6.3汽车线束模块化设计在线视频

大家好

我是来自上汽商用车技术中心的孙超

下面我们讲第3节汽车线束的模块化设计

面向C2B生产模式的汽车线束

模块化设计及其应用

今天的内容分为以下4部分

第1部分

C2b生产模式对线束设计带来的挑战

第二部分线束模块化设计过程

第三部分线束模块化的划分过程

最后是线束模块化设计应用

首先讲C2b生产模式对线束设计

带来的挑战

随着社会的发展

人们越来越追求个性化

各种产品也向定制化方向发展

市场的多元化和产品的多样性

使用户对产品的选择日益增多

多功能个性化的产品

已经成为产品的发展方向

为践行国家倡导的供给侧改革方针

提高供给结构

对需求变化的适应性和灵活性

上汽集团开拓大规模的用户化

定制汽车生产制造模式

上汽大通首先提出C2b生产模式

即

Customertobusiness

它与B2C生产模式相反

简言之即是

用户驱动企业生产的一种定制化模式

C2B生产模式下

客户可以在企业的页面进行自由的配置

选择

这些配置选择都是个性化的

配置一旦选定之后

生成客户的个性化定制订单

这种个性化的配置组合

理论上超过1万亿种

首先我们讲什么是线束

为了使机械的电气线路安装方便牢固

整齐美观

在布置和连接导线时

将走向相同的导线

包扎成数束称作线束

有的外部还要套上波纹管等

线束的终端通常带有插接件

此插接件要么与机器接口进行对接

要么与其它线束进行对接

线束的组成部分

线束一般有导线

端子

插接件

包裹材料

固定材料等组成

线束的特点

一根线束

集成整车上的面多个零件

当其中一种零件的状态发生变化

或者这些零件的排列组合发生变化时

线束的状态就要发生变化

传统线束设计模式的困境

目前线束的成本较高

一台车上的线束成本已经达到2000元

左右

售价20万左右的中级车的线束成本

已经达到了3000元4000元

有的车型甚至达到了

5000元和6000元

线束的重量也在15~30公斤之间

传统的线束设计

为了降低配置组合而引起的线束更改

一般会对线束配置进行冗余设计

这部分的冗余成本一般就在100元左右

此种设计而且不能从根本上解决问题

增加了整车的成本和重量

车型配置组合锁定

就无法满足

消费者日益增长的个性化定制需求

开放个性化定制

又会产生海量的线束零件号

库存成本高设计周期长

理论上也不可行

配置组合全部放开

客C2b户的需求就会源源不断

线束产生上百亿个零件号

线束产品的主要特点是庞大的原材料集合

有1000多种原材料

典型的劳动密集型企业

自动化成数较低

一个线束总成本零件号

有数千种材料拼接在一起

频繁的设计变更

很容易导致限速实际状态和图纸不一致

产生问题

现有的流程模式下

因为线束的一切零件状态

均需要通过零件号来识别

因此即便是现成的配置

如果一种新的配置排列组合

也需要新增零件号

它的执行流程

一般看这张图

首先是接到需求

然后进行设计

在进行设计评审设计发布

供应商在做工艺文件

最后生成线束总成

周期比较长也比较复杂

新的配置组合产生大量的零件号

产生大量的工作的同时

会形成大量的线束库存

第2点是线束模块化的设计过程

模块化线束的设计的基本原理是

将发布线束实体总成

打散为发布与各个功能相关的线束结构

它的主要特点是发布的关联性分解

彻底灵活解决配置组合

引起的设计发布制造环节的问题

总体过程线束的模块化基本原理不复杂

但具体落实环节涉及到的设计

拆分

定价

检测

物流拉动

总装装配等却并不简单

需要多个系统配套

总的系统构成图如下

线束模块化的设计过程

在模块化模式下

新车型线束的开发过程

如图当接到配置组合之后

P一只需要对配置组合进行状态确认

确认没问题之后即可进行决策生产

不需要再进行设计发布

线束模块化模式下的开发验证策略

模块化模式下模块搭配后的准确性

无法百分之百全部经过实物验证

因此各个环节一般采用如下策略

首先虚拟验证

通过专用设计软件

模拟各种模块搭配可行性

然后系统验证

选择高中低等数个线束总成进行验证

实车验证

其策略同系统验证相同

确保所有实验车型搭载的线束总成

累加涵盖了所有模块

线束模块化划分过程如下

首先绘制整车电气原理图

然后对电气原理图中

每个回路进行配置编码

第三步进行根据配置编码进行模块划分

第4步对每个模块申请零件号

对零件号进行UC约束

第5步生成线束清单

线束模块化的划分过程

第1步是要进行整车电气原理图绘制

在限速原理设计方面

对于模块化有如下准则

连接器的pin脚定义

排布确保高低配

不同配置的电路不共用

第二要电路设计越独立

相互之间的影响越小

才更有利于电路拆分

模块化设计需要对电路进行拆分

因此需要在电路设计中

考虑电路设计尽量独立的原则

电路独立的含义是指同一个回路

不要出现多个功能信号共用

如果做不到独立

则采用全面共用的选项

尤其是在接地以及信号回路中

采用SPLICE的情况下

此原则更加重要

第三是电气设备的pin脚定义兼容原则

限速的灵活配置

需求最怕的就是对接的电气设备接口

pin脚定义各种配置不兼容

这样的不兼容

会导致线束的电路无法实现共用

需要区分差异

进而引起零件号多

同时这种情况在模块化拆分以后

非常容易对工程师造成混淆

大大增加了模块化打散后期

工程更改的难度

为了避免这样的情况发生

必须在前期设计开发过程中

定义电气设备的pin脚定义

做到高中低配

各种配置的信号定义可以兼容

第2步是要对回路进行配置编码

线束图纸中需要对每个回路进行配置编码

其他物料的信息可以通过软件自行计算

所以线束模块化设计的重点

是对导线进行配置编码

配置编码举例见下图

一个回路具有唯一的配置编码

回路一的配置编码是A

即为A功能在整车配置表中的编码

如果A功能是ESP功能

在整车配置表中的编码是H12A

则回路一的编码是H12A

回路三的配置编码是A与B级

当只有A与B功能同时存在才具有该回路

回路四的编码是A或B或C

即当具有ABC功能的任意一个时

就具有该回路对回路进行配置编码

需要注意以下选项

线束回路的编码尽量采用

整车配置表的编码来表述

限速回路编码采用整车配置标准代码表达

有利于固化线束回路编码的功能

对于无法单纯用整车配置表当中的

配置编码表达的回路

可以采用配置编码组合的形式表达

但是尽量少采用这种方式

模块化的划分过程

模块化拆分的过程

其实就是基于锁定版本的

实际线束设计状态

结合整车配置需求

再结合具体的每个回路编码

以及布置路径是否有布置差异等因素

综合考虑拆分到具体的基础模块

或功能配置模块

该过程在没有系统化的平台设计辅助工具

或插件之前

一般通过人工进行拆分

人工拆分过程中需要电气工程师

3D布置工程师

线束产品工程师

工艺工程师等一起参与评估拆分

拆分后的结果就是线束模块化矩阵定义

该矩阵配合电气原理图以及线束产品图纸

便是一整套的线束模块化设计资料

线束总成模块

配置编码

回路之间的关系如下表

一个线束总成可以有多个模块的组成

一个模块又可以包含一个或多个配置编码

一个配置编码包含一个或多个回路

一个回路只能有一个配置编码

一个配置编码可以属于多个不同的模块

这些模块之间要求存在互斥关系

对每个模块赋予零件号

并对连接好做UC约束

零件号对uc约束关系进入GBOM系统

见具体见下图

然后最后一步是生成

masterIist的表格

对零件号对应配置关系表

一旦关系锁定及代表零件号对应的回路

信息锁定

下面是举例说明模块化设计的优势

比如我们车辆在采用模块化设计之前

有三种配置供客户选择

第1种高清360影像

配12个扬声器

中配

中寸屏

标清360全景影像配8个扬声器

然后是小屏

小屏配倒车影像

有6个扬声器

这种配置组合是固定的

客户只有三种选择

一旦这种配置组合打乱打散

即客户任意选择

比如我选择大屏

倒车影像

12扬声器

这种组合线束就传统设计模式

就需要进行新的开发

如果不进行新的开发

全部是按传统设计模式进行开发

需要开发27种状态的线束零件

如果采用模块化进行开发

则只需要开发9个模块

大屏模块

中屏模块

小屏模块

高清360模块标清360模块

倒车影像模块

十二扬声器模块

八扬声器模块和6扬声器模块

这样只有9个模块

当客户进行任意组合的时候

这三个模块及任意组合不需要重复开发

大大节省了设计发布时间和生产时间

目前上汽大通的

D90D60G50G20

等车型均采用客户定制化生产

支持客户将配置进行任意组合

可以为全球每个客户提供不同的车型配置

这7款车型的线束

都是采用限速模块化设计生产方式

有力地支持了C2B这一模式

因为先进的生产模式

南京工厂被达沃斯论坛评为灯塔工厂

下面是结论

电数模块化设计

相对于线束传统设计在灵活性方面

新的配置组合

不需要重新进行设计发布

节省了设计时间

线束局部的变更不需要更改大总成

只需要更改局部降低了风险影响范围小

在响应时间方面

传统的线束开发模式

即使使用临时更改方案

也需要5周的时间

如果采用线束模块化生产模式

则需要一周的时间就够了

在单车成本上面

传统线束模式都存在冗余电路

会产生额外的成本线数模块化设计生产

可以实现无冗余电路

大大降低线束成本