为了提高安全性和舒适性，现代的乘用车、休闲车和商用车都配备了大量的电子功能和部件
例如，空调系统、车载信息娱乐系统 (IVI)、自动化功能以及管理制动、转向和油门控制的电子控制单元 (ECU)
这些电气和自动化元素对车辆的价值有极大的影响力
此外，更高水平的自动驾驶、ADAS 和电动汽车的出现也增加了线束制造的复杂性
汽车原始设备制造商 (OEM) 和线束制造商面临的一个重大挑战是，在从设计制造再到交付的过程中无法有效管理复杂线束
对此，理想的解决方案是起源于德国的 KSK 概念，翻译过来就是 “客户专用线束”
虽然这一概念已被业界认可，但是随着线束制造商的数字化转型，传统的 KSK 数据同化方法可能很快遭到市场淘汰线束总成分解：布线系统是一个复杂的总成，由连接车辆中所有电气 / 电子部件的多个线束组成
布线系统在执行器、传感器和 ECU 之间传输动力和信号
由于当今车辆的定制化水平，现代布线系统的设计可以支持无数种配置
此外，随着汽车制造商不断增加越来越先进的新型车辆功能，布线系统的复杂程度也日益增加
一个典型的布线系统可能包含 10,000 个单独的零件编号（图 1）
制造商必须考虑所有可能的车辆配置，这些配置可能由数百万种组合构成
在制造这些复杂系统的同时，企业还必须满足紧迫的时间要求、遵循严格的质量要求，并尽可能地降低线束的成本和减轻线束重量
西门子先进的电气系统和线束工程解决方案可赋予企业强大的能力，有助于提高工业物联网(IIoT) 时代的盈利能力
我们可以为 OEM 和线束制造商提供特定业务的解决方案和生产优化
图 1. 布线系统的组件线束制造的方法主要有三种：• KSK 法：根据单独的模块清单制造，并有单独的零件编号• 变体法：每个线束类型具有多个变体，并且每种类型有多个零件编号• 标准法：每个线束类型只有一个变体，并且每种类型只有一个零件编号以上每种方法都在内容废弃和复杂性方面进行了取舍，内容废弃是指汽车中未使用的线束材料，而复杂性是指一个线束系列产生的变体数量
KSK 法的废弃率为零，但复杂度高，变体法的废弃率低，而标准法的废弃率高但复杂度低
在过去 25 年中，KSK 获得了长足发展，扩展到了全球范围内所有汽车类别和线束类型
KSK制造方法的成功在于其高水平的效率和灵活性、可控的物流和规划，并且能够生产出独一无二的产品
此外，该方法可谓零废弃，不会造成材料浪费，从而提高了可持续性，即只生产必需品
KSK 法还引入了无限数量的变体、理想在制品 (WIP) 的受控物流、灵活的销售策略、可修改的生产计划和模块化更改管理，并且最终客户可以根据物流窗口更改汽车内容
但是，由于 KSK 十分复杂，因此要求从报价请求 (RFQ) 到生产的各个阶段，各学科之间要有强有力的沟通、相互一致的数据和强大的数据流
这是该行业的关键成功因素，线束制造商必须设法消除所有重要业务部门之间的孤岛，以建立成功的 KSK 制造模式 / 系统
KSK工程在KSK制造方法中，线束是利用模块制造的
在KSK制造中有三类模块：• 基础模块：这些模块在所有线束中都相同• 必备模块：每个线束必须至少包含一个组• 可选模块：这些模块能够实现灵活的汽车配置根据 OEM 的策略，模块化概念有多种
线束的模块化概念和大小将决定功能模块的数量
但是，每种车辆功能一般都有自己的功能模块
其中重要的因素是要为每个独特的线束模块组合正确分配材料，组件不得重复或缺失
因此，准确及时地配送原料是 KSK 制造中的一大难题
图 2 是日常线束生产示例
每个线束都是独一无二的，图中的数字是生产量和大约 200 条独特束的组装时间
OEM 可以生产几辆相同的汽车，但是如果三辆汽车有三个不同的生产编号、功能和生产时间，那么就有三个不同的线束
OEM也可能制造功能内容相同、但生产时间和线束编号不同的同款汽车
此外，现代汽车包含多个线束系列，如车身线束、发动机线束和车门线束，进一步增加了生产和交付完整准确线束的复杂性
KSK 概念最终会实现更高的产品灵活性，但是需要智能数据管理解决方案
图 2. 日常线束制造数据驱动的 KSK 生产设计用于构建线束的功能模块通常大小不一，而且布线路径可能复杂且很长（图 3）
因此，围绕功能模块组织线束生产并不是最佳选择
线束制造商可以使用先进的线束工程软件实现生产模块化、开展设计规则检查 (DRC)、价值分析和价值工程 (VAVE) 活动等，以此创建生产模块，从而解决这一问题
这些生产模块支持高效生产，同时不会限制灵活性，并密切关注更改管理
制造软件用于支持生产模块、线束分析、流程清单 (BOP)、成形板准备和装配操作员的作业指导说明等
图 3. 不同大小的 KSK 线束功能模块图 4. 采用生产模块的 KSK 生产线概念生产线的概念在整个工作站上划分到各个生产模块，从而可以毫不延误地开始各个订单的生产
系统可以显示每个生产模块所特有的数据和说明，让操作员根据您的生产方法逐步操作整个过程
生产线的末端将生产出一个独特的标签以及与之相关的成品线束，该标签可随时向下游传递
这种生产线平衡过程固定了操作员在每个生产线工作站的工作量
因此，整条线束生产线可在指导下实现一目了然的任务平衡
制造工程师可以快速准确地分配各个工作站的任务，以分析多种假设场景
线束制造商通过该软件实现过去手工和劳动密集型流程的自动化，从而尽可能地提高生产效率和降低成本
工程师可以将 Line Balancer 和汽车 E/E 系统的其余部分和线束工程流程相集成，创建一个数字线程，串联起车辆定义、制造计划和执行
该软件可用于从 BOP 中提取所需的装配任务，为工程师提供完整的新信息，助力工程师据此分配资源并规划生产
当工程师对平衡方案感到满意时，他们就可以将其推回到产品 BOP，BOP 会自动更新任务，实行工作站的正确分配
然后工程师可以使用这些 BOP 为制造车间生成特定工作站的作业指导说明
图 5.KSK 生产线的末端尽管十分复杂，但 KSK 生产方法可以支持任何数量的线束变体
这种生产灵活性是定义 KSK 生产概念时极为重要的元素
另外，KSK 方法可以灵活调整，以契合待支持的车辆项目的具体需求和情况
KSK 可以使用的生产方法有：• 只使用子装配件• 从小型连接器开始• 从大型连接器开始为了选择优质方法，在确定生产概念时必须考虑到所有项目情况：• 模块化下的线束设计• 取决于生产时间和产量的物流条件• 生产地区：线束制造约有 80% 是手工劳动，并非所有国家 / 地区都有相同的工作方式图 6. 项目情况评估由于 KSK 制造的复杂性，企业务必在生产系统的定义、设计、实施和监测中收集和充分利用数据
这包括订单量和组合、生产时间、原料配送等方面的预测数据
物流：一个最重要的规划参数就是预测数据
根据功能模块预测做出的预估生产计划会提供给线束供应商
线束供应商利用这一数据订购原料和安排生产
图7显示，预测数据和最终订单之间可能存在明显偏差
可选模块订购数量的偏差比基础模块的偏差更为明显
因此企业务必保证数据准确，并定期监控这些数据以便制定正确的生产计划
企业可基于这些数据进行投资额计算、资源利用、原料周转、报价请求 (RFQ) 等方面的生产仿真；还可以评估各种场景以提高生产效率，下达正确的订单并跟上原料配送进度
图 7.KSK 模块预测图 8. 典型订购过程图 8 是汽车 68001 示例
下午 1:30，线束供应商收到 OEM 的订单数据，线束生产过程随即开始
为了保持 OEM 的生产进度，OEM 工厂或物流中心必须收到生产时间和运输时间，并在汽车生产开始前 24 小时收到线束
从收到配置订单到在 OEM 处安装线束之间的时间间隔称为物流窗口时间
由于每个线束都是复杂制造流程中的一个独特组件，所以不同线束的物流窗口时间可能存在很大差异
所以，对线束供应商而言，从严管理物流窗口时间以确保准确和准时交货至关重要
即使只缺少一个部件也可能导致整条汽车生产线停工
线束必须按时并按正确的顺序到达客户的工厂，而且并不是所有的 OEM 都会要求相同的物流条件
因此，线束供应商在设计其生产概念时必须考虑到每个客户的具体条件，这一点十分重要
供应商还应与客户沟通他们在线束生产和物流方面的具体情况
例如，在实施重大工程更改过程中，供应商应与客户确认具体的物流条件
IT 环境：IT 环境是 KSK 项目的基础，也是项目成功的基础
IT 是我们到目前为止所讨论的所有内容（设计、工程、生产、物流等）的基本支撑
对于线束制造商，IT 环境主要包含三类数据：• 项目数据 — 例如，启动数据、生产量或线束设计数据• 标准数据 — 生产方法或过程时间• 产出数据 — 效率水平或日产量图 9.KSK 生产中大数据的日常生成和使用KSK 生产每天都会生成并使用大量数据
这些数据对于生产系统的有效运行至关重要
但是，仅有数据还不够
线束制造商必须能够快速收集数据、分类和筛选出基本数据，加以分析以挖掘生产过程的洞察
我们可以凭借西门子的专用软件解决方案，如 CAPITAL ™ 软件，与 OEM 和线束制造商合作实现产品设计、产品和制造工程
该软件是西门子旗下综合性、集成式软件和服务 Xcelerator ™ 产品组合的一部分
该软件可用于模块化、生产模块准备、装配板优化、时间计算、生产线平衡、更改管理、标准作业指令和生产报告等任务
Tecnomatix® 产品组合可用于虚拟仿真、分析和可视化生产设计
借助该产品组合，制造商可在生产线建成之前就进行生产系统优化
这些仿真还能用于正在运行的生产线而不中断生产，从而基于实际运行数据推动生产线或工厂的进一步优化
此 外，Teamcenter® 软 件 等 产 品 生 命 周 期 管 理 (PLM) 解决方案可管理车辆配置及其相关的线束和线束模块，从而在整个供应链中实现连续的数字线程
PLM 环境还支持在系统、领域和合作伙伴组织之间进行快速、准确和安全的数据交换
结语为满足当今汽车行业对先进电子功能、ADAS、自动驾驶、电气化和大规模定制的需求，高效优化线束制造的解决方案必不可少
而 KSK 解决方案可以使制造商以高效率和高度适应性来应对这种复杂性
凭借 KSK 的灵活性、有序规划和可持续性，制造商能够满足快速时间要求，同时优先满足质量要求并尽可能地降低额外成本