明導國際闡述最新汽車(chē)線(xiàn)束制造工藝

線(xiàn)束是飛機和汽車(chē)等現代交通工具中至關(guān)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(jià)格也不菲：在一輛現代化的汽車(chē)中，整套線(xiàn)束是僅次于動(dòng)力系統的最貴的組件。因此線(xiàn)束制造商一直在努力降低成本。

線(xiàn)束制造在邏輯上非常復雜。每個(gè)線(xiàn)束包含幾百甚至上千個(gè)組件，經(jīng)過(guò)一系列操作最終組成成品。通常來(lái)說(shuō)，每個(gè)線(xiàn)束的制造必須在一系列配置上能夠反應每輛車(chē)的可選內容。在這個(gè)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(xiàn)束制造工程師和生產(chǎn)計劃員帶來(lái)了真正的挑戰，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(xiàn)束設計找出一種高效的裝配模式，并建立必要的數據來(lái)驅動(dòng)“企業(yè)資源規劃”(ERP) 系統，從而管理庫存和組件采購、安排在制品相關(guān)時(shí)間表 (WIP)，等等。這項活動(dòng)一般稱(chēng)為“制造工藝管理”(MPM)。

不幸的是，目前幾乎沒(méi)有線(xiàn)束制造工藝管理軟件應用來(lái)為制造工程師和生產(chǎn)計劃員提供相關(guān)幫助。雖然也有一些內部應用，但是使用最多的還是特別設計的手動(dòng)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(xiàn)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(lái)的益處。

有層次的裝配

除了原型等數量較少的組件以外，線(xiàn)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(xiàn)必須切割成長(cháng)度合適的小段、剝掉外皮然后壓接端子。這三個(gè)任務(wù)一般可以由一個(gè)單獨自動(dòng)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(gè)內部零件編號。一些被加工過(guò)的導線(xiàn)隨后可能又會(huì )重新被結合在一起，構成一個(gè)小的子組件，再次成為一個(gè)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(shí)際上可能與另一個(gè)看似無(wú)關(guān)的線(xiàn)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(gè)工裝板上。壓好端子的導線(xiàn)插入連接器孔、包扎線(xiàn)束然后添加附件。最后將對線(xiàn)束進(jìn)行測試，然后裝箱待發(fā)。

這里說(shuō)的重點(diǎn)就是線(xiàn)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(zhù)工業(yè)邏輯的：比如導線(xiàn)在沒(méi)有壓端子之前就不能插入連接器。

因此，每項線(xiàn)束設計都可分解為一系列有序的制作步驟進(jìn)行，每個(gè)步驟都會(huì )使用到組件或子組件，并產(chǎn)生新的子組件，直到線(xiàn)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(guò)程，與那些只需要根據線(xiàn)束設計就可以計算出來(lái)的沒(méi)有層次結構的物料清單有著(zhù)明顯的區別。圖1為簡(jiǎn)單線(xiàn)束的分層原理示意圖。

圖1：通過(guò)分層安裝步驟完成線(xiàn)束的制作

也就是說(shuō)，除了最簡(jiǎn)單的線(xiàn)束之外，所有其它線(xiàn)束均可以不同的方式進(jìn)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(xiàn)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(chǎng)能力（例如：我們是否能夠自動(dòng)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(shí)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(chǎng)能力的挑戰，我們可以很快認識到這項工作的難度。線(xiàn)束 MPM 軟件可以解決這一問(wèn)題！

流程概述

圖2：設計——制作工藝管理——企業(yè)資源規劃流程概述

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

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

再以數字化模式將工廠(chǎng)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(xiàn)束測量、焊接設備所允許的最多導線(xiàn)數和創(chuàng )建連接器子組件的參數選擇。這些數字描述都應保存在線(xiàn)束 MPM 軟件中，既要簡(jiǎn)單以方便保存，也要足夠詳細以實(shí)現制作流程模型自動(dòng)化：詳見(jiàn)步驟4.

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

為制造工藝的每一步操作計算出符合參數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(guān)重要的是，引導這一分析的可配置規則需要通過(guò)制造工藝管理軟件獲取。除了出廠(chǎng)性能之外，這些規則也是線(xiàn)束制造商的制造知識產(chǎn)權。必須積極可靠地獲取這些規則：如下。

使分解分析實(shí)現自動(dòng)化的技術(shù)可被用作特定域推理引擎。該推理引擎了解線(xiàn)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(lái)對線(xiàn)束裝配工藝（尤其是物料結構清單）的多層次描述。就這點(diǎn)而言，鑒別適用于多個(gè)線(xiàn)束設計的子組件也很重要。這一能力可通過(guò)規模經(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(guò)交叉突出線(xiàn)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(dòng)或添加，在子組件號生成/普通化前完成任務(wù)。必須保留這樣的手動(dòng)工作，以便再用于以后的設計修改。

多層次物料結構清單現用作線(xiàn)束制造商另一核心應用企業(yè)資源規劃的動(dòng)力。幸運的是，推進(jìn)企業(yè)資源規劃的數據在各企業(yè)資源規劃系統廠(chǎng)商之間相對普通化：從MPM中輸出可被ERP系統讀取的數據是簡(jiǎn)單可行的。此外，人們可以想象使用MPM的數據作為其他領(lǐng)域的輸入，例如，生產(chǎn)活動(dòng)中的符合人體工程學(xué)的建模。

請注意，術(shù)語(yǔ)物料需求規劃 (MRP) 及其外延詞制造資源規劃 (MRP II) 有時(shí)仍用于描述企業(yè)資源規劃下的一些具體活動(dòng)。

最后企業(yè)資源規劃系統可計算出推動(dòng)運營(yíng)所需的工作訂單和組件采購訂單。作為題外話(huà)，步驟1開(kāi)發(fā)的豐富線(xiàn)束設計數據可作其它用途，推動(dòng)線(xiàn)加工機等生產(chǎn)設備以及自動(dòng)測試臺，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化整體工作流。

這一描述對線(xiàn)束設計自動(dòng)分解分析（目的是制訂物料結構清單）可如何完成進(jìn)行了解釋。但盡管確實(shí)可使用大量的自動(dòng)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(wú)法使用；可能會(huì )發(fā)現工藝安全問(wèn)題；或可能會(huì )實(shí)現最佳制造模式能力。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(guò)自動(dòng)生成的制造模式。也應可能保持并重新應用這樣的“跳過(guò)”，從而不丟失任何增值工作。

知識產(chǎn)權；內部應用與商用現貨軟件的對比

這又引發(fā)了知識產(chǎn)權的獲取和保護問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題很關(guān)鍵，因為工廠(chǎng)的生產(chǎn)能力（如定制設備）和流程邏輯是線(xiàn)束制造商競爭力的核心保障?，F代線(xiàn)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(dòng)分解邏輯的規則是依據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(zhuān)用于線(xiàn)束制造。將這些規則結合起來(lái)，形成了用于線(xiàn)束設計分析的全面的規則集。必須指出的是，這些規則是線(xiàn)束制造商的專(zhuān)有財產(chǎn)。通常由一名授權的“規則管理人”來(lái)建立這類(lèi)規則。一旦建立，只需要適當的維護即可，例如新工廠(chǎng)的建立或加工能力的改進(jìn)都可以運用這些規則。

需要注意的是，這一范例改變了至少部分制造工程/生產(chǎn)規劃人員的工作職能。有些人，通常是技術(shù)最精湛的，從專(zhuān)注于單一的線(xiàn)束工作轉為利用自身專(zhuān)長(cháng)來(lái)創(chuàng )建規則集以應用到多個(gè)線(xiàn)束。實(shí)際上，他們要充分利用這種專(zhuān)業(yè)知識來(lái)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(gè)可擴展、可定制、以規則為基礎的框架。因為工廠(chǎng)的說(shuō)明和規則是靈活且專(zhuān)有的，可以用來(lái)擴展或定制核心 MPM 軟件。核心軟件可以提供用戶(hù)界面、推理機制、數據訪(fǎng)問(wèn)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貨 (COTS) 軟件與開(kāi)發(fā)內部應用進(jìn)行對比分析。

當然，人們傾向于開(kāi)發(fā)內部應用，這類(lèi)應用會(huì )對商業(yè)敏感的業(yè)務(wù)領(lǐng)域直接或通過(guò)付費轉包商產(chǎn)生影響。因此，內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(shí)，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(kāi)發(fā)和維護費用，用戶(hù)規模更大，同時(shí)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(wù)上：對線(xiàn)束行業(yè)來(lái)說(shuō)，軟件開(kāi)發(fā)并非核心業(yè)務(wù)。

從印刷電路板設計到平面藝術(shù)等不同行業(yè)已經(jīng)對這些問(wèn)題展開(kāi)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(gè)行業(yè)的效率得到提升。

高效的線(xiàn)束 MPM 軟件的優(yōu)點(diǎn)

乍看之下，高效的線(xiàn)束 MPM 軟件的主要優(yōu)點(diǎn)似乎是為制造工程師和生產(chǎn)計劃員節省了時(shí)間和成本。這項艱巨的任務(wù)在很大程度上實(shí)現自動(dòng)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(wù)。

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

-根據捕捉到的 IP 進(jìn)行系統化的線(xiàn)束設計建模（視生產(chǎn)能力而定），而不是依靠多名專(zhuān)業(yè)水平參差不齊的人員，降低制造成本。有關(guān)生產(chǎn)什么、在哪里生產(chǎn)、如何生產(chǎn)的問(wèn)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(shí)現規模經(jīng)濟，避免重復浪費。

-避免數據重復錄入，縮短糾錯和驗證時(shí)間。確保從線(xiàn)束設計環(huán)境到制造過(guò)程中的數字連續性。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。

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

-系統化捕捉數據，為基于愿景的制造業(yè)務(wù)做出的投資決策提供支持。

-提高企業(yè)的預見(jiàn)性。例如，在報價(jià)階段的預見(jiàn)性，這可以通過(guò)系統化的制造能力的建模來(lái)獲得。

所有這些優(yōu)點(diǎn)為購買(mǎi)和部署現代化 MPM 技術(shù)的線(xiàn)束制造商帶來(lái)了豐厚的投資回報，以捍衛其在這個(gè)競爭激烈的行業(yè)中的地位。

結論

線(xiàn)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(zhù)至關(guān)重要的作用。成本削減壓力始終不減，而隨著(zhù)行業(yè)日趨全球化，大規模定制時(shí)代全面到來(lái)，所面臨的挑戰將會(huì )越來(lái)越多。到目前為止，商業(yè)軟件廠(chǎng)商尚未能很好地滿(mǎn)足線(xiàn)束制造工程師和生產(chǎn)計劃員的需要。驅動(dòng) ERP 系統所需的數據為手動(dòng)創(chuàng )建，或通過(guò)維護代價(jià)高昂的內部應用創(chuàng )建，容易形成定式并導致公司無(wú)法集中精力于主營(yíng)業(yè)務(wù)。

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

明導的 Capital Harness MPM 是一款專(zhuān)為線(xiàn)束制造業(yè)開(kāi)發(fā)的 COTS 軟件產(chǎn)品（見(jiàn)圖4）。它擁有上述所有特點(diǎn)。