高，基礎(chǔ)模塊內(nèi)的零件是所有車型的必裝配置，而且這些零件不含多種配置。此時(shí)線束圖紙應(yīng)該只有一個(gè)基礎(chǔ)模塊，所有車型共用這一基礎(chǔ)模塊。

以上汽大通SV61車型儀表線束為例，基礎(chǔ)模塊一般包含車身控制模塊 （BCM）、搭鐵模塊、防盜模塊 （IMMO）等多個(gè)模塊。功能模塊包含多種可選擇的模塊。功能模塊分為變速器模塊 （AMT／MT）、CAN網(wǎng)絡(luò)模塊 （高配CAN／低配CAN）、ABS模塊 （ABS／ESP）、倒車影像模塊、電動(dòng)后視鏡模塊、破窗器等多個(gè)模塊。這些功能模塊中，又劃分為必選功能模塊 （如變速器模塊、ABS模塊）及可選功能模塊 （如倒車影像模塊、電動(dòng)后視鏡模塊），其中必選功能模塊的優(yōu)先級(jí)高于可選功能模塊。必選模塊表示不論車輛配置如何，必選模塊中子配置必定選擇其一；可選模塊表示這些模塊是否需要根據(jù)顧客的選擇而定，如果顧客選擇選裝模塊的配置，則功能模塊的子模塊需要，否則不需要。

將模塊劃分完成后，在系統(tǒng)內(nèi)提前對(duì)基礎(chǔ)模塊、必選功能模塊及可選功能模塊進(jìn)行設(shè)置選裝規(guī)則，如果選擇模塊重復(fù)或者遺漏，系統(tǒng)會(huì)報(bào)錯(cuò)，這有利于對(duì)線束多模塊情況下的反查，減少模塊出錯(cuò)的幾率。

模塊確定后，將線束上的塑件、端子、接插器等進(jìn)行劃分，每個(gè)子零件都應(yīng)當(dāng)有一定的屬性［4］。特別對(duì)于不同模塊共用接插器，一般按照孔位數(shù)進(jìn)行劃分，將連接器劃歸為孔位數(shù)多的模塊。例如圖3模塊中，B插接件有8個(gè)孔位，其中5個(gè)孔位屬于此模塊，則此接插件就屬于此模塊。C接插件有4個(gè)孔，1個(gè)孔屬于該模塊，另外3個(gè)孔屬于另外一個(gè)模塊，則此連接器就屬于另外一個(gè)模塊。

圖2 上汽大通汽車有限公司線束KSK模塊化生產(chǎn)流程

2.3 線束開發(fā)驗(yàn)證策略

線束搭配后的模塊準(zhǔn)確性因組合數(shù)太龐大，無(wú)法100%全面經(jīng)過(guò)實(shí)物驗(yàn)證，因此各驗(yàn)證環(huán)節(jié)一般采取如下策略。

1）虛擬驗(yàn)證：通過(guò)專用設(shè)計(jì)軟件輔助，模擬分析各模塊搭配可行性。優(yōu)點(diǎn)是時(shí)間短、費(fèi)用低。缺點(diǎn)是無(wú)法預(yù)測(cè)到線束實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的突發(fā)狀況。

2）系統(tǒng)驗(yàn)證：選擇高、中、低配等數(shù)個(gè)線束總成，確認(rèn)線束模塊的可行性。優(yōu)點(diǎn)是能夠模擬實(shí)車驗(yàn)證，缺點(diǎn)是只能驗(yàn)證部分車輛，不能確保所有配置車輛都進(jìn)行驗(yàn)證?？紤]到費(fèi)用、周期等多方面，模塊化線束大多采用此種方法進(jìn)行驗(yàn)證。

3）實(shí)車驗(yàn)證：同系統(tǒng)驗(yàn)證選件策略，確保所有試驗(yàn)車型搭載的線束總成涵蓋所有模塊。優(yōu)點(diǎn)是可以確保各種配置車輛都得到驗(yàn)證，驗(yàn)證充分。缺點(diǎn)是需求車輛多、驗(yàn)證周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。

3 線束模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 線束模塊化設(shè)計(jì)的局限性

圖3 接插件劃分

線束模塊化模式節(jié)省了一長(zhǎng)串的工作流程，大大提高了響應(yīng)速度，同時(shí)減少了庫(kù)存。但是對(duì)于主車型下“不同軸距”的車型不適用于KSK模式，因?yàn)榫€束模塊化適用于同一接插件內(nèi)不同孔位的回路，兩個(gè)長(zhǎng)度不同的功能不適用劃分到同一子模塊。

3.2 線束模塊化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

1）減少主機(jī)廠線束設(shè)計(jì)流程和工作量。線束傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，每一種配置的車輛對(duì)應(yīng)的一張新的圖紙，如果對(duì)某一車型的基礎(chǔ)線束進(jìn)行變更，需要對(duì)所有的圖紙進(jìn)行變更，工作量非常大。如果采用KSK模塊化設(shè)計(jì)，只需對(duì)變更的相關(guān)模塊的線束進(jìn)行更新圖紙即可。

2）KSK模式極大降低主機(jī)廠倉(cāng)儲(chǔ)物流成本和庫(kù)存成本。傳統(tǒng)線束生產(chǎn)模式主機(jī)廠內(nèi)每個(gè)線束零件號(hào)將有大量庫(kù)存，KSK模式主機(jī)廠內(nèi)線束零件基本零庫(kù)存，極大地減少了庫(kù)存成本，而且采用模塊化設(shè)計(jì)，每根線都是量身定做，不會(huì)產(chǎn)生多余的分支，減少單件成本。以上汽大通SV61-D1儀表線束為例，5年預(yù)計(jì)節(jié)省1100W成本費(fèi)用。

3）縮短周期。模塊化設(shè)計(jì)的線束是基于電器功能和布局來(lái)分類，設(shè)計(jì)人員不需要查找之前車型是否做過(guò)類似處理，只需要確認(rèn)是否為新功能出現(xiàn)，如果是新功能出現(xiàn)，把新功能的線束優(yōu)先設(shè)計(jì)完成，然后添加到功能清單中，極大地縮短開發(fā)周期。傳統(tǒng)模式下開發(fā)一種線束工裝時(shí)間大概需要5周，件交付需提前兩周左右下訂單需求，而KSK模式下，線束開發(fā)周期工裝時(shí)間大概需要2周，零件交付提前3天提交需求即可。

4 總結(jié)

線束KSK模式的系統(tǒng)開發(fā)需要主機(jī)廠和供應(yīng)商建立一個(gè)復(fù)雜的信息交互系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流等多方面人員要求較高。但線束KSK模塊化生產(chǎn)能夠大大縮短開發(fā)周期，節(jié)省費(fèi)用。

隨著消費(fèi)者對(duì)車輛配置及個(gè)性化的需求越來(lái)越高，KSK線束設(shè)計(jì)是客戶定制的初步體現(xiàn)。中國(guó)市場(chǎng)品牌中上汽大通汽車有限公司的線束已全平臺(tái)采用模塊化開發(fā)和生產(chǎn)方式，奇瑞汽車也初步采用模塊化生產(chǎn)，奧迪、大眾等合資品牌采用了半模塊化的生產(chǎn)方式［5］。中國(guó)自主品牌汽車正在蒸蒸日上，線束在模塊化設(shè)計(jì)方向有著巨大潛力，最終KSK的線束生產(chǎn)方式將會(huì)成為主流，并且不局限在汽車領(lǐng)域，還將不斷拓展不同領(lǐng)域，在大規(guī)模量產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)高復(fù)雜性生產(chǎn)，每個(gè)人可以體驗(yàn)到完全符合自己需求的定制產(chǎn)品。