汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討

散漫說,不管是汽車主機廠,還是零部件廠,降本一直是一個重點關注的問題,汽車線束當然也不另外。本文主要探討下線束降本的思路。以下為正文。

對于我們線束工程師來講,線束降本開發能力能夠直接反應出自己業務水平高低,線束成本的降低能夠直接帶來公司利潤的增長,而且,線束降本很多時候能夠帶來線束減重,因而,降本設計是一項能夠塑造線束工程師自身核心價值的能力,本文提供線束降本設計的十個思路。

1 電器件的合理布置

線束連接整車所有用電器,充當電器件能源傳遞與信號交互的媒介,整車電器件的布置位置對線束的走向布局影響很大,也影響到了線束的成本。因此在整車虛擬樣機階段,作為線束工程師/系統工程師就應該參與整車電器件的布置方案確定上來。比如:

1)機艙保險絲盒做到和駕駛室保險絲盒在同一側,盡量縮短機艙保險絲盒與駕駛室保險絲盒之間的電源線的長度

2)蓄電池、DCDC/發電機、機艙保險絲盒盡量在同一側,并彼此靠近,可以極大的縮短電源線的長度

下面舉幾個量產車型的例子,說明電器件的布置位置是如何影響到線束的成本的。

汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討的圖1

圖:大眾高爾夫機艙布置圖

汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討的圖2

圖:大眾邁騰機艙布置圖

汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討的圖3

圖:北京Jeep機艙布置圖

汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討的圖4

圖:傳祺GS8機艙布置圖

從圖上,我們可以看到高爾夫,邁騰、GS8和Jeep車的的蓄電池、機艙保險絲盒都位于機艙同側,且靠近防火墻位置。這可以極大的縮短電源線的長度,有利于線束成本控制。


2 線束回路布置路徑優化

回路路徑優化,指的是設計過程中將回路的路徑做到最短,在縮短導線長度的同時,可以減少壓降,從成本、輕量化、設計可靠性的角度來說都是有利的。比如:

汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討的圖5

圖:回路優化前的走向

汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討的圖6

圖:回路優化后的走向

從上圖我們可以看到,線束中回路路徑優化后,可以縮短很長的線長。


3 合理進行線束固定,包扎保護設計

有效的避免一些過設計可以有助于線束降本。一般的,常見的過設計在線束固定,線束包扎設計上特別常見,比如:

1)線束固定的時候,對于室內地板線束,兩個扎帶之間300左右的距離使用扎帶進行固定,如果間隔150就設置一個固定點,對于線束設計來說,就存在設計浪費了,不光增加了線束產品成本,也增加了總裝裝配的工時,這些完全可以避免。

2)室內的地板線束我們可以用花纏包扎,如果設計成全纏的化,即增加了線束的成本,又會導致線束過硬,不利于線束裝配。

3)對于波紋管的使用,有些將耐熱波紋管全部覆蓋上了機艙線束,甚至部分室內線束。

汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討的圖7

圖:寶馬3系地板線束包扎方案(花纏)

汽車線束VAVE降本設計的十個思路探討的圖8

圖:大眾高爾夫的地板線束包扎方案(花纏)


4 原理設計的角度

大多數時候,我們做線束降本設計的時候,都會去想著進行原理的優化,比如可以從以下幾個方面去考慮:

1)保險絲的位置優化、保險絲的容量優化,保險絲的合并與共用

2)結合保險絲的容量,進行導線線徑的優化,導線類型的優化

3)是否就近接地,接地分配是否合理,比如新增頂棚線束接地點

4)回路導線的鉚接點位置優化等

關于原理設計優化,從開始設計的時候就需要考慮,另外,樣車試制過程中,還需要輔以相關的試驗進行設計驗證和設計優化,形成閉環設計。不能僅僅停留在理論層面,一方面,是因為對手件提供的理論參數和實際參數并非完全一致,甚至會出入很大,這點我們控制不了,需要去驗證;另一方面,現有的選型理論還無法完全做到完全通用,大多也是經驗的總結。


5 模塊功能集成化,網絡化

這里說的集成化,指的是將模塊的功能集成,將多個模塊做成一個大的模塊,這樣就可以減少各個模塊對硬線回路的依賴,對于線束來說,可以省略很多導線,既可以降低線束的成本,又可以減輕整車的重量。

網絡化也可以極大的減少導線的使用,比如我們已知的CAN總線,Lin總線等,將

這里大膽預測, 模塊的集成化,網絡的區域化是未來汽車發展的方向。也許未來汽車內的線束就像當前電腦機箱里面的排線一樣少。


6 合理進行線束配置劃分

為滿足不同消費者的需求,很多公司,對于同一款車會出現很多車型配置,甚至有二三十款的。我們市場部門,認為僅僅是進行整車功能配置的增減,對于零部件來說就是裝和不裝的問題。但是對于線束來說,任何功能配置的變化,從整車原理的角度來說,都會帶來線束的接線差異(軟件配置項除外)。

如果這個時候,對于每款配置車型,我們都去做線束的差異化,那么必然會增加很多線束的圖號。這樣會造成如下后果(包括但不限于):

1)線束品種繁多,汽車主機廠和線束供應商都增加了管理成本,倉儲成本。

2)給生成物流增加了很大的工作量

3)給整車裝配增加了很多不確定性,容易裝錯

4)增加了設計變更,產品優化的成本

基于此,我們可以從功能配置的角度出發,統籌管理,進行相關配置的圖號合并,甚至在開發階段,我們可以嘗試去做到所有樣車都用同一個配置的線束,開發驗證完成后,再去做線束配置功能區分,同時結合產品銷量,后期有針對性的對爆款的功能配置做專門的線束配置優化,進一步降低線束成本。


7 線束子部件的平臺化選型

什么是線束的平臺化選型設計?所謂平臺化,是指

平臺化選型有兩個優勢,一是能夠保證設計的可靠性,這是因為已經有量產車型在使用了;一是平臺化的零件價格更優,這是因為很多車型都在使用同一個零部件,用量上來了,可以獲得更低的價格。

線束的平臺化設計,意味著我們要做到

1)卡扣、扎帶的平臺化選型,避免新開發件、即使要使用新件,也應該去選擇供應商量大的產品,其他主機廠量產車型用件。

2)膠帶、波紋管等包扎物的平臺化選型

3)橡膠件的平臺化選型

4)導線線徑,線色的平臺化選擇

5)端子、接插件的平臺化,inline件的平臺化,設備端接插件的平臺化

上面關于接插件的平臺化,對于線束組來說,大多數時候只能控制線束對接件,而零部件對插插接單靠我們自己是很控制的,畢竟線束是匹配對手件。因此,接插件的平臺化,需要從電器部門層面,甚至是院級層面去推動。線束設計平臺化選型,是一個自上而下的過程。


8 線束子部件的國產化選型

零部件的國產化,這點其實是和上述“平臺化選型”進行配合的。國產化的選型,不光有利于成本,更有利于供貨周期的縮短。

在線束開發過程中,由于線束的特殊性,樣車試制過程中,線束不同于其他零件可以晚到甚至是補裝,線束總是被要求提前到貨。因此,如果選型很多進口子部件對于交期影響是很大的,同時也也影響到開發成本,增加了開發的風險,比如不得不接收替代件的更換風險。

9 線束產品優化設計

在線束產品開發過程中,布置上的優化設計不僅僅是在數據階段,而應該貫穿到整個線束設計開發的每一個過程。

在樣車試制階段,線束產品已經實物化,對于第一次樣車試制,不可避免的會存在線束尺寸過長/過短、分支點位置不合理的各種各樣的問題。作為線束工程師,應該充分利用好每次樣車試制的資源,充分的進行產品優化設計,優化線束分支點位置,線束分支長度,每次設計更改需要做好記錄,并進行驗證。一般反復進行3輪后,線束尺寸上,物料上的優化設計,在線束降本、減重上帶來的收益也會很可觀。


10 供應商原材料采購、生產制造與運輸的降本

前面九條都是從設計開發的角度上來講線束的降本設計,雖然說產品的價格是由設計決定的,但是這并不意味著,除設計優化化,沒有其他途徑進行線束降本了。其實,原材料的采購渠道,制造過程優化,不良率的控制,運輸路線,產品包裝設計等等這些,對線束降本來說還是有很多機會的。

對于線束降本的思路,本文分別從10個角度進行了闡述。還需要補充說明的是,線束降本的前提應該是以產品性能為基礎的,同時一定要做到閉環設計,保證降本優化后的設計可靠性。另外,線束降本是一個系統性的任務,并非僅僅依靠本項目的某一個線束工程師就可以完成,它應該作為一個特別的課題,或者說單獨的項目,需要充分發揮設計、采購、市場、制造等各個小組的能動性,這些都離不開公司高層資源的關注。

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