明導國際闡述最新汽車線束制造工藝

線束是飛機和汽車等現(xiàn)代交通工具中至關重要的組件，負責各種電氣及電子設備之間的電力分配和信號傳輸。其價格也不菲：在一輛現(xiàn)代化的汽車中，整套線束是僅次于動力系統(tǒng)的最貴的組件。因此線束制造商一直在努力降低成本。

線束制造在邏輯上非常復雜。每個線束包含幾百甚至上千個組件，經(jīng)過一系列操作最終組成成品。通常來說，每個線束的制造必須在一系列配置上能夠反應每輛車的可選內(nèi)容。在這個行業(yè)，設計變更可謂家常便飯，因此很難憑經(jīng)驗去做優(yōu)化。

這些因素給線束制造工程師和生產(chǎn)計劃員帶來了真正的挑戰(zhàn)，他們必須確定在哪里、如何制造產(chǎn)品以及制造什么樣的產(chǎn)品。他們必須為每種線束設計找出一種高效的裝配模式，并建立必要的數(shù)據(jù)來驅動“企業(yè)資源規(guī)劃”(ERP) 系統(tǒng)，從而管理庫存和組件采購、安排在制品相關時間表 (WIP)，等等。這項活動一般稱為“制造工藝管理”(MPM)。

不幸的是，目前幾乎沒有線束制造工藝管理軟件應用來為制造工程師和生產(chǎn)計劃員提供相關幫助。雖然也有一些內(nèi)部應用，但是使用最多的還是特別設計的手動方法，最多也就是有電子表格宏協(xié)助一下。本文討論的是新一代線束制造工藝管理軟件背后的原則，以及更有效的制造工藝管理所帶來的益處。

有層次的裝配

除了原型等數(shù)量較少的組件以外，線束的組裝通常要遵循一定的步驟順序，而不是一系列基本組件的單獨操作。

比如，導線必須切割成長度合適的小段、剝掉外皮然后壓接端子。這三個任務一般可以由一個單獨自動化操作完成，并且通常將算作在制品庫存，甚至可能被賦予一個內(nèi)部零件編號。一些被加工過的導線隨后可能又會重新被結合在一起，構成一個小的子組件，再次成為一個擁有自身零件編號的獨特在制品組件。需要注意的是，子組件實際上可能與另一個看似無關的線束中使用的子組件完全相同。各種不同的子組件和其它組件隨后可能被組合在一個工裝板上。壓好端子的導線插入連接器孔、包扎線束然后添加附件。最后將對線束進行測試，然后裝箱待發(fā)。

這里說的重點就是線束裝配要遵循一系列有序的步驟。此外，這樣的順序背后是有著工業(yè)邏輯的：比如導線在沒有壓端子之前就不能插入連接器。

因此，每項線束設計都可分解為一系列有序的制作步驟進行，每個步驟都會使用到組件或子組件，并產(chǎn)生新的子組件，直到線束制作完成。物料結構清單便是該分解分析的一項重要結果，它能夠反映有序過程，與那些只需要根據(jù)線束設計就可以計算出來的沒有層次結構的物料清單有著明顯的區(qū)別。圖1為簡單線束的分層原理示意圖。

圖1：通過分層安裝步驟完成線束的制作

也就是說，除了最簡單的線束之外，所有其它線束均可以不同的方式進行拆分。因此，制作方法不僅要可行，而且還要精良。這不僅取決于線束設計（例如：是否使用末端或中間剝皮段焊接?），還要取決于工廠能力（例如：我們是否能夠自動處理大截面尺寸蓄電池電纜？）。良好的決策甚至取決于優(yōu)化目標（例如：盡可能降低成本或減少周期時間？）。

鑒于設計復雜性、配置復雜性、高變更率和各不相同的工廠能力的挑戰(zhàn)，我們可以很快認識到這項工作的難度。線束 MPM 軟件可以解決這一問題！

流程概述

圖2：設計——制作工藝管理——企業(yè)資源規(guī)劃流程概述

圖2對該流程進行了詳細的描述。盡管原理簡單，但有效的執(zhí)行還需要大量的專業(yè)知識和經(jīng)驗。主要步驟包括：

以數(shù)字化模式將即將制作的線束保存在電腦中（數(shù)字描述）。功能強大的設計軟件可以對線束進行詳細而準確的數(shù)字描述，而且還可以對配置復雜性和設計變更進行有效管理。線束設計軟件可以創(chuàng)建詳細準確的物料清單，并對分支配置等線束結構進行描述?，F(xiàn)代線束設計軟件包括明導的 Capital HarnessXC、Capital ModularXC 和 VeSys Harness 產(chǎn)品。

再以數(shù)字化模式將工廠加工能力保存在電腦中。加工能力包括針對切割/剝皮/壓接設備的最大和最小線束測量、焊接設備所允許的最多導線數(shù)和創(chuàng)建連接器子組件的參數(shù)選擇。這些數(shù)字描述都應保存在線束 MPM 軟件中，既要簡單以方便保存，也要足夠詳細以實現(xiàn)制作流程模型自動化：詳見步驟4.

MPM 應用可以獲取線束設計數(shù)據(jù)。如果線束設計軟件廠商還提供 MPM 軟件，工作就簡單很多，這是因為設計數(shù)據(jù)的含義、豐富性和完整性都能夠得到確保。在明導的 Capital 軟件套件等以數(shù)據(jù)為中心的環(huán)境中，本身不是線束設計組成部分的資料庫組件等額外數(shù)據(jù)可以自動甚至有條件地被添加以輔助流程管理自動化。

為制造工藝的每一步操作計算出符合參數(shù)和條件的相應物料結構清單。這一步驟是制造工藝管理的核心。至關重要的是，引導這一分析的可配置規(guī)則需要通過制造工藝管理軟件獲取。除了出廠性能之外，這些規(guī)則也是線束制造商的制造知識產(chǎn)權。必須積極可靠地獲取這些規(guī)則：如下。

使分解分析實現(xiàn)自動化的技術可被用作特定域推理引擎。該推理引擎了解線束裝配的工業(yè)用邏輯，從而只計算適用的子組件。

針對制造模式的計算可帶來對線束裝配工藝（尤其是物料結構清單）的多層次描述。就這點而言，鑒別適用于多個線束設計的子組件也很重要。這一能力可通過規(guī)模經(jīng)濟和機器使用等對制造成本產(chǎn)生巨大影響。

制訂多層次物料清單后，制造工程師將尤其需要查看結果，也許需要通過交叉突出線束設計圖中的子組件使輸出量可視化；以及做出必要的改動或添加，在子組件號生成/普通化前完成任務。必須保留這樣的手動工作，以便再用于以后的設計修改。

多層次物料結構清單現(xiàn)用作線束制造商另一核心應用企業(yè)資源規(guī)劃的動力。幸運的是，推進企業(yè)資源規(guī)劃的數(shù)據(jù)在各企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)廠商之間相對普通化：從MPM中輸出可被ERP系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)是簡單可行的。此外，人們可以想象使用MPM的數(shù)據(jù)作為其他領域的輸入，例如，生產(chǎn)活動中的符合人體工程學的建模。

請注意，術語物料需求規(guī)劃 (MRP) 及其外延詞制造資源規(guī)劃 (MRP II) 有時仍用于描述企業(yè)資源規(guī)劃下的一些具體活動。

最后企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)可計算出推動運營所需的工作訂單和組件采購訂單。作為題外話，步驟1開發(fā)的豐富線束設計數(shù)據(jù)可作其它用途，推動線加工機等生產(chǎn)設備以及自動測試臺，從而進一步簡化整體工作流。

這一描述對線束設計自動分解分析（目的是制訂物料結構清單）可如何完成進行了解釋。但盡管確實可使用大量的自動化，容許靈活性還是很重要。例如，由于維護、修理或升級導致生產(chǎn)設備無法使用；可能會發(fā)現(xiàn)工藝安全問題；或可能會實現(xiàn)最佳制造模式能力。這些可能發(fā)生的事需要工藝定義存在一定的靈活性，因此，授權工作人員應可能跳過自動生成的制造模式。也應可能保持并重新應用這樣的“跳過”，從而不丟失任何增值工作。

知識產(chǎn)權；內(nèi)部應用與商用現(xiàn)貨軟件的對比

這又引發(fā)了知識產(chǎn)權的獲取和保護問題。這個問題很關鍵，因為工廠的生產(chǎn)能力（如定制設備）和流程邏輯是線束制造商競爭力的核心保障?，F(xiàn)代線束 MPM 軟件為全面而安全地獲取知識產(chǎn)權提供了基本架構。尤其是推動分解邏輯的規(guī)則是依據(jù)一組用于獲取制造商知識產(chǎn)權的模板制定而成的，請參閱圖3。這些模板專用于線束制造。將這些規(guī)則結合起來，形成了用于線束設計分析的全面的規(guī)則集。必須指出的是，這些規(guī)則是線束制造商的專有財產(chǎn)。通常由一名授權的“規(guī)則管理人”來建立這類規(guī)則。一旦建立，只需要適當?shù)木S護即可，例如新工廠的建立或加工能力的改進都可以運用這些規(guī)則。

需要注意的是，這一范例改變了至少部分制造工程/生產(chǎn)規(guī)劃人員的工作職能。有些人，通常是技術最精湛的，從專注于單一的線束工作轉為利用自身專長來創(chuàng)建規(guī)則集以應用到多個線束。實際上，他們要充分利用這種專業(yè)知識來獲取可重復使用的知識產(chǎn)權。

圖3：靈活獲取知識產(chǎn)權

上述架構可看成一個可擴展、可定制、以規(guī)則為基礎的框架。因為工廠的說明和規(guī)則是靈活且專有的，可以用來擴展或定制核心 MPM 軟件。核心軟件可以提供用戶界面、推理機制、數(shù)據(jù)訪問和輸出以及可配置的零件編號分配等。這也有利于人們將直接運用商用現(xiàn)貨 (COTS) 軟件與開發(fā)內(nèi)部應用進行對比分析。

當然，人們傾向于開發(fā)內(nèi)部應用，這類應用會對商業(yè)敏感的業(yè)務領域直接或通過付費轉包商產(chǎn)生影響。因此，內(nèi)部軟件更加利于獲取知識產(chǎn)權。

然而，上述可擴展架構在獲取知識產(chǎn)權的同時，還能充分運用 COTS 軟件的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢可歸納為：

-降低成本：由商用軟件供應商承擔開發(fā)和維護費用，用戶規(guī)模更大，同時還可賺取利潤。

-盡量避免受限于落后的模式：商用軟件供應商可以吸收各種新的輸入。

-將資源集中在核心業(yè)務上：對線束行業(yè)來說，軟件開發(fā)并非核心業(yè)務。

從印刷電路板設計到平面藝術等不同行業(yè)已經(jīng)對這些問題展開了反復討論。而結果都是相同的：COTS 軟件（具備或不具備可擴展架構）將占支配地位，整個行業(yè)的效率得到提升。

高效的線束 MPM 軟件的優(yōu)點

乍看之下，高效的線束 MPM 軟件的主要優(yōu)點似乎是為制造工程師和生產(chǎn)計劃員節(jié)省了時間和成本。這項艱巨的任務在很大程度上實現(xiàn)自動化，除了決定制造模式之外，還包括分配在制品零件編號等輔助任務。

當然，這確實是一個重要的優(yōu)點，但實際上還有很多其它優(yōu)點。其中包括（大體上按重要性降序排列）：

-根據(jù)捕捉到的 IP 進行系統(tǒng)化的線束設計建模（視生產(chǎn)能力而定），而不是依靠多名專業(yè)水平參差不齊的人員，降低制造成本。有關生產(chǎn)什么、在哪里生產(chǎn)、如何生產(chǎn)的問題都可以迎刃而解。

-創(chuàng)建能夠準確反映優(yōu)化后制造模式的多層物料清單，降低制造成本。

-確定通用子組件，降低制造、庫存和廢棄成本。這樣便能實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，避免重復浪費。

-避免數(shù)據(jù)重復錄入，縮短糾錯和驗證時間。確保從線束設計環(huán)境到制造過程中的數(shù)字連續(xù)性。這在需要頻繁更改設計的情況下顯得尤為重要。

-及早確定資源需求（例如新工具），避免危急狀況。

-系統(tǒng)化捕捉和運用 IP，降低員工培訓成本。當工廠搬遷，一些關鍵的有豐富工作經(jīng)驗的員工很容易就流失，此時這就顯得非常重要。

-系統(tǒng)化捕捉數(shù)據(jù)，為基于愿景的制造業(yè)務做出的投資決策提供支持。

-提高企業(yè)的預見性。例如，在報價階段的預見性，這可以通過系統(tǒng)化的制造能力的建模來獲得。

所有這些優(yōu)點為購買和部署現(xiàn)代化 MPM 技術的線束制造商帶來了豐厚的投資回報，以捍衛(wèi)其在這個競爭激烈的行業(yè)中的地位。

結論

線束制造工藝管理是一項智力要求較高的工作，對供應商的盈利能力起著至關重要的作用。成本削減壓力始終不減，而隨著行業(yè)日趨全球化，大規(guī)模定制時代全面到來，所面臨的挑戰(zhàn)將會越來越多。到目前為止，商業(yè)軟件廠商尚未能很好地滿足線束制造工程師和生產(chǎn)計劃員的需要。驅動 ERP 系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)為手動創(chuàng)建，或通過維護代價高昂的內(nèi)部應用創(chuàng)建，容易形成定式并導致公司無法集中精力于主營業(yè)務。

但如今出現(xiàn)了新一代線束制造工藝管理工具，在很大程度上能夠自動完成關鍵任務，同時全面保護知識產(chǎn)權。這些軟件擁有很多優(yōu)點，為汽車、工程車輛、航空航天、國防或需要用到線束（最簡單線束除外）的行業(yè)供應產(chǎn)品的線束制造商均可采用。

明導的 Capital Harness MPM 是一款專為線束制造業(yè)開發(fā)的 COTS 軟件產(chǎn)品（見圖4）。它擁有上述所有特點。