王 亮

（季華科技有限公司，廣東 佛山 528000）

1 引言

線束因?qū)⑷舾蓪Ь€包扎成束而得其名。汽車線束在汽車電氣系統(tǒng)中扮演能量輸送（動力線）和信號傳遞（信號線）的作用，是整車的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。隨著IT 技術(shù)的發(fā)展，汽車上傳感器數(shù)量和電氣化功能不斷增加，線束的需求量也越多。而且車型越高端，電氣功能越復雜，線束的需求也越大。據(jù)《線束中國》發(fā)布的2018 年中國汽車線束行業(yè)研究報告，2018 年中國汽車線束的市場規(guī)模達到819 億人民幣。汽車線束按其功能和位置可分為發(fā)動機線束、儀表板線束、地板線束、機艙線束、車門線束、后背門線束等，總導線長度可達到1500m～2000m[1]。在傳統(tǒng)汽車電子領(lǐng)域，單車線束平均總值約為2000 元/套，高端車型則價格更高。

線束生產(chǎn)工藝包括前段導線加工和后段預裝總裝兩部分。前段導線加工包括送線、裁線、剝皮、壓端子、套號碼管、穿防水栓等工藝，后段工藝包括穿護套、導線插植、電測試、纏膠帶等工藝。目前市面上前段導線加工已有相對比較成熟的單機設(shè)備，如剝皮機、端子機等，但這些設(shè)備相互間沒有互聯(lián)互通，屬于孤島式生產(chǎn)。由于線束所涉及的導線、端子、連接器的種類非常多、形狀各異、工序復雜且由于導線較軟而難以定位等問題，機器人和智能化設(shè)備難以導入產(chǎn)線，導致后段的預裝總裝工藝基本是全部靠人工來解決。因此，線束加工企業(yè)是典型的勞動密集型企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，汽車線束企業(yè)的直接成本構(gòu)成中，勞動力成本約占15%～20%。但是，隨著勞動力成本的不斷增加，線束加工企業(yè)必將由勞動密集型朝著技術(shù)密集型的方向發(fā)展。當前，對于如何實現(xiàn)汽車線束的全流程、全自動的集成制造，有部分高校和企業(yè)正在進行相關(guān)的研究，如上海應(yīng)用技術(shù)大學做了全自動線束裁剪插植設(shè)備的研究并開發(fā)了實驗樣機[2]，華南理工大學也做了線束裝配自動化方面的研究[3]，上述研究距離工業(yè)界的普遍使用還有較大差距。昆山滬光聯(lián)合瑞士Komax 設(shè)備供應(yīng)商進行定制化開發(fā)，將開線、剝頭、穿防水栓、壓接、插位共計5 個工序集成，使生產(chǎn)效率提升了40%，但這個方案并未形成流水線生產(chǎn)。本文即是對自動化流水線的市場需求和開發(fā)目標進行分析。

2 自動化流水線開發(fā)目標分析

線束自動化流水生產(chǎn)線應(yīng)實現(xiàn)開線、壓接、預裝、總裝、電測過程的自動化生產(chǎn)。由于線束加工后段的包扎、搭焊等工藝行業(yè)普遍認識當前難以全自動生產(chǎn)，因此這里所述的自動化流水生產(chǎn)線實際仍為半自動生產(chǎn)線，主要解決開線、壓接、預裝、插植、電測等環(huán)節(jié)的自動化流水線生產(chǎn)。集成產(chǎn)品開發(fā)（Integrated product development，簡稱IPD）是一套先進且卓有成效的產(chǎn)品開發(fā)模式、理念和方法，以市場需求為導向、以投資成功為目的是其核心思想之一。本文即試圖參照集成產(chǎn)品開發(fā)理念，基于當前行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，以市場需求為導向、以投資成功為目的對線束自動化流水生產(chǎn)線的開發(fā)目標進行分析。為了分析方便，本文預設(shè)自動化流水線的總體目標為設(shè)計年產(chǎn)能10 萬件。

2.1 投資回報分析

汽車線束分為主線束和小線束兩種。主線束過于復雜，實現(xiàn)自動化流水線生產(chǎn)其成本過高，因此主要考慮小線束的自動化流水線生產(chǎn)。如下表1 所示，表中回報率是指剔除了產(chǎn)線成本后的利潤率，根據(jù)昆山滬光2019 年度的毛利率和凈利率兩者取中間值。假設(shè)整個自動化產(chǎn)線的產(chǎn)能利用率可達到75%，線束產(chǎn)品單價300 元，則自動化產(chǎn)線的年產(chǎn)值可達到2250 萬元，年回報達到256 萬元。當前企業(yè)比較能接受的投資回收期為3 年～6 年，考慮保持相應(yīng)的競爭優(yōu)勢，這里設(shè)定投資回收期為4 年，由此可計算出自動化流水線的成本應(yīng)不超過1024 萬。改進的方向可朝著提高產(chǎn)能利用率和生產(chǎn)更高單價產(chǎn)品的方向考慮。

表1 投資回報分析

因此，得出開發(fā)目標一：產(chǎn)線成本應(yīng)控制在1024 萬以內(nèi)。

2.2 競爭力分析

競爭力分析是指對線束自動化生產(chǎn)和手工生產(chǎn)兩種方式進行對比，從機器換人的角度來評估自動化產(chǎn)線要具備相對優(yōu)勢所應(yīng)達的條件。通過分析，2.1 節(jié)所述的年產(chǎn)值2250 萬元，如果采用當前的手工單機孤島式生產(chǎn)的方式，其投入設(shè)備成本約為597 萬元。

表2 手工生產(chǎn)所需投入設(shè)備估算

由此可知自動化流水線相對于手工生產(chǎn)模式，其投資增量為427 萬（1024 萬-597 萬）。當前社會用工綜合人力成本約為7.2 萬元/年（6000 元/月，包含五險一金、相關(guān)福利等）。當前企業(yè)對于機器換人項目比較能接受的投資回收期為2年，因此，自動化流水線需減少人工30 人/年（427/7.2/2≈30）。

上文已分析，勞動力成本占線束生產(chǎn)成本的15%～20%，取中間值17.5%進行估算可知，為實現(xiàn)2250 萬元的年產(chǎn)值，手工生產(chǎn)方式所需工人數(shù)量為55 人/年，如表3 所示。由此可計算，自動化流水線所需工人數(shù)量應(yīng)控制在12.5 人/班以內(nèi)（考慮每天兩班工作制，（55-30）/2=12.5）。

表3 手工生產(chǎn)所需人工估算

因此，得出開發(fā)目標二：產(chǎn)線工人數(shù)量應(yīng)控制在12.5 人/班以內(nèi)。

2.3 柔性兼容分析

如2.1 節(jié)所述，為了提高年回報率，可朝著提高產(chǎn)能利用率和生產(chǎn)更高單價產(chǎn)品的方向考慮。誠然，這兩者均需要產(chǎn)線能兼容生產(chǎn)多款線束。不同線束之間的主要差別是導線、端子、連接器、防水栓等物料的型號和數(shù)量不同，上述物料的型號可以在生產(chǎn)切換時進行調(diào)整，而產(chǎn)線同時兼容上述物料的規(guī)格數(shù)量則決定了產(chǎn)線的制造能力。在設(shè)計時具體應(yīng)兼容多少種規(guī)格不能盲目設(shè)定，應(yīng)該以市場需求為導向來分析，這里可以通過分析整車所有小線束所包含的導線、端子、連接器、防水栓、盲堵種類來確定。如下表4 所示為某款車型各類小線束所包含的物料。所需導線、端子、連接器、防水栓、盲堵種類最大數(shù)量分別為36、14、10、2、3。雖然不同車型其小線束所包含的物料種類有差異，但整體差別大多。

表4 某車型各線束物料種類

因此，得出開發(fā)目標三：產(chǎn)線最大應(yīng)能同時兼容36 種導線、14 種端子、10 種連接器、2 種防水栓。

2.4 節(jié)拍分析

產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍與產(chǎn)能直接相關(guān)，根據(jù)10 萬件的設(shè)計產(chǎn)能可以計算出節(jié)拍。

因此，得出開發(fā)目標四：產(chǎn)線的節(jié)拍應(yīng)控制在172.8 秒以內(nèi)。進一步可以對插植工序的節(jié)拍及工位數(shù)量進行分析，如某車型PACK 低壓線束有120 根導線，則每根導線的插植時間應(yīng)控制在172.8/120=1.44 秒以內(nèi)，否則應(yīng)增加插植工位數(shù)量來延長插植節(jié)拍。

3 總結(jié)

本文首先介紹了汽車線束及線束生產(chǎn)的行業(yè)現(xiàn)狀，然后提出了一種以市場需求為導向、以投資成功為目的分析汽車線束自動化流水線的開發(fā)目標的方法，并分析確定了汽車線束自動化流水線開發(fā)時應(yīng)考慮的五個目標，即產(chǎn)能目標、成本目標、用工數(shù)量目標、物料兼容目標、產(chǎn)線節(jié)拍目標，給企業(yè)研發(fā)團隊進行產(chǎn)線設(shè)計開發(fā)時提供目標指引。按此目標設(shè)計則可保證產(chǎn)品在市場上的成功。當然，從手工方式向智能制造的升級，還可帶來企業(yè)品牌知名度和認可度的提升，進而提高企業(yè)的訂單獲取能力，這也是自動化流水線所帶來的無形價值。