智能化線束配置設(shè)計(jì)的輔助工具介紹

牟重陽

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司商用車技術(shù)中心，上海 200438）

智能化線束配置設(shè)計(jì)的輔助工具介紹

牟重陽

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司商用車技術(shù)中心，上海 200438）

眾所周知，商用車的配置是十分復(fù)雜的。如果按照每個(gè)車型配置一根線束來設(shè)計(jì)，則會(huì)存在大量的線束狀態(tài)，而且每個(gè)狀態(tài)的線束需要儲(chǔ)備一定的安全庫存，也需要一定的庫位。大量的線束狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致大量的安全庫存和庫位投入，造成大量的資源浪費(fèi)；如果按照一個(gè)龐大高配線束狀態(tài)涵蓋所有低配車型的方式，則會(huì)在很多低配車型上存在線束冗余多。單車的成本浪費(fèi)，而且高配線束如何去涵蓋低配車型，能否完全匹配會(huì)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的分析難題。

1 現(xiàn)有線束配置設(shè)計(jì)策略示意

現(xiàn)有線束配置設(shè)計(jì)常規(guī)策略如圖1所示，一般分為全打散策略、折中策略、全涵蓋策略3種方式。3種方式中，全打散策略單車成本最精益，但是會(huì)存在零件號(hào)眾多、物流成本高的缺點(diǎn)；全涵蓋策略零件號(hào)最少，物流成本最低，但是單車成本最不精益；而能夠把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來的是折中策略。因此，目前各OEM用得最多的也是折中策略。在折中策略中，如何去分析平衡物流成本、零件狀態(tài)數(shù)量以及單車成本是核心。

圖1 常規(guī)線束配置設(shè)計(jì)策略

在折中策略的使用上，目前的OEM方主要采用工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人工分析處理進(jìn)行線束配置設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方式，但這些方式都較簡(jiǎn)單，考慮到的因素也較單一，沒有一個(gè)系統(tǒng)性的智能化線束配置設(shè)計(jì)工具來科學(xué)高效地計(jì)算分析平衡線束的配置設(shè)計(jì)，使得物流成本和單車成本達(dá)到完美的平衡。

2 智能化的線束配置設(shè)計(jì)輔助工具介紹

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有線束配置設(shè)計(jì)方法和過程的詳細(xì)分析，梳理清楚線束配置設(shè)計(jì)所需要考慮的因素，以及各個(gè)因素之間的關(guān)系。對(duì)這些考慮因素的輸入、輸出進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化，總結(jié)出規(guī)律，并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)軟件工具代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工分析處理的設(shè)計(jì)方法。此輔助工具的框圖如圖2所示。

圖2 智能化的線束配置設(shè)計(jì)輔助工具框圖

本工具中有2個(gè)核心部分（圖3），分別是：①提煉數(shù)學(xué)分析模型；②高效的實(shí)現(xiàn)算法。下面分別對(duì)這2個(gè)部分進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

圖3 智能化的線束配置設(shè)計(jì)輔助工具的2個(gè)核心

2.1 第1個(gè)核心——高效的數(shù)學(xué)分析模型1）模型公式及變量介紹

式中：xi（i=1～50+）——線束單價(jià)；yi（i=1～200+）——細(xì)分車型銷量；q——線束零件號(hào)數(shù)量；k——單位零件號(hào)物流投入系數(shù)；z——總車型數(shù)量；ai（i=1～40+） ——每個(gè)配置成本；ti（i=1～40+）——每個(gè)線束含配置數(shù)；Xj——線束配置組合；Yi——車型配置組合；C——總成本投入；a——線束相關(guān)配置；t——線束相關(guān)配置數(shù)量。求解t和a使得C有最小值。

2）模型公式說明

單個(gè)線束零件的單價(jià)成本=該線束總成包含的每個(gè)配置成本之和；單個(gè)線束零件的累計(jì)成本=該零件的單價(jià)成本×采用本零件涵蓋車型的銷量小計(jì)；總的線束零件的總累計(jì)成本=每個(gè)線束零件的累計(jì)成本之和；總的物流成本=線束零件狀態(tài)數(shù)量×單個(gè)零件平均所需的物流成本投入系數(shù)。上述各項(xiàng)成本累加便是本項(xiàng)目總的成本投入。形成數(shù)學(xué)分析公式后，求解線束配置組合數(shù)量（t）和每個(gè)線束所帶的具體配置組合（a），使得總成本投入有最小值。

2.2 第2個(gè)核心——高效的實(shí)現(xiàn)算法（目標(biāo)揀選算法）

有了數(shù)學(xué)分析模型還不夠，高效的算法實(shí)現(xiàn)才能提升分析效率。最常規(guī)的實(shí)現(xiàn)算法是“窮舉法”，其計(jì)算過程是：先利用計(jì)算機(jī)快速的運(yùn)算速度，不斷將各種線束配置的搭配組合代入上述數(shù)學(xué)分析模型進(jìn)行分析計(jì)算，然后循環(huán)選取總成本最低的一系列組合就是最終結(jié)果。但是根據(jù)線束的關(guān)聯(lián)性（常規(guī)的車型線束一般與整車40多個(gè)配置相關(guān)），完全把排列組合打散開將會(huì)存在數(shù)百億種排列組合，數(shù)量相當(dāng)龐大，如圖4所示。

如果采用窮舉法，經(jīng)過實(shí)測(cè)，由于排列組合的數(shù)據(jù)量過大，普通工作站需要花數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十小時(shí)才能完全分析處理完。因此，選取一個(gè)更先進(jìn)的算法來實(shí)現(xiàn)分析過程尤為重要。最終，經(jīng)過實(shí)測(cè)，目標(biāo)揀選算法成為最優(yōu)算法。此算法過程如圖5所示。

算法過程解釋如下：先將車型組合分區(qū)（可實(shí)現(xiàn)線束配置高低配涵蓋兼容的車型在同一個(gè)分區(qū)中），同一分區(qū)中揀選一個(gè)配置最高的線束作為目標(biāo)，由于不同分區(qū)之間的線束不存在相互兼容涵蓋的關(guān)系，因此僅需要計(jì)算本分區(qū)中各種高低配線束之間的成本對(duì)比。這樣一來，加權(quán)循環(huán)的計(jì)算量大大減少，經(jīng)過筆者實(shí)測(cè)，普通工作站僅需數(shù)十秒甚至數(shù)秒即可完成分析處理，大大提高了效率。

3 本設(shè)計(jì)輔助工具的預(yù)估收益

圖4 窮舉法將線束配置組合展開的示意

圖5 高效的目標(biāo)揀選算法示意

經(jīng)過建立數(shù)學(xué)分析模型和高效的算法實(shí)現(xiàn)，一套線束配置智能化設(shè)計(jì)分析軟件工具便順利完成。通過利用這套工具可以對(duì)商用車的線束配置設(shè)計(jì)起到非常好的設(shè)計(jì)輔助作用，大大提高效率和準(zhǔn)確率。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)零件成本和物流成本的最大化節(jié)省，具體估算如下。

1）零件成本方面 線束配置可做到更精益化，減少線束功能預(yù)留（單輛車節(jié)省1～10元不等），按商用車車型常規(guī)5萬輛/年左右的銷量，預(yù)計(jì)一年可以節(jié)省50萬元。

2）物流成本方面 經(jīng)物流部門測(cè)算，每減少1個(gè)零件號(hào)，每年大約可節(jié)省10萬元物流成本。運(yùn)用此工具將最大程度減少線束數(shù)量， 預(yù)計(jì)每年至少減少10個(gè)零件號(hào)，總計(jì)減少成本約100萬元。

（編輯凌 波）

U463.6

A

1003-8639（2017）08-0012-02

牟重陽（1980-），男，工程師，主要從事汽車電子電器的電氣原理以及線束方面設(shè)計(jì)開發(fā)工作。

2017-01-25；

2017-06-22