遲巍巍， 王慧春， 牟海濤， 王 巖， 索海東， 鄭洪超

（長(zhǎng)春市燈泡電線有限公司， 吉林 長(zhǎng)春 130012）

1 引言

2021年中國(guó)汽車產(chǎn)銷量分別為2608.2萬(wàn)輛和2627.5萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3.4%和3.8%，結(jié)束了自2018年以來(lái)連續(xù)3年下降的局面，繼續(xù)蟬聯(lián)全球第一。較之2010年的產(chǎn)銷量1841.89萬(wàn)輛和1850.51萬(wàn)輛，分別提高了41.6和41.99個(gè)百分點(diǎn)。2021年受到疫情的影響, 世界汽車市場(chǎng)持續(xù)低迷狀態(tài)，但中國(guó)市場(chǎng)銷量回升較強(qiáng)，中國(guó)人的汽車夢(mèng)早已不是遙不可及，汽車已逐漸步入普通工薪家庭。在此背景下，整車的性價(jià)比成為了決勝汽車市場(chǎng)的關(guān)鍵，成本更是重中之重。作為整車電器系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，汽車線束產(chǎn)品是整車成本的重要組成部分，在設(shè)計(jì)初期便已通過(guò)3D數(shù)模完成了線束的走向、布置、定位點(diǎn)的分布等設(shè)計(jì)，在完全模擬實(shí)際裝車狀態(tài)的情況下，避免了線束與各電器件或管路的干涉問(wèn)題，從而降低了后期裝車過(guò)程中對(duì)線束產(chǎn)品的改制或返工工時(shí)，無(wú)形中降低線束產(chǎn)品的成本。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在對(duì)整車電氣原理充分剖析后，結(jié)合各用電器的負(fù)載、整車的裝配工步和售后維修的需要，最為合理地計(jì)算出每一根電線的線徑、走向和長(zhǎng)度，在哪里分支、在何處出線等，能夠最大限度節(jié)約零部件，從而降低線束產(chǎn)品的成本。本文將對(duì)線束產(chǎn)品在設(shè)計(jì)優(yōu)化方面貢獻(xiàn)的成本競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行分享。

2 電線束產(chǎn)品概述

汽車電線束是汽車動(dòng)力和信號(hào)傳輸分配系統(tǒng)的總成，是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，是汽車電路中連接各個(gè)電器設(shè)備的接線部件和各部件聯(lián)系的載體。如果將汽車比作人體，汽車引擎是心臟、ECU是大腦，那么汽車電線束便是血管、是神經(jīng)，可見(jiàn)汽車電線束對(duì)于汽車整車電路正常穩(wěn)定工作的重要性。

為了確保整車電器設(shè)備能夠在正常使用的條件下保持可靠的連接，將全車各電器設(shè)備使用不同規(guī)格、顏色、耐溫等級(jí)的導(dǎo)線及護(hù)套、端子，通過(guò)合理的布線并充分考慮裝配及維修的需要，將整車所需的導(dǎo)線連接整合，再通過(guò)定位件、保護(hù)管等部件按照合理的工藝?yán)υ揭黄?，就形成了線束。電線束由導(dǎo)線、護(hù)套、端子、熔斷絲、繼電器以及其他能夠起到絕緣、保護(hù)、固定、密封等作用的零部件組成。

與現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)工藝不同，汽車電線束產(chǎn)品是管理密集、勞動(dòng)力密集、零部件密集為一身的特殊產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化工藝的工序有限，對(duì)過(guò)程管控能力、品質(zhì)保證能力及操作人員技能具有較高的要求。

隨著汽車電子功能配置的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)整車的安全性、舒適性、操控性等方面要求亦不斷增加。為滿足不同消費(fèi)群體對(duì)汽車電器功能的喜好，整車廠一般會(huì)針對(duì)不同消費(fèi)階層設(shè)計(jì)不同電器功能配置的車型，這樣，與之配套的線束產(chǎn)品種類也隨之增加。以目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷量及口碑均不錯(cuò)的某系列車型為例，該車型可搭載GW4G15F、GW4B15A、GW4D15D、GW4C20B、GW4N20這5款汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，與之匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器線束就達(dá)到了13種之多，加上不同電器功能配置的車門(mén)線束、儀表板及控制臺(tái)線束、車架線束、前艙線束、座艙線束和消費(fèi)者可自行選裝的功能，該車型的線束產(chǎn)品種類達(dá)到80種以上。由此可見(jiàn)，線束產(chǎn)品的種類與整車電器配置息息相關(guān)，電器功能配置越豐富，配套的線束產(chǎn)品種類越繁多。除此之外，商用車線束產(chǎn)品的多品種、小批量也是另外一大特點(diǎn)。

目前世界上的主流汽車生產(chǎn)商主要分為3個(gè)車系：以美國(guó)為代表的美系(主要范圍在北美)、以德國(guó)為代表的歐系(主要范圍在歐洲) 和以日本、韓國(guó)為代表的日韓系(主要范圍在日韓)。除去上述3個(gè)主流車系，英國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)家的汽車制造業(yè)在全球也具備了相當(dāng)?shù)钠放浦?。各個(gè)系別的整車已經(jīng)形成體系，那么與之配套的零部件自然各成體系，線束產(chǎn)品亦不例外，車系不同，線束產(chǎn)品中使用的零部件亦不相同。構(gòu)成線束產(chǎn)品實(shí)體的零部件種類大約在20類以上，如護(hù)套、端子、電線、定位件、雨塞、熔斷絲盒、繼電器、橡膠件、管材、膠帶以及泡沫條等，其中按照使用部位不同，使用的零部件材質(zhì)亦不相同。

一般來(lái)說(shuō)，整車線束產(chǎn)品在批量加工過(guò)程中的自動(dòng)化覆蓋率不超過(guò)50%，這便注定了其勞動(dòng)力密集的產(chǎn)品特點(diǎn)。線束產(chǎn)品的加工工藝主要為下料、壓接、焊接、絕緣、分裝和組裝，其中分裝工序和組裝工序的自動(dòng)化覆蓋率均不超過(guò)10%，在勞動(dòng)力緊缺的今天，這無(wú)疑成為線束行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

3 電線束產(chǎn)品成本構(gòu)成

電線束產(chǎn)品的成本由固定成本及變動(dòng)成本構(gòu)成，包括材料費(fèi)、工時(shí)費(fèi)、燃動(dòng)費(fèi)、制造費(fèi)、管理費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用、銷售費(fèi)用、模具分?jǐn)傎M(fèi)用、開(kāi)發(fā)費(fèi)用等。相比于工時(shí)費(fèi)、制造費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用、管理費(fèi)用等固定成本，材料費(fèi)等變動(dòng)成本在電線束產(chǎn)品中所占的比值更高。為了滿足激烈的終端銷售競(jìng)爭(zhēng)和最終用戶對(duì)車輛的高性價(jià)比要求，整車廠對(duì)零部件供應(yīng)商的成本貢獻(xiàn)也不斷提出新的要求，直接體現(xiàn)在產(chǎn)品供貨單價(jià)方面。面對(duì)整車廠保質(zhì)、降價(jià)的要求，零部件供應(yīng)商通過(guò)提升工人勞動(dòng)效率、VAVE、提高自動(dòng)化率、優(yōu)化采購(gòu)資源等一系列成本優(yōu)化活動(dòng)實(shí)現(xiàn)成本降低目標(biāo)。以下將從設(shè)計(jì)方面對(duì)成本貢獻(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行分析。

4 典型的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

4.1 優(yōu)化原則

在最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性的條件下實(shí)現(xiàn)線束產(chǎn)品的可靠性。

4.2 優(yōu)化方案

4.2.1 進(jìn)口零部件國(guó)產(chǎn)化

對(duì)進(jìn)口零部件進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化，是線束供應(yīng)商降低線束產(chǎn)品成本的一種常見(jiàn)方法。隨著汽車零部件采購(gòu)的全球化，進(jìn)口零部件與國(guó)產(chǎn)零部件的價(jià)格已不再是動(dòng)輒50%以上的差異，但卻始終保持著10%～35%的價(jià)格差。雖然線束中使用的諸如ABS、SRS、各類ECU、BCM等關(guān)鍵電器零部件仍然是由APTIV、BOSCH、SIEMENS、TE等國(guó)際汽車零部件巨頭憑借其高端的技術(shù)優(yōu)勢(shì)壟斷，但一些非關(guān)鍵電器部位的零部件供應(yīng)商卻分布極廣，這一部分零部件也是進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化的重心。一般來(lái)講，整車線束產(chǎn)品中進(jìn)口零部件的采購(gòu)成本占據(jù)了材料費(fèi)的20%～40%，而材料費(fèi)又占據(jù)了整車線束成本的65%～85%，那么，通過(guò)對(duì)非關(guān)鍵部位零部件的國(guó)產(chǎn)化，能夠降低整車線束產(chǎn)品成本的1.3%～11.9%。從數(shù)據(jù)上看，成本降低的絕對(duì)值是相當(dāng)可觀的，但真正實(shí)施起來(lái)，在某些方面卻存在著不足。

首先，零部件的國(guó)產(chǎn)化需要在整車廠、線束供應(yīng)商和零部件供應(yīng)商的共同配合下來(lái)完成。在完成對(duì)國(guó)產(chǎn)化零部件的開(kāi)發(fā)后，零部件供應(yīng)商需進(jìn)行自檢，自檢合格后線束生產(chǎn)企業(yè)需要按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或顧客標(biāo)準(zhǔn)對(duì)國(guó)產(chǎn)化零部件進(jìn)行充分的數(shù)據(jù)匹配及試驗(yàn)驗(yàn)證。以上檢驗(yàn)及試驗(yàn)完成后，還需整車廠對(duì)國(guó)產(chǎn)化零部件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配及道路行車試驗(yàn)，上述所有試驗(yàn)都進(jìn)行完畢且合格后，經(jīng)過(guò)小批量和批量試裝車后方能投入生產(chǎn)使用。整個(gè)開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)周期下來(lái)，少則幾個(gè)月，多則一年。在此期間，需要三方的緊密溝通和通力配合，缺一不可。

其二，目前國(guó)內(nèi)很多零部件供應(yīng)商對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)、小規(guī)格系列零部件的開(kāi)發(fā)能力仍有很大的提升空間。國(guó)產(chǎn)化零部件最常見(jiàn)的問(wèn)題是形似而神非，雖滿足了外觀和結(jié)構(gòu)要求，但在可靠性方面仍有部分欠缺，這就需要整車廠和線束供應(yīng)商協(xié)助國(guó)產(chǎn)化零部件供應(yīng)商提升其開(kāi)發(fā)能力和設(shè)計(jì)驗(yàn)證能力。

第三，供貨穩(wěn)定性不足也是國(guó)產(chǎn)化零部件的又一常見(jiàn)問(wèn)題。除去原材料的采購(gòu)資源、零部件模具的加工精度，零部件供應(yīng)商的生產(chǎn)過(guò)程控制能力和品質(zhì)保證能力也是造成這一問(wèn)題出現(xiàn)的重要因素。這也需要整車廠和線束供應(yīng)商通過(guò)對(duì)零部件供應(yīng)商的過(guò)程評(píng)審來(lái)不斷提升其過(guò)程控制能力和品質(zhì)保證能力。

4.2.2 線束結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過(guò)整車廠不斷進(jìn)行的生產(chǎn)效率提升活動(dòng)，“零部件預(yù)裝”被更多地應(yīng)用到總裝生產(chǎn)線。如發(fā)動(dòng)機(jī)、儀表板、前后保險(xiǎn)杠、車門(mén)等零部件在具備組裝條件的前提下，已在總裝線下將與之匹配的電線束裝配完畢后總成供貨至整車廠，這樣便提升了整車廠的生產(chǎn)節(jié)拍并降低了電線束在總裝生產(chǎn)裝配過(guò)程中因與過(guò)多其他零部件干涉帶來(lái)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。

圖1、圖2以某車型低配整車線束結(jié)構(gòu)優(yōu)化為例，對(duì)比詳見(jiàn)圖3。將主線束按照裝配區(qū)域和功能進(jìn)行拆分，雖然增加了一部分線束間對(duì)接插件，但可降低線束生產(chǎn)工時(shí)，同時(shí)便于整車廠進(jìn)行預(yù)裝并降低售后維修工時(shí)。

圖1 優(yōu)化前

圖2 優(yōu)化后

圖3 線束結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后對(duì)比

采用拆分主線束的優(yōu)化方案后，具備如下優(yōu)勢(shì)。

1） 從歷年售后市場(chǎng)反饋的索賠及故障信息來(lái)看，線束產(chǎn)品索賠及故障多發(fā)于工作環(huán)境較為惡劣的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，而駕駛室內(nèi)線束產(chǎn)品的索賠數(shù)量則相對(duì)較少。采用優(yōu)化前結(jié)構(gòu)的主線束，不利于對(duì)線路的維修及更換。將主線束拆分為發(fā)動(dòng)機(jī)艙線束、儀表板線束和車身線束三部分后，能大大縮短售后維修所使用的工時(shí)和最終用戶的維修成本。

2） 通過(guò)實(shí)施“零部件預(yù)裝”方案，在降低線束供應(yīng)商生產(chǎn)裝配工時(shí)的同時(shí)，也能夠提高整車廠在總裝生產(chǎn)線的裝車效率。

3） 主線束拆分后，線束產(chǎn)品種類豐富，提高了整車廠的生產(chǎn)組織靈活性、物流管理效率及零件調(diào)達(dá)率。

4） 拆分主線束后，在線束的成品及半成品周轉(zhuǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中，能夠降低因?qū)Ь€過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致的刮、拽風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，也面臨著如下挑戰(zhàn)：①主線束拆分后，線束間的連接點(diǎn)增多，增加了線束產(chǎn)品品質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)；②主線束拆分后，將會(huì)增加線束間的接插件，導(dǎo)致線束產(chǎn)品的材料成本隨之增加。

線束結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，最終取決于整車廠和線束供應(yīng)商之間的協(xié)同成本。

4.2.3 導(dǎo)線種類優(yōu)化

目前線束中使用的導(dǎo)線種類，依據(jù)客戶標(biāo)準(zhǔn)要求大體采用4種，分別為符合JASO標(biāo)準(zhǔn)的日系導(dǎo)線、符合VW或DIN標(biāo)準(zhǔn)的德系導(dǎo)線、符合ISO 6722國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)線以及符合國(guó)標(biāo)GB/T 25085的導(dǎo)線，這其中又以使用日系、德系標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)線居多。通過(guò)計(jì)算載流量、在滿足使用功能的前提下，對(duì)部分規(guī)格跨度較大的導(dǎo)線規(guī)格之間增加部分規(guī)格或使用滿足其他標(biāo)準(zhǔn)的不同規(guī)格導(dǎo)線進(jìn)行補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)降低線束產(chǎn)品零部件成本的同時(shí)也能夠?qū)φ囕p量化做出貢獻(xiàn)。

表1以德標(biāo)FLR型導(dǎo)線為例（導(dǎo)線規(guī)格單位為mm）2，標(biāo)注區(qū)間內(nèi)的導(dǎo)線規(guī)格跨度較大。

表1 以德標(biāo)FLR型導(dǎo)線為例， 標(biāo)注區(qū)間內(nèi)的導(dǎo)線規(guī)格跨度

若對(duì)上述規(guī)格跨度之間增加部分規(guī)格或使用日標(biāo)導(dǎo)線，則能夠?qū)?dǎo)線規(guī)格區(qū)間進(jìn)行較為有力的補(bǔ)充，見(jiàn)表2。

表2 補(bǔ)充導(dǎo)線規(guī)格區(qū)間

盡管相近規(guī)格的德標(biāo)導(dǎo)線、日標(biāo)導(dǎo)線在結(jié)構(gòu)上存在差異,德標(biāo)導(dǎo)線在截面積和導(dǎo)體電阻兩方面具有優(yōu)勢(shì)，但差異不是特別明顯，而日標(biāo)導(dǎo)線在成品外徑和質(zhì)量?jī)煞矫婢哂幸欢▋?yōu)勢(shì)，見(jiàn)表3。

表3 德標(biāo)導(dǎo)線、 日標(biāo)導(dǎo)線在結(jié)構(gòu)上的差異對(duì)比

1） 相近規(guī)格的德標(biāo)導(dǎo)線（圖4） 和日標(biāo)導(dǎo)線（圖5） 在溫升和電流曲線方面的差異。

圖4 相近規(guī)格的德標(biāo)導(dǎo)線的溫升和電流曲線

圖5 相近規(guī)格的日標(biāo)導(dǎo)線的溫升和電流曲線

從兩種類型導(dǎo)線的溫升和電流曲線能夠看出：在相同的溫升條件下，德標(biāo)導(dǎo)線的電流承載能力略強(qiáng)于對(duì)標(biāo)的日標(biāo)導(dǎo)線。例如：在溫升為20℃時(shí)，不同規(guī)格導(dǎo)線間的電流承載能力差異在8.33%～9.52%之間，溫升越低，承載能力差異越小。

2） 相近規(guī)格的德標(biāo)導(dǎo)線（圖6） 和日標(biāo)導(dǎo)線（圖7） 在發(fā)煙時(shí)間方面的差異。

圖6 相近規(guī)格的德標(biāo)導(dǎo)線的發(fā)煙時(shí)間曲線

圖7 相近規(guī)格的日標(biāo)導(dǎo)線的發(fā)煙時(shí)間曲線

從兩種類型導(dǎo)線的發(fā)煙時(shí)間曲線能夠看出：在相同的過(guò)電流條件下，德標(biāo)導(dǎo)線的發(fā)煙時(shí)間長(zhǎng)于對(duì)標(biāo)的日標(biāo)導(dǎo)線，不同規(guī)格導(dǎo)線間的發(fā)煙時(shí)間差異在13.79%～17.44%之間，過(guò)電流越小，發(fā)煙時(shí)間差異越小。

綜上兩種類型導(dǎo)線的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比（表4），在進(jìn)行充分設(shè)計(jì)驗(yàn)證的前提下，增加部分滿足本類型導(dǎo)線要求的導(dǎo)線規(guī)格或使用滿足其他標(biāo)準(zhǔn)的不同規(guī)格導(dǎo)線，在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)導(dǎo)線規(guī)格的選擇會(huì)有更大空間且能夠滿足部分成本和自重方面的要求。

表4 兩種類型導(dǎo)線的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比

4.2.4 零部件材質(zhì)的分區(qū)域設(shè)計(jì)

全球能源價(jià)格不斷攀升，導(dǎo)致原材料價(jià)格不斷上漲。在此形勢(shì)下，按照干區(qū)、濕區(qū)的使用區(qū)域不同，充分考慮零件的各項(xiàng)性能，使用最具經(jīng)濟(jì)性的原材料從而提高零部件的性價(jià)比，避免零部件功能過(guò)剩則顯得尤為重要。

1） 接插件常用的材質(zhì)，經(jīng)過(guò)在實(shí)際應(yīng)用條件下的驗(yàn)證，各項(xiàng)性能見(jiàn)表5。

表5 接插件常用的材質(zhì)

2） 導(dǎo)線絕緣層常用的材質(zhì)，其長(zhǎng)時(shí)耐高溫性能見(jiàn)表6。

表6 導(dǎo)線絕緣層常用的材質(zhì)長(zhǎng)時(shí)耐高溫性能對(duì)比

不同材質(zhì)絕緣層的耐溫等級(jí)不同，其原材料的價(jià)格及加工工藝也不相同。

3） 外輔零部件的常用材質(zhì)，其長(zhǎng)時(shí)耐高溫性能見(jiàn)表7。

表7 外輔零部件的常用材質(zhì)長(zhǎng)時(shí)耐高溫性能對(duì)比

以上線束產(chǎn)品中常用的零部件，能夠依據(jù)使用區(qū)域的不同而進(jìn)行區(qū)域化設(shè)計(jì)，降低原材料成本。

4.2.5 零部件的平臺(tái)化設(shè)計(jì)零部件平臺(tái)化，即提高零部件的延續(xù)性和通用性，能夠有效地降低零部件的開(kāi)發(fā)成本和模具成本，從而降低零部件的價(jià)格，比如大眾汽車的PQ34、PQ35和MQB平臺(tái)、一汽轎車的H平臺(tái)、長(zhǎng)城汽車的K平臺(tái)、華晨金杯的H2W平臺(tái)等。很多主機(jī)廠在開(kāi)發(fā)新車型時(shí)，除了必要的車身、燈具等專車專用的零部件需要重新開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)外，其他電器件在設(shè)計(jì)初期更多的是借用現(xiàn)有批量生產(chǎn)車型中使用的已經(jīng)非常成熟的零部件，即平臺(tái)化使用。這樣，就在很大程度上降低了零部件的開(kāi)發(fā)成本和模具成本，縮短了新項(xiàng)目中零部件的開(kāi)發(fā)和采購(gòu)周期，又保證了零部件品質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)更降低了整車廠的采購(gòu)成本和對(duì)零部件的管理成本。在相同的整車供求關(guān)系鏈中，零部件的種類越少，其采購(gòu)成本和管理成本就越低。由此可見(jiàn)，零部件平臺(tái)化的優(yōu)勢(shì)不言而喻。

1） 護(hù)套按照匹配端子的規(guī)格進(jìn)行整合，結(jié)構(gòu)相似的可從孔位數(shù)、顏色、限位等方面加以區(qū)分，見(jiàn)表8。

表8 護(hù)套結(jié)構(gòu)相似方面的區(qū)分

2） 定位件按照與車身的配合方式、空間及結(jié)構(gòu)，除異形定位件及支架外，可對(duì)其種類進(jìn)行整合，見(jiàn)表9。

表9 定位件和管箍規(guī)格分類

3） 除特殊電氣功能件外，整合端子的規(guī)格、厚度、鍍層及鎖緊機(jī)構(gòu)以配合護(hù)套使用，端子與導(dǎo)線間的推薦匹配關(guān)系見(jiàn)表10。各種規(guī)格端子的電流負(fù)荷能力，依賴于被壓接導(dǎo)線的橫截面積、端子的材質(zhì)及鍍層。

表10 端子與導(dǎo)線間的推薦匹配關(guān)系

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)汽車低壓電線束產(chǎn)品在設(shè)計(jì)方面進(jìn)行的常見(jiàn)優(yōu)化方案入手，分享了部分設(shè)計(jì)優(yōu)化方案對(duì)成本貢獻(xiàn)的競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)方面能夠進(jìn)行成本優(yōu)化的方法還有很多，比如智能電器盒的應(yīng)用、多管腳熔斷絲的使用等，都能在一定程度上對(duì)線束的成本起到遏制作用。希望通過(guò)本文的分享，為我們的民族汽車事業(yè)添磚加瓦，盡一份綿薄之力。