6種線束設計階段降成本方案

前言

本文介紹了汽車線束及其成本構成與現(xiàn)狀。詳細介紹了平臺化和標準化設計、架構優(yōu)化和控制器集成、線束布置優(yōu)化、線束技術革新、物料一對多和國產(chǎn)化以及VAVE 降成本6 種線束設計階段降成本方法, 并應用于整車開發(fā)項目中, 降本效果顯著。??

引言

? 當下, 汽車行業(yè)正在面臨電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的“新四化” 變革, 汽車上的各種電子電器產(chǎn)品越來越多,作為汽車信號和電力傳輸連接各種電器的汽車線束變得越來越復雜。為了生產(chǎn)高品質低成本的汽車, 提高汽車產(chǎn)品的競爭力, 汽車企業(yè)也在不斷探索降成本。汽車線束作為汽車的一部分, 線束降成本也是重點關注的方向?，F(xiàn)在各個企業(yè)都非常關注產(chǎn)品的研發(fā)設計, 因為這直接關系到企業(yè)的效益?。曾有研究表明, 產(chǎn)品成本的80%在設計階段就決定了, 因此很多企業(yè)都投入大量的精力關注著這80%的既定成本, 在研發(fā)產(chǎn)品進入量產(chǎn)前的環(huán)節(jié), 探求進一步的降成本方法。因此在汽車線束設計階段進行降成本研究與應用, 進一步優(yōu)化線束成本, 具有重大意義。 ? ?

汽車線束簡介

? 汽車線束指整車所有的線束, 含電器盒在內。汽車線束由導線、連接器、端子、護套、膠帶、熱縮管、熔斷器、繼電器、波紋管、PVC 管及保險盒等附件組成, 起到汽車神經(jīng)網(wǎng)絡功能、傳遞信號及執(zhí)行電能作用。整車線束主流設計采用“4+X”方案, 即整車線束劃分為發(fā)動機線束、前艙線束、儀表板線束和車身線束4 根主線, 附加行李箱線束、頂棚線束、前后保線束、四門線束及接地線束等小線。 ?

汽車線束成本構成及現(xiàn)狀

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汽車線束加工生產(chǎn)一共有4 種工藝, 分別是開線、壓接、預裝和總裝。目前只有開線與壓接部分的自動化程度較高,因為線束物料多且雜以及無法定位的特點, 組裝與測試部分仍需依靠大量的人工進行, 雖然近幾年汽車線束企業(yè)自動化取得了較大的發(fā)展, 但是汽車線束加工依然是勞動密集型產(chǎn)業(yè), 約70%的生產(chǎn)流程為人工, 人工成本所占汽車線束總成本的比例較高。汽車線束成本由物料成本、加工費、包裝運輸費及利管費構成, 其中包裝運輸費占比很低。線束物料成本主要由線束技術方案決定。線束加工費及利管費主要由汽車線束產(chǎn)量以及線束供應商的人工成本、企業(yè)利潤和工裝分攤決定。隨著車輛配置的不斷升高, 線束物料成本不斷增加。 ? 目前人工、土地使用等成本的上升, 線束加工費和管理費呈上升趨勢。以下為低壓線束成本構成比率圖( 圖1) 及線束物料成本構成比率圖( 圖2) , 線束物料成本占線束總成本比率約65%。在設計階段, 主要可以通過優(yōu)化線束設計來降低線束成本。后期主要通過優(yōu)化線束供應商制造工藝, 比價等方式來降低線束成本。 ?

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設計階段線束降成本研究與應用

? 平臺化和標準化設計

為降低產(chǎn)品成本, 縮短開發(fā)周期, 平臺化設計已成為汽車企業(yè)重要降本措施之一。通過線束連接, 可推進用電器的線束接口和孔位定義平臺化。不斷推進線束物料和設計方案平臺化, 線束零部件的統(tǒng)一化和結構簡化, 提高了設計的標準化, 降低了工程師設計的隨意性, 不同車型盡量共用線束二級零部件。建立線束零部件數(shù)據(jù)庫, 盡量選用現(xiàn)有的平臺零部件, 避免專用新零部件開發(fā)。線束零部件的統(tǒng)一可使需求量集中, 有利于零部件的采購、提高議價籌碼。經(jīng)過不斷地平臺化優(yōu)化設計, 前艙電器盒、儀表板電器盒、線束線連接器及線束附件的通用化率達到了100%。零部件連接器方面, 零部件共312 類, 平臺化208 類, 平臺化率提升至67%。 ? 優(yōu)化前如PFB 電器盒共5 種類型, 其中4 種平鋪式, 1 種側掛式, 優(yōu)化后只有3 種類型。以下為某平臺項目PFB 電器盒平臺化設計優(yōu)化案例, 由3 種合并優(yōu)化為1 種PFB 電器盒如圖3 所示。 ?

? 架構優(yōu)化和控制器集成

對汽車架構進行不斷優(yōu)化, 不僅可提高汽車的性能, 還可降低生產(chǎn)成本。推進電氣架構優(yōu)化, 可有效簡化線束結構。電器件數(shù)量越多, 線束越長。推進電器件集成, 可減少連接器和線束分支數(shù)量。以某電動車項目為例實現(xiàn)高壓電氣架構優(yōu)化,高壓線束成本和質量大幅下降。汽車架構優(yōu)化后高壓線束長度由22 m下降到9 m, 質量由13.5 kg下降到4.8 kg, 高壓線束成本大幅下降了41%, 如圖4 和圖5 所示。 ?

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? 線束布置優(yōu)化

? 由于大量電器件的應用及車內布線空間小, 不斷提高了線束布置難度。汽車線束設計布置中要做到線束安全穩(wěn)定, 節(jié)約材料, 節(jié)省空間, 易于裝配和維護。進一步提高用電器布置統(tǒng)一性, 減少固定物料種類, 減少和簡化護板的使用, 避開熱源, 減少隔熱材料應用可使線束走向和布置更優(yōu)化。優(yōu)化電器件的布置位置, 可縮短和簡化線束路徑, 某項目線束布置優(yōu)化前后如圖6 和圖7 所示。A 零部件布置位置保持不變, 本體旋轉180°。天線接口連接器由2 個2PIN 連接器更改為4 個1PIN的連接器, 其中3 個1PIN 的連接器直接與A 零部件連接, 另外一個與線束連接。線束減少3 個與A 零部件連接的3 個天線回路小線物料, 長度約1m, 線束饋線減短, 此次布置優(yōu)化總降成本約28元。 ?

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? 線束技術革新

通過引入線束物料、設計及工藝等方面的新技術, 可實現(xiàn)線束輕量化和成本降低。例如應用繼電器和保險絲小型化技術, 電器盒總降成本約29.5 元。再比如在同等阻抗條件下,鋁導線與銅導線相比, 質量更小( 見表1)。通過選用鋁導線和外徑更小、質量更輕的細線徑導線, 可為汽車線束減重也可降低成本。導線成本在汽車線束成本中所占比率較大, 推廣0.13 mm2?合金導線甚至更低的小平方導線, 應用0.13 mm2?的合金導線對于整車輕量化具有重大意義。某項目48 V 電池線束優(yōu)化前用35 mm2?銅導線, 優(yōu)化后用50 mm2?鋁導線替代,長度約4 m, 減重224 g/ m, 一共減重896 g, 降成本約30 元,如圖8 所示。 ?

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? 物料一對多和國產(chǎn)化

從過往技術方案對應一種二三級物料轉變?yōu)椴捎猛环N物料一對多模式, 向一級供應商提供“ 選型資源庫”, 外資線束廠和本土線束廠根據(jù)自身采購體系, 選用成本低的物料, 增強線束供應商的議價能力, 提升供應鏈穩(wěn)定性。已在推行接地端子、熱縮管、保險片、波紋管及普通導線等一對多的方案, 以某項目的布基袖套為例, 同一管徑的布基袖套, 可3 種不同品牌產(chǎn)品供選擇互換見表2。提高二三級物料國產(chǎn)化率, 降低物料成本已成為很多零部件降本的主要措施。隨著國內連接器智能化程度的不斷提高, 國內連接器廠家通過不斷革新技術, 國產(chǎn)連接器質量越來越好。因為進口的連接器一般價格昂貴、供貨周期長, 國內連接器品牌受到更多的關注, 在保障質量的同時, 很多車型項目的線束在用國產(chǎn)的連接器替代部分外資的連接器, 降低線束物料成本, 提升供應鏈供貨穩(wěn)定性。某項目中部分連接器及其配件, 在用國產(chǎn)品牌胡連、奧海等替換見表3。 ?

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? VAVE 降成本

目前汽車企業(yè)的VAVE 降本意識越來越強, VAVE 降本活動可以有效地降低線束成本, 提高產(chǎn)品的性價比優(yōu)勢。由于量產(chǎn)后VAVE 要推進實施更難, 代價更高, 現(xiàn)在更加關注在設計階段的VAVE 應用?。目前充分利用了項目組例會的機制, 各個相關部門均全部參與到VAVE 活動中來, 讓每個部門的相關工程師都清晰VAVE 方案的具體措施和內容, 并積極配合線束有效提案的推進和實施。線束VAVE 的提出與實施也離不開線束供應商的積極參與和配合, 線束設計部門定期和線束供應商召開項目例會, 交流VAVE 方案和跟進進度, 有效促進了VAVE 方案的落地實施。

? 線束設計部門制定了VAVE 記錄表, 確保VAVE 方案平面展開。各個項目, 根據(jù)VAVE 記錄表編制了項目自身的VAVEcheck list, 每個閥門根據(jù)VAVE check list 對圖紙進行審核,VAVE 表中優(yōu)化類型共12 種類型。以某車型為例, 通過設計階段的VAVE 持續(xù)優(yōu)化, 整車線束物料降成本比例約11%。以此車型的車身線束和頂棚線束合二為一為例, VAVE 優(yōu)化前原有線束的方案頂棚線束與車身線束分開, 通過兩對線束inline 對接, 為兩條獨立的線束, 零部件分開管理、分開裝配, 從成本、質量角度出發(fā)并不是最優(yōu)的設計方案。在現(xiàn)有布置條件下, 經(jīng)過VAVE 分析, 綜合各方面考慮, 可將頂棚線束集成到車身線束上, 集成后無頂棚線束零部件, 可少管理一個零部件并減少工裝費。VAVE 后將頂棚線束合并到車身線束上后, 不存在頂棚線束如圖9 和圖10 所示。通過VAVE 優(yōu)化, 成本減少16 元/ 臺, 質量減少0. 1 kg/ 臺, 工裝合并后, 工裝成本降低約3 萬元。 ?

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結束語

?現(xiàn)在汽車行業(yè)競爭激烈, 各個汽車企業(yè)都在關注成本優(yōu)化。在汽車線束設計階段充分利用平臺化設計、線束布置優(yōu)化及VAVE 等方法優(yōu)化線束設計, 降成本效果顯著。降成本工作任重道遠, 未來將進一步加強在線束設計階段的降成本優(yōu)化工作, 探索將線束設計向上游延伸, 推動精簡線束設計。切實做到降本增效, 提供更有競爭力的產(chǎn)品。

審核編輯：黃飛

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