1?引言

線束是汽車等現(xiàn)代交通工具非常重要的組成部件， 是連接汽車各個電器零部件的重要載體， 車輛電力分配和信號傳輸?shù)纳窠?jīng)系統(tǒng)。隨著汽車和電子工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步， 人們對汽車的安全性、 操控性、 舒適性、 娛樂性等方面的期望越來越高， 特別是近些年來新能源汽車勢力的加入， 大大促進(jìn)汽車工業(yè)朝著電控化、 舒適化、 智能化、 自動化方向迅速發(fā)展。

隨著大量的電子電控產(chǎn)品應(yīng)用在汽車上， 線束連接越來越復(fù)雜， 回路數(shù)量急劇增加， 線束在汽車成本占比不斷上升， 在某些車型中成本甚至僅次于發(fā)動機(jī)和變速箱等重要部件。整車線束物料數(shù)量上萬項， 制造工藝繁瑣， 成本核算工作量大， 但仍有依據(jù)和規(guī)律可循。而線束工裝模具動輒需要成百上千萬的投資， 若采購方缺乏評估其數(shù)量與真實成本的能力， 難以評估供應(yīng)商報價信息的合理性， 在價格談判和定價決策時缺乏有效的評估依據(jù)， 進(jìn)而可能會給公司帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。本文將基于線束制造工藝和物料清單， 對工裝模具的成本分析展開討論， 并給出了成本控制的建議。

2?汽車線束的分類

圖1是乘用車的整車線束實車模擬圖， 圖中每根線束都是由多根導(dǎo)電線捆綁成束， 故稱線束， 是實現(xiàn)汽車信號傳輸與電力分配的系統(tǒng)組合。汽車線束主要由以下部分組成：①導(dǎo)電線 （線束的主材， 是傳輸數(shù)據(jù)信號和電力動力的導(dǎo)體， 根據(jù)不同要求采用不同的顏色、 線徑、 線種） ；②金屬端子 （線束和電器之間金屬連接件， 壓接在導(dǎo)電線的兩端， 傳輸電流或信號， 具備快速插拔功能， 一般基材為銅， 表面鍍金、 鋅、 銀等） ；③塑膠連接器 （固定端子的塑料成型件， 保持端子在正確位置接觸導(dǎo)通及相互間的絕緣作用） ；④定位扎帶/卡釘 （將線束固定在車身正確的位置） ；⑤護(hù)套 （保護(hù)線束， 防止線束磨損、 斷裂） ；⑥膠帶 （將多根導(dǎo)電線捆綁束縛成形， 并保護(hù)線束） ；⑦橡膠圈 （防止線束在穿過鈑金件的孔時被劃傷割斷） 以及其他零部件， 是汽車信號傳輸?shù)妮d體。

圖1 整車線束實車模擬圖

圖2所示為汽車線束分布的簡要示意圖， 分別以所處汽車區(qū)域的零部件為分類家族。按結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜程度可以分為主線束和小線束。主線束結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由很多物料組成， 一根主線上存在很多分支， 并且有裝配方向要求， 主要是指發(fā)動機(jī)艙線束、 儀表板線束、車身線束等。小線束結(jié)構(gòu)簡單， 分支線較少或根本就沒有， 如空調(diào)線束、 座椅線束、 門板線束、 保險杠線束、頂棚線束、 行李箱線束等。

圖2 汽車線束分布示意圖

3?線束的制造工藝及工裝模具的種類

線束的主要成本是原材料成本和制造費用， 以及工裝模具費用。原材料成本可以根據(jù)線束物料清單，各項費用逐項核算累加。線束裝配制造是勞動高度密集型， 整車線束的物料數(shù)量繁多， 導(dǎo)致其制造工藝復(fù)雜繁瑣， 機(jī)械化和自動化的程度相對較低， 雖然個別單工序可以實現(xiàn)自動化或半自動化生產(chǎn)， 但整體工藝很難實現(xiàn)自動化制造， 主要還是依賴工人手工作業(yè)完成， 如果管理不到位， 現(xiàn)場很容易發(fā)生混料錯裝漏裝現(xiàn)象， 導(dǎo)致整套線束報廢或返工。

圖3是線束的簡要制造工藝流程， 依據(jù)線束2D圖紙合理設(shè)計制造工藝， 主要包括開線、 端子壓接、 線束裝配、 導(dǎo)通測試等幾大工藝。線束復(fù)雜程度不同， 裝配線和制造工藝是不一樣的， 并且線束在裝配制造中會不斷調(diào)整優(yōu)化工藝， 成本在較小的范圍內(nèi)動態(tài)變化， 相比于總成本波動值很小， 完全按照制造工藝核算成本是非常繁瑣耗時并且要不斷更新， 意義不大。行業(yè)的通常作法是核算出原材料的成本， 參照一定的比例反算線束制造成本和總成本；這個比例值依據(jù)線束廠除原材料之外的耗費和線束產(chǎn)出量， 折算出每套線束非原材料的消耗成本。

圖3 線束簡要制造工藝流程圖

開線是線束生產(chǎn)的第一步工藝：將各類整卷的導(dǎo)電線按長度要求切斷， 并將導(dǎo)線兩端頭的絕緣皮按技術(shù)規(guī)范剝掉露出金屬導(dǎo)線， 開線工藝常用設(shè)備為送線器、 剪剝機(jī)等通用類設(shè)備。護(hù)管、 護(hù)套類零件有兩種供貨方式：整卷購買， 在廠內(nèi)按所需長度進(jìn)行裁切， 裁切機(jī)按通用設(shè)備折舊費計算；定長購買， 按外購件核算費用， 無需重復(fù)計算裁切制造費用。

開線之后是端子壓接：將導(dǎo)電線與金屬端子壓接在一起， 確保導(dǎo)通與壓接力， 方便后續(xù)快速插接裝配進(jìn)塑膠連接器內(nèi)。有些導(dǎo)線有特殊護(hù)套要求， 應(yīng)先穿護(hù)套再壓接端子， 工序顛倒將無法裝配；有些端子有防水防滲漏要求， 應(yīng)將導(dǎo)線先穿上密封圈再與端子壓接在一起。壓接端子所使用的送線機(jī)和壓接機(jī)屬于通用設(shè)備， 端子壓接模具是根據(jù)不同的端子專門設(shè)計制造的， 屬于專用模具。

第三步工藝是絞線：各種線束有不同的功能， 有些導(dǎo)線有屏蔽性要求， 需進(jìn)行雙股絞合處理， 絞線機(jī)按通用設(shè)備折舊計算制造費用。

線束原材料準(zhǔn)備妥當(dāng)以后， 接下來是將一根根導(dǎo)線按照裝車要求進(jìn)行纏繞束縛捆扎成線束狀態(tài)。工裝板作為線束裝配作業(yè)工具， 是一本立體直觀的作業(yè)指導(dǎo)書， 表面有走線排版布局和裝配零件圖示信息，確保員工在眾多類似相像的零件中不會裝錯裝漏。線束工裝板有流水線和單板兩種形式。

主線束裝配物料太多， 裝配周期長， 采用多塊主板組成流水線形式同時裝配。為了平衡主板生產(chǎn)制造節(jié)拍， 有些分支線束需提前預(yù)裝配。分支線預(yù)裝配和小線束裝配工藝簡單、 生產(chǎn)周期短， 工裝板為單板形式。有時為了降低成本， 節(jié)約工廠排布空間， 會在同一工位采用雙面板回轉(zhuǎn)、 翻轉(zhuǎn)來生產(chǎn)不同線束， 或一塊工裝板的正背面分別裝配不同的線束。工裝板是根據(jù)不同車型、不同線束而專門定制， 屬于專用工裝。

一些特殊功能的小線束， 技術(shù)要求采用同款同色導(dǎo)線， 手工裝配效率非常低， 并且很容易插錯連接器端口， 且此類線束要求一次性裝配成功， 裝錯不能返工只能報廢。采用誘導(dǎo)臺裝配插接此類線束可以大大提高準(zhǔn)確性和生產(chǎn)效率。首先將線束兩端連接器插在誘導(dǎo)臺對應(yīng)位置， 將所有導(dǎo)線插入非誘導(dǎo)端連接器。誘導(dǎo)裝配時， 隨機(jī)拿起一根導(dǎo)線， 插入誘導(dǎo)端連接器前先觸碰一下臺面測試柱， 誘導(dǎo)臺檢測出導(dǎo)線對應(yīng)的連接器端口， 給予亮燈顯示， 將導(dǎo)線端子按提示插入正確的連接器端口， 防止導(dǎo)線兩端對應(yīng)的連接器信號串口或錯口。誘導(dǎo)臺是根據(jù)導(dǎo)線和連接器專門定制， 屬于專用工裝設(shè)備。

小線束上卡釘數(shù)量少， 可以工人手工裝配檢查。但主線束上有數(shù)量龐大的定位扎帶和卡釘， 且有定位、 定向、 定型號要求， 為了防止漏裝錯裝誤裝， 通常采用專用的卡釘臺進(jìn)行裝配和檢測， 只有線束上所有對應(yīng)位置的卡釘安裝正確， 并通過卡釘臺的所有檢測才算完成。不同車型不同線束的卡釘和扎帶的數(shù)量和位置不同， 卡釘臺屬于專用工裝設(shè)備。

線束全部裝配完成以后， 裝箱入庫之前， 需檢測其所有導(dǎo)線回路是否正確， 電信號導(dǎo)通是否正常， 防止不合格品被錯誤的裝上汽車造成巨大的損失。發(fā)動機(jī)艙、 儀表、 車身等主線束有成百上千條回路， 在批產(chǎn)前會經(jīng)常更改優(yōu)化設(shè)計， 樣品階段可采用傳統(tǒng)的萬用表點對點測試線束回路的導(dǎo)通與阻抗等電性能， 這種方法無需額外投資節(jié)省成本， 但用人工檢測費時費力， 且容易錯檢、 漏檢。

批產(chǎn)后， 為了提升生產(chǎn)效率并確保準(zhǔn)確性， 主線束須采用專用電測臺進(jìn)行線束導(dǎo)通測試。目前主流線束廠基本采用氣動式導(dǎo)通電測臺檢測線束， 其優(yōu)點是設(shè)計與制作工藝簡便， 使用維護(hù)及更改容易。整條線束的所有接插點在電測臺上都有對應(yīng)的檢測點， 線束插上電測臺， 測試立即啟動并迅速獲得測試結(jié)果， 高效完成線束的電性能測試。小線束回路少， 可采用萬用表點對點檢測， 手工測試方便快捷， 無需投入專用電測臺， 減少投資成本。電測臺是根據(jù)線束定制， 屬于專用工裝設(shè)備。

線束電檢合格后， 質(zhì)量人員檢查外觀， 合格后入庫待發(fā)貨。

4?線束工裝模具的成本分析方法

線束的制造會使用到很多設(shè)備和工裝模具， 通用類設(shè)備和工裝是將成本折舊進(jìn)制造費用中。專用設(shè)備和工裝模具應(yīng)作為固定資產(chǎn)投資， 核算其成本。通過制造工藝的介紹， 應(yīng)視作固定資產(chǎn)的線束工裝模具有：①端子壓接模具；②工裝板；③誘導(dǎo)臺、 卡釘臺、 電測臺。整車線束的固定資產(chǎn)投資成本與線束的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性密切相關(guān)。

4.1 端子壓接模具

線束端子壓接模具如圖4所示， 屬于典型的精密模具， 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)， 成本近似。端子模的外形尺寸為標(biāo)準(zhǔn)的200×150×100mm， 不同端子模的區(qū)別在于壓接刀口不同， 根據(jù)端子模成本=材料費+加工費+其他費用，挑選部分端子模拆分成本明細(xì)， 核算出端子模成本均價在幾千元左右。

圖4 端子模具實物圖

對整車線束項目來說， 端子模具投資成本除了知道單價， 更需理清整車線束到底需要多少副端子模。一輛汽車的線束會用到數(shù)千個端子， 但很多是同款端子， 采用Excel透視表功能， 從物料清單中導(dǎo)出， 如表1所示端子信息清單。假定不同端子之間差異較大， 每種規(guī)格的端子都需要一副全新端子模， 統(tǒng)計出端子規(guī)格型號數(shù)量， 就是端子模具的數(shù)量。同型號端子， 對應(yīng)不同壓接工藝要求的導(dǎo)線， 端子模的壓接刀口不能共用， 因此每增加一種導(dǎo)線， 應(yīng)新增一套壓接刀口零件， 費用約為整套端子模的10%~20%。

假定端子模成本為7,000元， 一套刀口費用為整副模具 20%=1,400 元， 根據(jù)表 1 得到：端子模數(shù)量 5套， 新增導(dǎo)線對應(yīng)刀口5套；因此， 端子?？偝杀?端子模成本×數(shù)量+刀口費用×新制刀口數(shù)量=7,000×5+1,400×5=42,000元。

實際上由于整車線束的端子模數(shù)量多， 投資費用大。如果項目時間允許， 為了加強(qiáng)控制端子模投資成本， 可以進(jìn)一步采取以下措施：①根據(jù)清單， 分析端子工程圖紙， 不同規(guī)格端子的差異點在哪里， 分析完全共用端子模的可行性， 或通過新制刀口共用模具；②分析導(dǎo)線的規(guī)格差異點， 是否一定需要新制端子壓接模具刀口。通過這兩點的加深分析， 可以有效減少非必要的端子模具數(shù)量， 從而降低投資成本。

4.2 工裝板

工裝板是線束裝配的主要工具， 3大主線束采用流水板形式裝配， 小線束和主線束預(yù)裝配采用單板形式。如圖5所示， 線束工裝板主要是由木材基板和各種治具組成。治具分為兩類， 一類是各種固定叉桿，引導(dǎo)固定導(dǎo)線走向及限位作用；另一類是各種固定保持夾具， 與線束上的連接器配對， 定位保護(hù)固定連接器?；逵蓸?biāo)準(zhǔn)板裁切拼接而成， 標(biāo)準(zhǔn)板尺寸是1,200×2,400mm。

圖5 線束工裝板

考慮到人機(jī)工程學(xué)和充分利用標(biāo)準(zhǔn)板尺寸規(guī)格，主線束的流水板寬度為1,200mm；依據(jù)2D圖紙上線束長度和排樣， 設(shè)計分析定義流水板長度， 沿標(biāo)準(zhǔn)板長度方向裁切或拼接；單板一般尺寸比較小， 直接從標(biāo)準(zhǔn)板套裁切而得到。因此每塊工裝板基板的成本與其面積有關(guān)， 單位面積基價 P A =標(biāo)準(zhǔn)板價格/ （1.2×2.4） 。各類叉桿在細(xì)節(jié)上有少許差異， 但總體結(jié)構(gòu)類似， 單價近似， 近乎標(biāo)準(zhǔn)品， 可直接從市場競標(biāo)獲取最優(yōu)的均值單價PC及服務(wù)。

叉桿的使用量需結(jié)合物料清單和2D圖紙進(jìn)行分析計算， 統(tǒng)計叉桿數(shù)量的依據(jù)：①固定各類小型連接器；②各線束岔開的分支點；③各分支線束單位長度距離上 （如 10cm） 設(shè)置一個叉桿。因此叉桿數(shù)量=小型連接器數(shù)量+線束分支點數(shù)量+線束總長/叉桿間距。保持夾具屬于半標(biāo)準(zhǔn)件， 底部安插部分與叉桿一樣， 采用金屬桿與木材基板連接固定；頭部為仿形塊， 采用POM或PTFE塑料制造， 根據(jù)對應(yīng)連接器的形狀配對仿形加工而成， 并帶自鎖固定結(jié)構(gòu)。因此保持夾具的成本主要是頭部仿形塊的設(shè)計加工費用， 取市場平均定制費用， 再加上底部金屬桿的費用。取各類保持夾具的費用均值作為單件成本， 數(shù)量就是線束上對應(yīng)的大型連接器的數(shù)量。

線束是按家族系列分類分開裝配制造， 工裝板需根據(jù)實際情況核算數(shù)量和成本。如三大主線束家族，通常采取的是10塊相同的工裝板組成流水線裝配， 核算出每塊流水板的價格， 總成本應(yīng)乘以板的數(shù)量。如表2所示， 線束工裝板的材料費用=木材基板成本+叉桿成本+保持夾具成本=1.2×4.0×P A +80×P C +30×P B ；考慮到還有設(shè)計組裝以及輔材的費用， 材料費用乘以一定的系數(shù)作為一塊工裝板的總成本。主線束流水板成本一般單價幾萬元；小線束單板和主線預(yù)裝版比較便宜， 一般單價幾百元至1~2千元。

控制工裝板的投資成本， 可從以下三點采取措施：①同一位置的連接器， 考慮共用叉桿， 減少叉桿的數(shù)量；②叉桿間距適當(dāng)加大， 減少叉桿數(shù)量；③優(yōu)化線束裝配的排布設(shè)計， 減小工裝板的尺寸。

4.3 誘導(dǎo)臺、 卡釘臺與電測臺

誘導(dǎo)臺、 卡釘臺與電測臺結(jié)構(gòu)組成邏輯一樣， 按設(shè)計方案從市場采購標(biāo)準(zhǔn)品或半標(biāo)準(zhǔn)品再依需求簡單裁剪， 組裝成具備特定設(shè)計功能的專用設(shè)備， 核心技術(shù)在設(shè)計裝配調(diào)試， 主要成本是外購原材料， 成本核算邏輯相同。下面以電測臺為例介紹此類專用工裝設(shè)備的成本組成與核算。圖6所示為線束市場主流的氣動式導(dǎo)通電測臺的實物照片。

圖6 線束氣動式導(dǎo)通電測臺

電測臺成本=材料成本+裝配成本+設(shè)計成本， 電測臺主要成本是材料， 設(shè)計、 裝配成本可按工時核算人工成本， 通常不超過總成本的20%， 或算出材料成本按比例反推總成本。電測臺的材料成本按計算邏輯不同， 分為3類， 如表3所示。

（1） 臺架是由框架、 臺面模塊、 外側(cè)擋板以及螺釘、 腳輪等輔助零件組成?？蚣苁怯蓸?biāo)準(zhǔn)型的鋁擠出型材搭建而成， 按長度購買， 每段按設(shè)計規(guī)格裁切拼接而成， 根據(jù)電測臺外形尺寸及結(jié)構(gòu)計算出整套臺架所需型材總長， 乘以市場單價， 即可得到型材耗用成本。臺面模塊為標(biāo)準(zhǔn)品， 每塊長寬尺寸100×100mm，電測臺的長除以100得到模塊的列數(shù)， 寬除以100得到模塊的行數(shù)， 行列相乘得到模塊的總數(shù)量， 乘以單價就是模塊的總價。

擋板是指安裝在臺架四周和底部的板， 底板起支撐固定電器電控件作用， 四側(cè)擋板是為了保護(hù)內(nèi)部電器， 防塵防灰， 以及臺架整潔美觀，根據(jù)臺架的尺寸可以計算出擋板的耗用面積， 以單位面積價格為基準(zhǔn)計算成本。螺釘、 腳輪等輔助零件價值低， 數(shù)量多， 占電測臺總成本的比例低到可以忽略不計。由此可以得出臺架的成本與外形尺寸成正比。根據(jù)技術(shù)信息知道主線束的長度、 形狀以及分支數(shù)量， 分析計算臺架的長寬尺寸， 目前主線束的電測臺長度一般在4~6m， 寬度一般在1.2m左右；基于人機(jī)工程學(xué)， 測試操作臺面高度在800~900mm左右， 懸掛操作手冊、 看板、 顯示器的總高在2m左右。

（2） 電測臺的核心部分是電子電控部分， 包括電源、 工控機(jī)、 顯示器、 標(biāo)簽打印機(jī)、 線纜、 IO模塊、 掃描槍等， 這些是市場標(biāo)準(zhǔn)品。價格因品牌、 型號、 獲取渠道的不同而有差異， 同時IO模塊在選型時， 應(yīng)根據(jù)目前計算出的端口數(shù)量增加20%的冗余， 預(yù)留后續(xù)改進(jìn)的空間。選型定稿后， 對照物料清單， 市場競價并逐項累加成本， 電控部分的費用基本是定值。

（3） 檢測口安裝在電測臺操作臺面， 每塊大小與臺面模塊相同， 整個臺面就如拼圖一樣方便維護(hù)更改。檢測口連接被測線束與電控器件， 每個檢測口對應(yīng)線束上一個連接器， 主要功能：①方便插入連接器以及防錯；②檢測連接器上各零部件的在位狀況；③測試線束電氣連接狀況；④自動完成測試以及顯示結(jié)果。一套完整的線束連接器檢測口機(jī)構(gòu)包括：接插塊、 測試探針、 自動鎖定裝置、 自動退出系統(tǒng)、 測試指示燈、 在位檢測傳感器等組成。

工作順序是：線束連接器插入對應(yīng)的接插塊， 鎖緊塊自動扣緊連接器防止脫落， 測試探針在彈簧壓力下緊密接觸線束端子， 導(dǎo)通線束電路開始測試電性能， 各類傳感器檢測零件在位情況， 測試通過則綠色指示燈亮起， 高壓氣體驅(qū)動氣缸推動鎖緊塊， 解除對連接器的鎖定， 彈簧推針復(fù)位， 從檢測口中自動頂出連接器， 避免手工拔線造成對已檢測合格線束的損傷；若測試不通過， 則紅燈亮起， 氣缸不工作， 工人手工復(fù)位鎖緊塊， 取出連接器進(jìn)行標(biāo)記復(fù)查。根據(jù)檢測口的結(jié)構(gòu)組成， 分析計算檢測口的平均成本約為幾千元， 再根據(jù)線束連接器的數(shù)量， 即可算出一臺電測臺檢測口的總成本。

綜合以上3部分的材料成本， 加上設(shè)計裝配調(diào)試成本， 一臺電測臺的成本約為幾十萬元。

對于電測臺， 成本優(yōu)化的空間很大：①選用性價比高的型材、 電控器件， 滿足功能需求就好， 不用市場最貴的產(chǎn)品；②監(jiān)控市場價格變化， 及時更新成本數(shù)據(jù)庫， 特別是電控器件， 性能提升和價格下降的頻率很快， 需及時更新這些信息；③盡可能提升檢測口的標(biāo)準(zhǔn)化率， 降低非標(biāo)費用。

5?結(jié)束語

汽車行業(yè)的競爭日趨激烈， 整個供應(yīng)鏈都在深挖成本控制。本文介紹了汽車線束制造中常見的幾類工裝模具的構(gòu)成特點， 以及成本分析與控制。商務(wù)談判中能有理有據(jù)的說清楚成本構(gòu)成， 對汽車廠和線束供應(yīng)商都有積極意義。本文論述的方法， 可供行業(yè)內(nèi)相關(guān)人士參考。

作者：嚴(yán)智勇（奇瑞捷豹路虎汽車有限公司?）