線束模塊化設計方法在商用車上的應用

崔振亞，崔廣亮

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

傳統(tǒng)的線束設計方法主要采用按配置列表進行開發(fā)的方式進行，即，每個配置對應特定的線束總成。但對于商用車產(chǎn)品，由于車輛除了開發(fā)階段預設的多種配置外，在生產(chǎn)過程中，仍會有客戶按自身要求進行定制化車輛的需求，且具有需求量小的特點，基本表現(xiàn)為“量小變化多”。隨著汽車電氣電子配置的不斷增加，線束的復雜度也迅速提升，如果延續(xù)傳統(tǒng)的在設計階段固定配置的開發(fā)模式，將很難滿足商用車的實際要求，且對線束生產(chǎn)也造成非常大的壓力。因此，如果采用模塊化設計的方法，能有效解決上述問題。可實現(xiàn)客戶定制化需求頻繁的產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)，能快速滿足客戶新增的配置要求。

1 傳統(tǒng)線束設計的弊端

1.1 電氣系統(tǒng)使用機械制圖軟件

目前傳統(tǒng)線束設計采用的 CAD 機械制圖軟件， 不具備電氣數(shù)據(jù)矢量轉(zhuǎn)換功能， 無法實現(xiàn)原理到線束圖紙的電氣屬性同步，也無法實現(xiàn)設計文件到生產(chǎn)工藝的數(shù)據(jù)共享，導致設計人員和工藝人員工作量繁多，且容易出錯。

1.2 線束技術狀態(tài)眾多且變更頻繁

因商用車車型多品種小批量的特點， 新品及切換較多，導致線束技術狀態(tài)眾多且變更頻繁。 產(chǎn)品切換會造成線束自制件的庫存浪費， 新品響應速度慢使供貨周期無法滿足主機廠需求。

因質(zhì)量整改或零部件變動，導致線束變更很頻繁。產(chǎn)品變更后，容易造成大批量的呆滯庫存，甚至造成報廢損失。同時，供應商對于新增配置的處理周期長，響應速度無 法滿足主機廠要求。

1.3 通用化造成的冗余浪費

因商用車配置變化多，并有載貨、牽引、自卸、攪拌的不同車型種類，目前線束采用有限數(shù)量圖紙適應不同配置的通用化設計， 多余的線束分支既增加線束成本，又有線束拖掛、進水、短路等隱患。

2 線束模塊化設計方法

2.1 線束模塊化設計方法理念

線束模塊化設計就是將線束總成劃分成不同的模塊。每個模塊都作為一個變量，以實現(xiàn)對變量的管理，通過對模塊不同的排列組合，實現(xiàn)不同的線束功能。如圖1，模塊1、模塊2、模塊3組成了一個完整的線束總成。

圖1 線束模塊化設計理念

2.2 線束模塊化設計方法步驟

1）模塊的劃分要結合以往車型的經(jīng)驗，以便于模塊的排列組合為依據(jù)。以下以某重型卡車主線束總成為例進行說明。

基本模塊，包含了燈光、雨刮、門窗、門鎖等基本功能。不管車輛如何定制化，此模塊的功能是不變的，因此將不變的部分劃歸基本模塊，此模塊的通用化也最高。

發(fā)動機功能模塊，包含發(fā)動機控制相關的回路。如加速踏板、制動開關、排氣輔助制動等功能。因商用車根據(jù)客戶定制化，會選擇不同的發(fā)動機，因此將此部分功能劃歸一個模塊，以實現(xiàn)變量管理。

ABS功能模塊，包含 ABS相關的功能，如輪速信號、電磁閥控制信號等。因商用車根據(jù)客戶定制化，會選擇不同的ABS系統(tǒng)，因此將此作為單獨的模塊，以實現(xiàn)變量管理。

舒適模塊，包含車載冰箱、天窗、MP5等舒適功能。根據(jù)客戶選擇不同，將此作為單獨的模塊。

圖2 線束模塊劃分

2）待模塊確定以后，將線束上的插接器、端子、塑件等子零件進行劃分，每個子零件都應當有一個模塊屬性。

對于不同模塊共用的插接器，一般按孔位數(shù)劃分，將連接器劃歸孔位數(shù)多的模塊。比如圖3模塊中，A插接器有20個孔，其中19個孔是該模塊的，則此插接器就屬于此模塊。D插接器有3個孔，其中1個孔屬于該模塊，另外兩個孔屬于另外一個模塊，則此連接器就屬于另一個模塊。

圖3 線束接插件劃分

3）線束圖生成。利用模塊化設計方法，不同的線束總成可以共圖，減少圖紙數(shù)量，便與技術管理。如圖 4，在圖紙中生成如下表格，不同的線束總成包含的模塊即可通過表格進行表示。

圖4 線束總成零件號共圖

3 開發(fā)工具

為支撐線束模塊化設計開發(fā)，需要強大的數(shù)據(jù)庫支持，且需要各種信息矢量化，便于計算機處理，傳統(tǒng)的 CAD機械設計軟件顯然無法滿足此需求。目前較完善的設計軟件為Captial Harness System，該軟件可提供全流程線束模塊化設計方法。

軟件設計基本實現(xiàn)方法是，借助計算機將全部矢量化數(shù)據(jù)存儲與服務器，設計工程師接到營銷訂單需求后將客戶定制化需求進行分解，制定數(shù)據(jù)組合表單，在借助計算機從服務器數(shù)據(jù)庫中提取表單需求的數(shù)據(jù)，最后根據(jù)數(shù)據(jù)生成特定的線束工程圖，以此完成整個設計流程，如圖4所示。

圖4 軟件設計流程

4 線束模塊化的效益

4.1 節(jié)約成本

采用模塊設計，每臺車上的線束都是量身訂做的。不會產(chǎn)生多余的線束分支。購買中配和標配車的客戶不用仍額外支付多出來的10個和15個分支線束產(chǎn)生的費用。

4.2 提高產(chǎn)品質(zhì)量

采取模塊設計后，原本復雜的線束設計過程變得簡單化，標準化，系統(tǒng)化。可有效降低和減少線束設計與生產(chǎn)風險，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。

4.3 簡化主機廠線束設計流程，縮短設計周期

模塊化設計的線束是基于電氣功能和布局來分類的。對于設計人員不需要查找之前是否做過類似車型。他只要確認是否有新的功能種類出現(xiàn)。如果有，需要把新功能的線束設計先完成。然后添加到功能清單中。待客戶選擇完車輛配置，與之對應的功能清單產(chǎn)生后，這時線束設計只要把客戶選擇的不同功能的線束組合到一起即可完成線束設計。

4.4 實現(xiàn)復雜性管理

采用模塊化設計一張圖紙可以制作成多個不同車型的線束。而傳統(tǒng)的設計方法，每個細小的變化就會有一個新的圖紙出來。這樣衍生出來的線束圖紙可能會有幾百上千份。如果一旦對某一車型的基礎線束進行變更，就會導致這幾百上千份的圖紙變更。由此產(chǎn)生的任務量是巨大的。更嚴重的是這有可能會成為限制設計者創(chuàng)新思維的壁壘。

5 實現(xiàn)線束模塊化設計的條件

1）主機廠需要建立模塊化設計所需要的數(shù)據(jù)庫。如插接器、端子、導線、塑件等信息的數(shù)據(jù)庫。

2）需要一款可實現(xiàn)數(shù)據(jù)化編程的軟件。可用于創(chuàng)建線束原理圖，2D圖，接線表等等的工程軟件。如Capital Harness System軟件。

3）必須是具備模塊化設計概念的線束供應商。能夠?qū)嵤┩晟频牡腅RP管理，自動化作業(yè)設備和訓練有素的工程技術人員。

6 總結

線束模塊化設計，是對傳統(tǒng)線束設計方法的革新，能夠克服目前的許多關鍵技術難題。在國外已有廣泛的應用。但由于投入、管理、供應商資源等方面的原因，在國內(nèi)尚未應用，相信隨著汽車電子化的發(fā)展，不就的將來商用車線束模塊化設計的方法將逐步替代傳統(tǒng)的設計方發(fā)。

參考文獻

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