防错技术在汽车线束设计与制造中应用研究

一、前言

无论是线束半成品检验还是线束成品线束下线检验和检测，都属于加工完成后的末端检验，探测手段相对有限，探测率相对较低。如果提高探测率，往往需要对检测设备加大投入，但探测效率有时并不能满足生产节拍的要求。探测到线束品质问题后，需要投入场地、人员和物料进行返修，在返修过程中，还有可能造成二次损伤。汽车线束的错装和漏装等品质缺陷，通过生产过程和末端检验品质控制，往往是基于品质风险点事后围堵的策略进行控制的，投入的资源多，并不能保证完全避免品质缺陷。如果在线束设计阶段考虑到线束生产制造和主机厂总装时可能出现的一些品质隐患，因此在产品设计阶段和生产过程中运用防错技术，将线束的品质隐患提前规避，投入少量的资源，将品质控制的时间点提前，效果也会相对明显，同时也能大幅降低线束的制造成本，提高线束生产效率和保证品质。

随着汽车技术的快速发展，汽车上的电子电器件、功能件的不断增加，连接各个电器件的线束也越来越复杂，线束的回路数和体积也在快速增长，随之而来的是线束的工艺设计、生产制造、过程检验及品质控制都带来很大的困难，不可避免地导致在线束制造的各个工序出现各种各样的人为制造错误，导致半成品线束或成品线束的批量返修返工，严重影响线束的制造效率和产品品质提升，造成工时和原材料的浪费。那么在线束制造过程中运用防错技术，通过工艺防错设计和工装防错设计成为避免线束制造错误出现的有效手段。本文总结归纳线束行业内的相关经验，从线束产品设计到线束制造工序，结合实际工作中的防错方法的应用进行阐述，与各位同行共同学习和探讨。

二、防错技术介绍与特征

防错技术就是指任何一种能够防止人为错误的发生，或是一眼就能让人发现错误的装置或设施。根据防错的效果，防错技术可分为如下3个等级：

①不制造缺陷的防错，即不可能制造出坏零件，可能损坏的零件数为零；

②不传递缺陷的防错，即不可能将坏零件传递到下一工位；③不接受缺陷的防错，即后续工位不接受坏零件。

防错技术的特征：

1，能够发现潜在的问题。防错技术本身就具备较强的预防性，其存在的意义之一就是能够及时发现潜在的问题，使得生产者能够有足够的时间对错误进行处理，防止错误生产带来的经济损失，可以说防错技术创立的主要逻辑之一便是发现问题，分析问题、解决问题、总结分析。

2，消除产品产生缺陷的影响因素。防错技术对产品的错误生产进行预防，能够减少相应的经济损失。但是倘若想从根本上避免错误的发生，就应该从根本上消除错误产生的原因。防错技术的应用刚好能够从源头上发现错误产生的原因，对这些不利因素进行最合理、恰当的处理，消除产品产生缺陷的影响因素。

三、 汽车线束产品设计中的防错设计与应用

无论是汽车线束产品设计还是制造的过程中，连接器的防错设计最好就是从源头开始考虑，从根本上解决问题，以便能够识别防错位置。特别是全服开发的汽车线束项目，在线束产品设计初期，一定要充分运用结构防错、部件防错、颜色防错、尺寸防错、对接防错及其它综合防错技术，确保汽车线束的生产制造和装车防错，实现汽车线束在主机厂装车盲装无差错、装入即正确，实现生产汽车线束制造过程中对产品的识别正确，图纸解读正确无歧义。

1）同汽车电器功能端连接的线束插接器选用带CPA的连接器，二次锁紧对插连接，避免因误碰或其它外因导致的电器功能偶发性失效；对插针较多、体积较大的电器端线束连接器，采用带手柄的连接器，确保连接器的插入平稳且锁紧可靠，能有效避免插针歪针和连接不良缺陷；对形状极度相似的连接器对插同一护壳的，两个连接器除选用不同的颜色外，还应增加限位槽，确保一次插入即正确。

图1  护套限位槽防错

 2）连接器的端子插入防错设计，连接器端子插孔应设计有限位槽，端子插入方向正确才能插入，插入后即能锁紧。复合连接器的孔位端子规格差异化显著，端子插入即正确。连接器的端子孔和探测孔差异化，端子禁止从探测孔中穿出。

图2 连接器的端子孔设计缺陷图

3）线束间的对插公母连接器的颜色要一致，优先选用带CPA功能的对插连接器。临近位置出线相同的连接器，除进行颜色差异、结构差异、公母连接器并用外，还应设计不同的分支长度进行防错设计或设计不同的护套出线方向。

图3  同分支位置连接器防错

4）车门线束在材料选取时，车门线束与车身线束对接连接器，其最好选用带卡锁机构的插接件，保证在车门频繁的开闭中，避免出现对接松脱现象。车门橡胶件应浮雕成型、烙印成型“L或R”进行左右区分。

 5）汽车线束的卡扣防错设计能有效防止装车布线方向或位置安装错误，主机厂通常在汽车钣金上设计不同尺寸、不同形状、不同方向、不同固定安装方式钣金孔或卡槽等，线束上的卡、扣、扎带的规格、也有明显的差异，能有效避免线束装车安装错误。

 6）部分顶棚线束分支靠胶带粘贴固定，应在线束上用蓝色胶带做粘贴位置标记，主机厂装车是按照标记位置对线束与顶棚客体粘贴固定，预防粘贴固定错误。

7）同一个护套内应设计无重色导线，若无法规避重色线，应采用不同线径。另一端共压连接的搭铁端子可以用同颜色同线径的导线。

8）如果一条线束的总长度大于1.30m，禁止在线束内添加光纤，光纤的选择极其保护的相关技术要求应考虑到使用区域的各种限制条件（温度、侵蚀性、弯曲半径），无论是否与仪表板线束相组合，光纤应遵守STE 9629787199的各项技术要求，光纤的弯曲半径平均不低于25 mm，必要时增加一些脉冲发生器。

汽车线束在产品设计初期就引入防错设计，能彻底规避掉线束装车、线束制造过程中的很多错误风险，也是线束设计防错的源头。汽车线束产品设计防错应用还有多种，抛砖引玉、共同探讨。

四、制造过程中的工艺防错与工装防错

   在汽车线束的制造工艺过程设计是为了避免或减少在生产过程中出现半成品制造错误、线束装配错误意见检测错误等，最大限度地减少半成品和成品线束的返工返修，提高线束的制造效率和品质，降低生产制造成本。

1、切线压接工序的防错设计与应用

切线压接工序是汽车线束制造中自动化程度最高的工序，国内绝大部分的线束工厂都采用自动化的切线压接设备进行操作，通常出现的制造错误是导线、端子、防水栓物料使用错误，导线长度错误，以及压接模具用错导致压接标准不正确，导致半成品返修或报废。

可运用线束HMES系统的工厂通常采用在切换不同看板时进行物料、模具条码扫码确认进行防错，扫码错误出现声音、图像报警，能有效防止物料的错误使用。

图4  HMES物料扫码确认

对于制造能力较低的工厂可通过首件产品检验时，由质检员对看板物料的二次检验进行控制，这种防错方法不能彻底杜绝错误的发生。导线用错的现象主要出现在员工疲劳作业或作业节奏较快的情况下出现，因此在编排导线缓存存储架位时必须将导线颜色、线径、线型相近的导线错开架位地址存放，避免操作工拿错导线，比如：将0.35FLRY-B红/兰线和0.35FLRY-B红/紫线；0.5AVSS黄线和0.5AVSS黄/白线等存放在不同的缓存架位上，架位上的物料标签醒目可有效识别。

图5  电线存放架位标识

切线压接捆扎完毕的半成品导线，整批贴错看板号标签，导致后工序用错半成品物料，原因是操作工将半成品导线标签批量打印后，切换生产看板后没有自检标签和重新打印标签，因此，在编制导线捆扎防护工艺卡时，注明看板标签作为检验内容，禁止批量打印半成品标签。

切线压接工序看板导线长度错误，原因是操作工在自动机ACM程序输入切线长度时操作错误，输入错误的数据造成，最根本的防错方法是运用MES系统和自动下线压接机ACM系统建立数据互通，加载看板后，看板工艺长度、左右剥头长度、压接参数数据自动通信给自动机ACM软件系统，无需人工干预。

图6   MES系统与设备ACM数据互通

2、合线压接（焊接）工序的防错设计与应用

合线压接（焊接）工序的自动化水平较低，该工序以人工作业为主导，包括手工穿栓、热缩管、闭口PVC管、绑线、单线手工压接端子、合线压接节点、超声波焊接节点等作业，同时也是出现制造错误较多的一个工序。通过合理的工艺防错设计和防错工装的应用，能够有效地防止生产制造错误的出现。

对颜色、大小、形状相似或接近的防水栓，通过工艺编排在不同的工位进行手工作业，或者采用机器穿防水栓操作；每种防水栓存储容器上带有物料号、描述、图片等醒目标识能有效识别。

每捆半成品导线标签的看板信息、导线信息、产品项目信息完整清晰也能有效地防止看板导线的使用错误。相同看板的半成品导线集中存放在缓存架、周转车、周转箱中且标识完整易于识别，也能有效防止看板导线的错误拿取使用。

在合线压接（焊接）工位，出现制造错误较多的就是左右两侧的导线根数错误或看板使用错误。因此在工艺设计时，根据合线看板作业卡，分配两个工位进行合线压接前的绑线作业，绑线作业完毕的半成品上带有唯一的绑线半成品标识卡片。运用防错工装在绑线工位作业台上设计绑线导线隔离槽或卡具，有效防止绑线操作错误，预防出现多绑、漏绑、错绑线的操作错误。

图7  绑线分割槽

多线半成品加工包括超声波焊接或U型端子压接，通常出现的操作错误就是拿错其中一侧的绑线半成品，导致焊接错误。在工艺防错设计时必须注明绑线半成品组合的单线看板号，存储绑线半成品的周转箱应定址定位存放，周转箱内有带有标识、