数字化软件在汽车线束工艺设计中的应用

郭池 韩仁珠

青岛悠进电装有限公司，山东省城阳区，邮编 266106

摘要：本文选择汽车线束作为研究对象，而线束一直是汽车上一个“不可或缺”的组成部件，一款汽车的线束生产零件号伴随着汽车可选功能的不断增加、可定制化程度的不断提高，由过去的几个逐步演变成当今的几十个、几百个、甚至成千上万个；与此同时，整车开发周期却从原先的5年左右缩短到当前2年以内，这使得绝大部分线束制造企业的现有工艺设计能力都无法满足实际需求。基于此背景，本文介绍了汽车线束工艺设计过程改进的意义，总结国内外针对汽车线束工艺设计过程改进的现状，并通过对公司现有汽车线束工艺设计过程中的设计输入、设计规则及方法的保存、设计人员分工、设计人员能力、设计输出等多方面进行分析，剖析现有汽车线束工艺设计过程存在的问题。针对现有问题，融合数字化改进技术，提出线束工艺设计过程改进措施。

关键词：数字化软件；汽车线束；工艺设计

1 引言

随着汽车功能增加、配置变多的影响，当前汽车线束供应商从获得整车厂的项目到第一次提交样线的时间周期往往需要4个月以上，从而无法满足整车厂的实际需求。很多线束制造企业为了缓解这种压力，不得不提前对接整车厂的线束开发过程，以便提前进行线束工艺设计及物料准备，或者通过提前熟悉线束产品要求，待项目确定后快速启动工艺设计，这虽然能够让线束供应商能够更好的提升整车厂满意度，但对线束供应商而言，却造成很大的资源浪费，毕竟在项目定点前的所有投入都可能得不到任何收益。 所以当前线束制造商更希望能够通过对企业进行数字化改造，改进企业从工艺设计到生产管理的方式，从而实现自我技术能力的提升。通过梳理线束供应商获得项目后的各项工作任务，其中工艺设计需求时间大概是1个半月到2个月，生产物料准备的时间大概需要1个月左右，而产线规划及调试涉及到可能的新工装治具开发，需要1到2个月时间，样线生产需要1周左右；而这个过程中线束工艺设计的完成直接影响到后续任务开展，同时基于目前工艺设计方法，其需求时间基本稳定，针对其进行的改进也将可以较稳定的缩短线束供应商从获得项目到完成第一次样线生产的时间周期。因此本论文旨在通过引用数字化技术，对现有汽车线束的工艺设计过程进行改进，从而达到缩短线束工艺设计周期，提升线束工艺设计一次完成准确率，减少产线调试时间的目的。

2 数字化软件在线束工艺设计中的应用步骤

2.1构建预装模块拆分规则

预装模块拆分是线束工艺工程师的主要设计工作之一，使用数字化工艺设计方法虽然不能提供自动拆分的功能，来替代线束工艺工程师的职能，但可以通过将工艺工程师拆分预装模块的经验抽取成拆分规格，再用于辅助工艺工程师完成预装模块的拆分工作，基于Capital软件完成的预装模块拆分规则创建。在进行实际项目的预装模块分配时，只需对线束回路进行模块定义，剩余的零件，比如接插件（connector）、焊点（Splice）、卡钉（Clip）等等线束零部件的模块分配将由软件按设置好的规则（比如，标注-Standard、必选-Mandatory Only等等）自动完成，如图所示的执行模块自动分配的规则选择界面。

2.2定制作业指导书模板

针对当前线束制造企业的作业指导书均由工艺工程师凭个人经验、喜好进行绘制，企业虽有一定的格式要求，但在实际操作过程中，不同工艺设计人员仍会制作出不一样的作业指导书，且企业很难做到绝对的格式标准化，这对生产现场的操作工人是一个比较大的挑战，操作工人需要设别不同工艺设计人员的作业指导，所以通常线束制造企业在产品试运行的时候，工艺设计人员都需要花大量时间到生产现场指导工人进行样线生产。基于数字化的线束工艺设计过程改进，通过制定一套标准的作业指导书格式模板，使得线束制造的作业指导书按照此模板自动生成，不再由工艺工程师的喜好来编辑，这样既可以减轻工艺设计人员的工作量，又能够形成统一格式的工艺卡片，同时能够大幅度的缩减制造作业指导书耗费的时间。

2.3工艺设计输入的自动导入

通常在开展线束工艺设计之前，线束生产厂商都会从整车厂通过竞标来获得具体车型项目的线束业务，待整车厂确定将线束项目定点给某个线束制造商之后，就会将相关的设计数据发放给线束制造商，主要发布的数据指线束图纸和一些配置表。通常整车厂会基于自身选择的线束设计工具，再结合线束供应商的软件能力，发送相应格式的图纸。当前最主要的两种发放数据格式如下：当线束制造厂商拿到整车厂提供的设计数据后，需要进行二次编辑，转化成线束制造商的内部图纸，在现有线束工艺设计过程中，这将花费线束制造企业数天的时间，进行数据导入工作。规划基于数字化的线束工艺设计过程改进，线束制造商迫切需要将这部分时间节省掉，同时从流程上保证线束设计数据由整车厂向线束供应商流通的一致性。针对以上两种整车厂提供的数据格式，设计以下相应的对接方式。

3 工艺设计过程的自动化

3.1工装板图纸自动生成

基于数字化改进工艺设计过程，由于数据源能够保持一致性，工装板图纸可以轻松的从工程图纸（整车厂提供）自动转化过来，然后再根据线束配置表提供的选项关系，调整分支的布局，尽量避免一些空白区域或分支过于拥挤的区域出现，进一步通过已构建的工装夹具布置规则自动完成工装夹具的布置。最后再由工程师进行微调、定版、发布。在这个过程中对比现有的方法有两个地方突出的核心功能。采用工装夹具布置规则进行自动布置夹具，在提升工作效率的同时，还能够充分保证不同线束设计之间的方法一致，有利于生产车间减少工装夹具的种类。另外制造完成的工装板图纸，一般呈现出与工程图纸完全不一样的样式，如果按AutoCAD的绘制方法，两张图纸之间就是完成脱离开来，不存在任何的数据链接，但采用数字化工艺设计方法，这两张图纸则共享相同数据源，只是展示两种不同显示而已，数据的连续性得到完全的保证。

3.2预装模块拆分和工时平衡

如何评价和验证预装模块拆分是否合理。必须要做到工时平衡，因为预装模块生产和总装线是同步进行，应避免在实际生产的过程中，某些预装模块过于空闲或时间过长耽误整个流水线生产节拍的情况。生产车间的流水线排布是根据工艺设计完成的流程排布执行，每一道工序的看板号也是按工艺流程排布来生成。绑定，意味着作业指导书的制作必须基于工艺流程排布的结果来完成。对于该项核心内容，数字化线束工艺设计过程可实现线束工艺流程自动排布的功能。基本的原理就是当线束工艺工程师拿到一根线束之后，就可以套用已经构建完成的标准工艺模式，自动生成工艺流程排布图。具体包含以下两部分工作：计算各个预装模块的工时，将结果反馈给预装模块拆分工程师，由预装模块拆分工程师从新评估或修正预装模块的拆分，最终实现各个预装模块之间的完成工时大致相等。这一步工作在线束生产企业就称之为工时平衡。

3.3实现工艺设计输出的自动生成

基于数字化的线束工艺设计过程改进的构建思路之一就是缩短设计导入导出的时间，实现工艺设计输出的自动生成，这一需求建立在硬件集成和软件集成的基础上，通过定制化的增值服务完成，这也是基于数字化工艺设计过程实现最终数据利用的充分证明。具体需要自动生成的工艺设计输出基于数字化的工艺设计过程改进是构建在企业级的数据库管理上，所有操作人员都会编辑、调用、维护同一个数据源，如果每个人操作都是自由的，必然会带来数据安全性的风险，为了规避人为因数导致数据破坏或丢失的风险，基于数字化的工艺设计过程必须能够具备较强的权限管理能力，通过对现有线束工艺设计过程进行数字化改进，实现线束工艺设计过程中数据的全自动化流转，从而真正缩短汽车线束工艺设计周期，以及减少因人工重复处理数据引起的工艺设计错误。改进后线束工艺设计过程与现有工艺设计过程有着比较明显的差异。

4 结论

结合自身工作内容，针对当前线束制造周期要求越来越短，市场竞争压力越来越大的问题，提出缩短线束工艺设计周期，提升工艺设计一次完成的准确率的要求，通过分析当前问题，提出基于数字化的工艺设计过程优化研究及应用实践，以及完成进行基于数字化线束工艺设计过程的优化部署。并最终通过具体项目的应用评估，进行设计效率及设计质量对比，以此证明数字化线束工艺设计过程优化对线束制造企业未来发展的价值。论文主要研究的内容包含以下几方面：概述汽车线束的特点以及特殊性，汽车线束制造的特点和未来发展方向，当前汽车线束工艺设计过程的特点及面临的问题。从而确定本论文拟解决的具体问题就是如何缩短线束工艺设计周期和提升工艺设计一次完成准确率。通过对公司现有汽车线束工艺设计过程进行整理、研究，并具体分析影响工艺设计的周期的各项因素，从中找出本论文进行汽车线束工艺设计过程优化的着重解决对象。基于数字化软件，以智能制造为目标，提出汽车线束工艺设计过程优化具体思路、详细优化设计，并进一步展开部署研究。以线束制造商的应用需求出发，构建基于数字化的汽车线束工艺设计过程优化。将改进后的线束工艺设计过程应用到公司项目中，进一步验证采用改进后工艺设计过程的价值，评估基于数字化工艺设计过程的设计周期及一次完成工艺设计的准确率，并对比原有方式的差异，明确通过此次基于数字化的汽车线束工艺设计过程优化的结果满足预设目标，达到预期效果。

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