TRIZTRIZ理論在汽車線束制造工藝改進中的應用

周　鋒　張震華　楊三軍　李殿龍　楊建鋒

（1.鶴壁職業(yè)技術(shù)學院，河南　鶴壁　45588003300； 2.河南天海電器有限公司線束研發(fā)中心，河南　鶴壁　45588003300）

TRIZTRIZ理論在汽車線束制造工藝改進中的應用

周鋒1張震華2楊三軍2李殿龍2楊建鋒2

（1.鶴壁職業(yè)技術(shù)學院，河南鶴壁45588003300； 2.河南天海電器有限公司線束研發(fā)中心，河南鶴壁45588003300）

隨著汽車舒適性、智能化程度的不斷發(fā)展，汽車上的功能電器也逐步增多，導致連接各功能電器的線束導線回路數(shù)量大幅增加，造成汽車線束的制造工藝和流程越來越復雜；將TRIZ理論應用到汽車線束制造過程中的工藝改進、工裝改進以及技術(shù)難題的解決中是一個快捷途徑。

汽車線束；TRIZ；矛盾矩陣；工業(yè)工程

汽車線束的制造工序包括裁線、輔助、壓接、合線、預裝配、總裝配、檢測、包裝等工序組成，傳統(tǒng)的線束制造工藝，每個工序之間都有一個移動和等待過程，造成時間浪費、工序半成品緩存增加，出現(xiàn)等工待料等資源浪費，且效率低下，生產(chǎn)訂單的制造周期較長，滿足不了生產(chǎn)訂單的快速交付。隨著汽車線束制造設備的發(fā)展，一些汽車線束設備制造企業(yè)已經(jīng)完成了裁線+壓接、裁線+輔助+壓接、裁線+壓接+絞線自動化設備的開發(fā)與應用，有些設備制造商還完成了兩根導線單端并壓端子的設備制造。這些自動化設備的開發(fā)與應用提高了汽車線束制造的水平和勞動效率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)汽車廠家的線束制造訂單的快速反應，縮短生產(chǎn)制造周期。

1　利用TRIZ中的矛盾分析和創(chuàng)新原理中的組合原理解決技術(shù)矛盾

目前國內(nèi)線束制造企業(yè)，無論是德爾福、萊尼、李爾這些外資線束制造企業(yè)，還是國內(nèi)一些較大的線束制造企業(yè)，都沒有對合線（超聲波焊接）工序進行相應的合并，沒有開發(fā)和應用相應的自動化設備進行合并工序操作。合線工序是指將另一端壓接有端子的不同長度的多根導線按照工藝設計壓接（焊接）在一起并進行壓接點（焊點）絕緣處理的工序操作。合線壓接（焊接）的多根導線的接點（焊點）通過包扎絕緣膠帶或熱縮管密封絕緣處理后直接轉(zhuǎn)預裝配或者流水線總裝配。如圖1所示，合線半成品的示意圖。

通過矛盾分析，生產(chǎn)過程中存在以下幾個矛盾：①半成品等待周期過長，組成該合線半成品的5個單根導線組件不能同時生產(chǎn)出來滿足合線操作。比如，根據(jù)半成品導線組件的上道工序（裁線+壓接）的生產(chǎn)順序，已經(jīng)完成了4個組件的生產(chǎn)，根據(jù)排產(chǎn)順序第5個導線組件24h后才能生產(chǎn)出來，那么前4個組件至少需要等待24h才能開始合線生產(chǎn)操作，合線工序操作2～4h候才能完成接點的絕緣操作，有時候需要等待8～24h然后才能真正轉(zhuǎn)下工序進行預裝配或總裝配操作。②半成品導線組件庫存過多，造成車間庫存成本增加。盡管一些企業(yè)采用拉動模式進行生產(chǎn)制造，只不過是將各個半成品組件備用一定數(shù)量的庫存在周轉(zhuǎn)架上，雖然能夠及時進行5個半成品導線組件的快速合并生產(chǎn)，但是半成品組件的實際存儲時間并沒有縮短，反而增加了庫存成本。③5個半成品導線組件的生產(chǎn)節(jié)拍不一致，不能同時生產(chǎn)制造出來。由于5個導線組件的長度、另一端壓接的端子型號不一樣，有些還需要穿閉口管、防水栓等輔助作業(yè)，同時合線操作的生產(chǎn)節(jié)拍與單根導線組件的加工工時不一樣，比如，這5個半成品導線的裁線+壓接的最長一根的加工累計時間5s/根，接點合線（焊接）操作時間為10s/組，所以造成5個半成品導線組件的等待。由于高度自動化的裁線+壓接設備的速度較快1～2s/根，而且是連續(xù)快速作業(yè)，所以高速的自動化設備應用不上。④開發(fā)同時完成多根導線組件的自動化設備，技術(shù)難度大，不易實現(xiàn)。

圖1　合線半成品示意圖

拉動式生產(chǎn)理論上改善了矛盾2中存在的時間等待，但是惡化了半成品導線的庫存存儲成本。根據(jù)最終理想解IFR，我們拋開半成品組件生產(chǎn)的種種限制，當預裝配或總裝需要該組合線半成品時，車間現(xiàn)場就存在組合線半成品，生產(chǎn)裝配工序不需要時組合線半成品還是原材料?；蛘呶覀冃枰摻M合線半成品導線時，只需提前1～2h制造該組半成品，就能滿足當天的預裝配或者總裝配操作，甚至該組或多組類似的半成品導線的生產(chǎn)地點就在線束裝配流水線工位附近，需要合線半成品時就直接拿取使用。

通過對這4個生產(chǎn)過程中存在的矛盾進行分析，并對河南天海電器有限公司系統(tǒng)內(nèi)的現(xiàn)有資源和系統(tǒng)外的資源進行分析，結(jié)合汽車線束的生產(chǎn)制造工藝流程，進行生產(chǎn)工藝流程的創(chuàng)新改進，實現(xiàn)簡單的裁線+壓接+合線+接點絕緣+抽盤工序的合并。

首先進行系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)有資源分析，由于河南天海電器有限公司線束制造的自動化程度不斷提升，大批引入高度自動化裁線壓接設備進行單根導線的快速生產(chǎn)，淘汰和閑置了一些半自動裁線機和半自動壓接機，有些設備可以直接使用，有些設備經(jīng)過保養(yǎng)和更換備件后就可以正常使用。這些落后的生產(chǎn)設備的生產(chǎn)速度大大低于自動裁線壓接機，但是卻高于接點合線的生產(chǎn)節(jié)拍。超聲波焊接機、接點冷沖壓接機、接點絕緣包口機、熱縮管熱縮機等為生產(chǎn)車間正常應用的現(xiàn)有資源，可以直接使用。項目經(jīng)過驗證評審、效益分析后會有資金支持，公司現(xiàn)有的工程師團隊可以完成技術(shù)上的支持；另外就是河南天海電器有限公司的分公司海昌公司可以完成一些輔助備件的設計和制造，也是一個重要的資源可以利用。

經(jīng)過綜合分析考慮，線束生產(chǎn)的實際需求、資金、技術(shù)難度、場地、生產(chǎn)環(huán)境等因素，做出的解決方案是：根據(jù)合線半成品導線的組件數(shù)，運用多臺半自動裁線機并列同時進行裁線，裁線結(jié)束的同時用機械手抓取導線一端進行半自動壓接端子，導線的另一端機械手抓取后和其他導線并齊，然后輸送給接點壓接機或超聲波焊接機，接點由機械手直接送到接點絕緣包口機進行包口操作，包口完畢系統(tǒng)自動完成該組合線半成品導線的抽盤操作，完成合線半成品導線由工人運送至預裝配或總裝配工位。系統(tǒng)中所需要的機械手、導線傳送及對齊裝置、節(jié)拍控制、傳感器控制器、相關(guān)軟件的開發(fā)可以由海昌公司進行開發(fā)或者利用外部資源進行制造加工。根據(jù)合線半成品的需求指令，工人只需要設定單根導線的裁線長度、壓接端子型號、壓接參數(shù)，設定組合方式、絕緣方式，就能直接完成合線半成品導線的加工，生產(chǎn)節(jié)拍等于該組合工序中的瓶頸工序的節(jié)拍。經(jīng)過初步估算10～15s就能完成一組合線半成品導線的加工，提前30～60min就能滿足當天流水線的需求，該套系統(tǒng)剩余時間可以去完成類似組合的合線半成品加工。

2　利用TRIZ技術(shù)矛盾分析和創(chuàng)新原理解決汽車線束總裝中的工程技術(shù)問題

汽車線束中最龐大的當屬儀表線束，線束回路多，結(jié)構(gòu)復雜，打卡組合的導線較多，無論是預裝配加工，還是總裝裝配加工都比較困難。特別是同一個車型的儀表線束，多個不同配置的儀表線束共用流水線生產(chǎn)的時候，流水線的產(chǎn)品換型比較頻繁，很容易造成換型生產(chǎn)過程中出現(xiàn)錯誤，造成不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生，返工返修，工時和材料浪費，產(chǎn)品質(zhì)量降低。

通過分析發(fā)現(xiàn)，如果每一種型號的儀表線束采用一條獨立的流水線進行預裝裝配和總裝裝配，半成品材料也互相隔離，這樣就不會因換型而造成裝配錯誤；很顯然，這種方案在企業(yè)內(nèi)是行不通的，這樣不僅造成工裝、材料、人員的浪費，而且單一生產(chǎn)線的利用率也較低，除非該型號的儀表線束日需求量很大，能夠多班次連續(xù)生產(chǎn)，可以采用一種型號一條流水線。然而在實際生產(chǎn)過程中，同一系列的流水線工裝板通常集成了同一系列中多個配置型號的儀表線束進行共流水線裝配制造。眾所周知，大部分同系列不同配置的儀表線束的區(qū)別是功能分支、導線回路的增減區(qū)別。也就是說，即便是同系列不同配置的線束有70%～90%的部分還是相同的，只有10%～30%的部分是該型號專用部分。

通過技術(shù)矛盾分析：①同一個型號的線束采用專用的流水線生產(chǎn)加工，改善的是汽車線束的可制造性，惡化的是操作流程的方便性；通過矛盾矩陣查詢可以用：2抽取原理；5組合原理；13反向作用原理；16未達到或過度作用原理，經(jīng)過分析比對，可以采用分割原理和組合原理來解決技術(shù)矛盾。

通過分析我們還會發(fā)現(xiàn)另外一組技術(shù)矛盾：②同系列不同配置的儀表線束共用一條流水線總裝加工制造；改善的是操作流程的方便性，惡化的是可制造性，通過矛盾矩陣查詢可以利用：2抽取原理；5組合原理；12等勢原理。經(jīng)過分析比對，可以采用抽取原理和組合原理來解決技術(shù)矛盾。

綜合以上創(chuàng)新原理并結(jié)合汽車線束實際制造環(huán)境和該型號線束的日供貨量，我們可以采取以下創(chuàng)新改進方案；①對于日交付數(shù)量較大的線束型號采用專線或兩個配置型號的線束共線生產(chǎn)，且這兩個配置的線束大部分半成品組件通用，不通用部分有明顯區(qū)別標識，便于制造過程的控制。②對于同系列不同配置的線束，且日交付量不大，配置差異較大的線束多配置共線生產(chǎn)，同一個配置型號生產(chǎn)完畢再換型生產(chǎn)，不同型號的半成品材料交叉存放的幾率較低或便于隔離存放，避免不同型號的半成品材料的混用。

對與同系列不同配置型號的線束工藝設計，運用創(chuàng)新原理的分割原理，將不同配置型號的線束的裁線表進行合并匯總，包括多線組合工藝也進行合并匯總，將共用的半成品材料的標簽采用綠色的捆扎工具進行捆扎或綠色標簽進行標識處理，對不同的部分采用顏色各不相同的捆扎工具進行捆扎。并將捆扎所需工具或標簽的顏色強制標記在工藝圖紙文件上，并在總裝工裝板上做同樣顏色的標識。運用創(chuàng)新的組合原理，ABC操作工之操作標記有綠色部分工藝文件的操作內(nèi)容，并用綠色捆扎工具捆扎預裝配完成半成品，DEF操作工，操作不同顏色標記的工藝文件內(nèi)容，并根據(jù)生產(chǎn)指令，進行不同配置型號線束半成品的操作，并且將預裝配完畢半成品用工藝文件所要求的顏色捆扎工具進行捆扎。總裝配工序在進行線束總裝時只需根據(jù)生產(chǎn)指令選擇綠色和其他單一顏色的半成品進行總裝即可。

3　結(jié)語

創(chuàng)新工程師應該根據(jù)不同的工程技術(shù)問題，靈活地運用TRIZ創(chuàng)新理論及TRIZ解決問題的工具，相同的技術(shù)矛盾、物理矛盾以及相同工程問題可以通過不同的分析方法進行分析，可以采用多種途徑解決問題。同時TRIZ創(chuàng)新工程師應該多深入生產(chǎn)現(xiàn)場，積極主動地去發(fā)現(xiàn)和思考解決企業(yè)在創(chuàng)新研發(fā)、生產(chǎn)制造、管理中所遇到的問題，為企業(yè)的快速發(fā)展貢獻自己的智慧和力量。

The Application of TRIZ Theory in the Manufacturing Process Improvement of Automobile Wire Harness

Zhou Feng Zhang Zhenhua Yang Sanjun Li Dianlong Yang Jianfeng
（1.Hebi Polytechnic，Hebi Henan 458030；2.Wiring Harness R&D Center，Henan THB Electric Co.，Ltd.Hebi Henan 458030）

With the development of automobile comfortableness and intelligence，the function equipment of the vehicle is increasing gradually，which leads to a large increase in the number of wire harness wires.The manufacturing process and procedure of automobile wire harness are more and more complex.Applying of TRIZ theory to solve the process improvement，tooling improvement and technical problems in the manufacturing process of automotive wiring harness，is a convenient way to solve the problem in the automobile area..

wire harness；TRIZ；contradiction matrix；industrial engineering

TE933

A

1003-5168（2015）10-0039-3

2015-9-11

周鋒（1971-），男，副教授，研究方向：工業(yè)自動化。

［1］林岳.創(chuàng)新方法教程［M］.北京：高等教育出版社，2012.