线束世界 | 汽车线束的可靠质量浅谈

来源：线束世界•作者：•2021-06-16 15:00

为了使联网汽车和自动驾驶成为可能，高质量的线束必不可少。由于质量保证是一个复杂且主要是手工操作的制造过程，因此使用专门的制造执行系统 (MES) 至关重要。

长期以来，数字化一直是现代汽车技术不可或缺的一部分。车辆充满了 IT，从发动机控制系统到驾驶员辅助系统再到媒体中心，不胜枚举。随着联网汽车和自动驾驶汽车的工作进展迅速，这些发展绝不会接近顶峰。

车辆 IT 的核心要素是线束。它充当将数字组件相互连接或连接到其他组件（例如发动机或底盘）的主干，并为各种设备提供电力的作用。

线束已成为车辆效率和安全的关键。诸如立体声系统之类的故障可能会很烦人。即使驾驶员辅助系统的故障仍然可以被细心的驾驶员抵消。但随着自动驾驶汽车成为主流，无论是在单个组件还是在将它们连接在一起的线束中，故障将不再是可以容忍的。同样在这方面，质量要求将急剧增加。线束系统中的断线或连接松动可能意味着生死。因此，所有通过线束连接的系统都必须采用冗余设计。

不久前，特定车型的线束对于该车型生产的所有车辆都是相同的。每个线束都包含所有可能选项的所有电线，无论该选项是否与车辆一起订购。一些汽车制造商仍然以这种方式制造线束。其他汽车制造商设计和制造的线束仅包括随车辆一起订购的特定选件所需的那些电线。如此费力的原因，一方面是车内空间有限，因此必须尽可能避免使用不必要的电线，另一方面是电线本身的重量。现在汽车线束不仅很长，而且重量也相当可观，50 到 60 公斤（110 到 132 磅）相当普遍。为了减轻重量以减少燃料消耗和有害排放，正在为每辆特定车辆定制更多的线束系统。

汽车线束的生产

主要的国际汽车线束制造商，例如Aptiv、LEONI 和 Yazaki，以非常小的批量提供最高质量、极其灵活的产品，而不会造成任何质量损失。

汽车线束的生产是非常劳动密集型的——手工劳动部分占成本的 95%——这就是制造商在劳动力成本低的国家寻找制造基地的原因。为此，必须招聘和培训大量新员工，这反过来又会影响效率和质量。因此，故障预防是制造中的一个关键因素，完全可追溯性也是如此，以便在召回事件中隔离故障。

第一阶段：从设计到生产

该过程从线束的设计和开发开始。车辆制造商向线束制造商提供其车载布线系统设计的 150% 图纸。这包括线束的所有可能变体，基于特定车辆模型的所有可能选项。

线束制造商的工程师使用此图纸创建生产图纸、工作计划和相应的零件清单。但是，制造商会定期发布时间表变更，并且必须根据这些更新中的每一个调整计划。

与往常一样，在涉及手动活动的情况下，特别是如果这些必须在时间压力下进行，错误率很高。此外，手动实施取决于个人的工作方法，并且根据工作的工程师的不同，生产计划可能看起来不同。此外，对图纸的频繁更改并不总能得到正确的实时管理和记录。

由于所有这些方面都会损害质量，因此使用软件控制的计划系统是有意义的。在这样的系统中，制造商可以使用脚本语言来指定定义生产计划的规则，例如详细说明哪些步骤要机械执行，哪些取决于相应的机器，以及要执行哪些生产步骤手动或半自动。这些规则必须是灵活的，以便可以进行调整。例如，它们可能如下所示：

如果单线
且 0.35 则使用标准机器

系统以这些规则为基础，读取汽车制造商的图纸，对其进行分析，然后生成生产数据，包括工作计划和零件清单。除了大大节省工作时间外，由于消除了人工故障源和实施程序的标准化，质量优势也很高。

此类软件还可以根据特定的准时交货计划计算生产文件。然后为特定车辆以一个批量生产并及时交付合适的线束。

第二阶段：汽车线束的生产

在 ERP 层以下，制造执行系统 (MES) 的任务是控制和记录汽车线束的生产。然而，由于线束生产有许多特定的方面，一般的MES系统无法使用。例如，它们无法在线束的 IT 技术描述中失败。

因此，不同的线束制造商开发了自己的MES系统。然而，当生产流程或 ERP 系统发生变化时，这些定制的软件解决方案不再适用。另一个问题是，专有技术通常没有文件记录，并且与特定员工相关。因此，领先的汽车线束制造商依赖专为线束行业开发的系统。

线束生产分为三个阶段：切割、预组装和最终组装。

切割

切割区的线材加工高度自动化。切割、剥离和端接 (CST) 机器将电线切割成特定长度（切割 – C），剥去绝缘层（剥离 – S），并应用密封件和端子（端接 – T）。更复杂的机器还可以执行额外的工艺步骤，例如绞线。以这种方式生产的线材被分组并提供给下一个生产步骤。

一个特殊的 MES 确保订单在各种机器上的最佳分配，以提高生产力。但质量和可追溯性在这里也很重要。在 CST 机器中，生产率通常非常高，而且线材的直径有时非常小。当然，确保精度和质量的主要是 CST 机器本身，但 MES 也通过将控制数据（例如压接数据）直接传输到连接的机器来做出重要贡献。MES 还可以确保质量保证流程步骤，例如扫描电线和端子的条形码、执行压接高度和拉力测试以及监控工具维护周期。为了建立可追溯性，MES 为每个生产的线束分配一个唯一的 ID，并在整个历史过程中对其进行持续管理。

预组装

线束的下一个生产阶段是高度手动的。在第一个预组装阶段，使用压接、超声波焊接和扭曲等程序将切割区生产的线束组装成简单的套件。当然，历史是更新的。生产套件时，会生成一个新 ID，并保存套件中包含的所有组件，以便完成历史记录。

正如前面提到的，由于成本原因，制造商经常将生产转移到低成本劳动力国家，整个工厂似乎在一夜之间建成，并且必须招聘数千名新员工。但是，缺乏相关经验和技术资质意味着产品质量风险很大。MES 软件非常重视直接在工作场所对员工的指导。

最后组装

在总装区，线束组装在线束板上。通常，线束板安装在移动的装配线上，其中装配人员每个将一根或多根电线安装到线束板上。在每个工作站，每个员工都必须执行正确的工作步骤。鉴于线束通常是为客户定制的，工作步骤可能因线束而异。因此，很可能会出现错误，这是对质量保证的额外挑战。MES 通过显示监视器控制这个复杂的过程，为员工提供有关要执行的相关工作步骤的详细信息。系统还可以提示员工确认某些步骤、执行测试步骤或输入 QA 相关数据。