電裝纜型圖設(shè)計(jì)在產(chǎn)品批量生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

江蘇自動(dòng)化研究所 王東亮 王奇林 于 帥

0 引言

軍用電子設(shè)備的批量生產(chǎn)沒(méi)有確切的定義，其可分為批量生產(chǎn)和單件小批量生產(chǎn)。批量生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品基本固定不變，產(chǎn)量大，品種少。單件小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量極少，但品種較多。其中單件小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)過(guò)程的特征是：(1)產(chǎn)品品種不定；(2)產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量較少；(3)工藝裝備少；(4)對(duì)操作工人的技術(shù)要求較高；(5)組織管理工作復(fù)雜，無(wú)法進(jìn)行流水作業(yè)；(6)工藝裝備少。

針對(duì)軍用電子設(shè)備，電氣設(shè)計(jì)一般采用接線表、圖等形式的工程圖和文件，生產(chǎn)過(guò)程采用手工繪制“纜型圖”及“手工綁扎”的方式制作線纜，電裝施工必須在鉗裝施工結(jié)束后，配合實(shí)物進(jìn)行，電氣裝配必須在結(jié)構(gòu)裝配之后才能進(jìn)行，電裝與鉗裝是一個(gè)“串行工作模式”，現(xiàn)在由于電子設(shè)備功能越來(lái)越多，整機(jī)內(nèi)部走線及布線越來(lái)越復(fù)雜化，若采用傳統(tǒng)的電子設(shè)備生產(chǎn)生產(chǎn)方式，勢(shì)必跟不上產(chǎn)品進(jìn)度的要求，研究和設(shè)計(jì)一套適合本所特點(diǎn)的批量生產(chǎn)的生產(chǎn)方案, 已經(jīng)勢(shì)在必行。

1 目前整機(jī)電裝生產(chǎn)中電裝纜型應(yīng)用現(xiàn)狀及實(shí)踐

1.1 電裝纜型圖的設(shè)計(jì)

電裝纜型圖又叫做線纜扎線圖，是按照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)安裝要求,將線纜結(jié)成束的圖樣。線纜扎線圖的繪制一般采用采用結(jié)構(gòu)式平板布線，其優(yōu)點(diǎn)是布線整齊、一致性好，機(jī)內(nèi)空間利用率高，裝配效率高，適用于批量生產(chǎn)；缺點(diǎn)是增加了線纜扎線的工作量。

1.2 傳統(tǒng)線纜扎線圖的設(shè)計(jì)方法

1）實(shí)物樣機(jī)綁扎法

不刻意追求線纜外觀的整齊劃一，根據(jù)設(shè)計(jì)信號(hào)的需求, 采用最有利于信號(hào)傳輸?shù)牟季€方式，不專門設(shè)計(jì)線纜扎線圖，一般先由布線扎線手藝較好的工人先生產(chǎn)一臺(tái)樣機(jī)，其他的后續(xù)產(chǎn)品按照樣機(jī)的走線完成裝配即可。

2）平板扎線法

按鉗裝完成后的產(chǎn)品實(shí)物,以1∶1比例繪制2D線纜扎線圖，之后放置在平板上，然后將線纜安裝扎線圖捆扎。本方法的優(yōu)點(diǎn)是布線整齊、一致性好，機(jī)內(nèi)空間利用率高，裝配效率高，適用于批量生產(chǎn)；缺點(diǎn)是增加了線纜扎線的工作量，靈活性相對(duì)較差。另外，平板扎線法采用串行工作模式，也即需要先制作線纜扎線圖之后才能進(jìn)行下一步施工，但是按照實(shí)際生產(chǎn)效果來(lái)看，雖犧牲一定的串行生產(chǎn)時(shí)間，但是相對(duì)目前采用的其它電裝模式，本方法卻可以提高生產(chǎn)效率，縮短產(chǎn)品裝配的生產(chǎn)周期。

1.3 利用三維實(shí)體建模制作纜型圖現(xiàn)狀

采用三維軟件實(shí)體建模完成線纜扎線圖，此方法的根本目的是縮短線纜扎線圖的設(shè)計(jì)周期，變串行設(shè)計(jì)為并行設(shè)計(jì)。由設(shè)計(jì)人員先建立三維模型，然后在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)立體線纜扎線圖和線纜安裝圖，并將線纜扎線圖轉(zhuǎn)換成平面圖形式。但是目前實(shí)際情況是，要在工程任務(wù)中采用先三維實(shí)體建模，并行完成線纜扎線圖工藝設(shè)計(jì)其難度很高，且需要一系列基本條件才能實(shí)現(xiàn)，目前并不適用于單件小批量生產(chǎn)的軍用電子設(shè)備。

2 軍用電子設(shè)備在批量生產(chǎn)的前提及所需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題

2.1 軍用電子設(shè)備批量生產(chǎn)的前提

一臺(tái)軍用電子設(shè)備需先經(jīng)歷了方案論證、樣機(jī)試制與生產(chǎn)，然后進(jìn)入設(shè)計(jì)定型階段。軍用電子設(shè)備設(shè)計(jì)定型后，包括電路設(shè)計(jì)定型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定型，才可以進(jìn)入批量生產(chǎn)；如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)不定型就轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)，則產(chǎn)品批量生產(chǎn)將無(wú)法順利進(jìn)行，甚至可能會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

圖1 電裝纜型圖

2.2 軍用電子設(shè)備批量生產(chǎn)前需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題

將軍用電子設(shè)備從實(shí)驗(yàn)室的科研成果迅速轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，關(guān)鍵是軍用電子設(shè)備要有可制造性，也就是產(chǎn)品的生產(chǎn)性和工藝性，為此，必須將軍用電子設(shè)備進(jìn)行“二次設(shè)計(jì)”，具體為在產(chǎn)品完成電路功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)外形設(shè)計(jì)，并驗(yàn)證其性能達(dá)到了合同規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)和使用要求后，重點(diǎn)進(jìn)行工藝性的“二次設(shè)計(jì)”，其關(guān)鍵是電路布線、走線可制造性設(shè)計(jì)，也就是要使軍用電子設(shè)備的電路設(shè)計(jì)文件具有可制造性。

3 電裝纜型圖在本所產(chǎn)品批量生產(chǎn)中的應(yīng)用

針對(duì)本所產(chǎn)品特點(diǎn)，產(chǎn)品種類多、批量少、且研制周期短，采用CAD三維實(shí)體建模完成纜型圖設(shè)計(jì)的工作量巨大，不太實(shí)用。目前本所采用的電裝纜型圖設(shè)計(jì)綜合了上機(jī)綁扎法和樣板扎線法的優(yōu)點(diǎn)：首先根據(jù)整機(jī)使用環(huán)境及電磁兼容等技術(shù)要求，由設(shè)計(jì)人員和工藝人員共同商定整機(jī)內(nèi)布線、走線方案，然后由手藝較好的工人先生產(chǎn)一套樣機(jī)，然后按總裝完成的產(chǎn)品實(shí)物，以1∶1比例繪制2D電裝纜型圖，此電裝纜型圖不僅包括線纜走線方式，還包括線纜放置順序、扎線部位等，比較適合電纜器材化（成品化），直接綁扎固定成型，待整機(jī)鉗裝結(jié)束后，直接將纜型固定在整機(jī)內(nèi)，安裝好所有連接器即可完成整機(jī)電裝。

圖2 電裝纜型圖中技術(shù)要求（部分）

例如針對(duì)XX產(chǎn)品，本所前期只生產(chǎn)了兩套，后續(xù)有20套預(yù)投產(chǎn)，在設(shè)計(jì)定型及商定布線走線方案后，本所安排熟練工人施工，并搜集長(zhǎng)度、照片等資料，然后按照搜集到的資料，由工藝人員按照1：1尺寸繪制電裝纜型圖，具體如圖1、圖2所示。通過(guò)調(diào)整裝配工藝設(shè)計(jì)，在后續(xù)20套產(chǎn)品機(jī)加結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的同時(shí)，電裝按照纜型圖可同時(shí)進(jìn)行施工，在整機(jī)鉗裝之后，整機(jī)電裝可按照首件照片將制作好的纜型直接固定在機(jī)箱內(nèi)即可完成，這樣可大大縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

在軍用電子設(shè)備的生產(chǎn)裝配階段，采用電裝的電纜及纜型制作工序與鉗工裝配工序并行的方法，將傳統(tǒng)電裝與鉗裝“串行工作模式”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤安⑿喂ぷ髂Ｊ健保娧b可提前批量預(yù)投產(chǎn)，尤其是可以實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)，完成纜型的制作，批產(chǎn)軍用電子設(shè)備電裝的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定性高，且大幅度縮短了制造過(guò)程中的電裝時(shí)間，有效地提高了生產(chǎn)效率。

[1]陳正浩.電子裝備電氣互聯(lián)系統(tǒng)制造技術(shù).2006年中國(guó)電子制造技術(shù)論壇-制造業(yè)數(shù)字化技術(shù)研討會(huì).