【摘 要】 随着将以纯电驱动为新能源汽车产业发展和汽车工业转型的主要战略，智能制造成为国家战略，高压线束正确装配是整车装配的重要一环。结合控制论的一般原理与影响工艺控制过程因素，通过提升信息源的可辨识程度以及降低信息传递时的干扰项，利用成熟的过程控制，研究同步设计阶段防错装方案。借助人类认知的特性，在装配阶段进行针对性的措施制定。结合智能化在防错上的应用进行简述，降低错装几率的同时提升装配效率。在经过产线验证后，全流程防错规范以及操作指南将作为新车型开发的标准。
随着国家发布 《节能与新能源汽车产业发展规划》 相关政策， 纯电驱动将成为新能源汽车产业发展和汽车工业转型的主要战略取向。用于连接动力驱动装置、 控制器以及储能设备的高压线束正确装配是其中重要的一环。
相比燃油汽车固定布置， 新能源汽车布置方式更加灵活， 不同供应商有各自规范， 连接线束繁多， 布置多样，产品规范不同， 这三者使装配环节高压线束连接出错的几率高居不下， 为后续的整车调试工作带来极大的不便利性。据调试问题反馈， 线束虚接和错接问题占线束类问题的70%以上， 高压线束连接防错是亟需解决的问题。
从20世纪50年代初开始， 维纳 《控制论》的一些原理已经深入到人们生活的方方面面， 本文结合控制论的一些基本原理与工艺过程中的要求， 对高压线束连接防错从产品设计到产线装配进行全流程梳理研究， 旨在为现场装配以及新车型的设计提供操作性原则。
新能源汽车高压线束的装配主要包括动力电池不同箱体之间正负极线的串并联， 动力电池与电池管理系统BMS和多合一控制器之间的连接， BMS和多合一控制器到驱动电机之间的连接。线束连接主要为人工连接， 一般先连接一组线束的一端， 再连接其另一端， 出错多发生在连接另一端接头与端子时。
高压线束连接防错最终目的是将正确的连接信息传递给装配工， 并保证信息传递的准确性。信息传递整个过程包括信息源、 传递通道以及信息接收。高压线束连接信息通过规范设计， 多途径、 多媒介传递， 操作流程的控制，实现正确信息的传递， 与过程控制有着密切关系。
防错要求主要体现在快速确定线束端头与接线口之间的对应关系。防错就是要消除线束与接头对应关系在连接信息传递过程中的不确定性， 结合整车开发全过程， 其常见原则如下。
1） 排除：排除产生错误的原因， 从源头规避错误的产生， 主要体现在设计阶段结构性防错设计。
2） 替代：使用更加精确的操作方法， 避免错误的发生， 表现为使用自动化设备替代人工。
3） 简化：通过更加容易的操作降低错误率， 表现为模块化设计， 简单的统一的设计结构， 使操作更加简单。
4） 异常检查：产生错误的情况下， 在下一工序可以检出。
目前， 高压线束连接防错方案主要依靠外观。商用车上使用的线束主要通过外观上面的颜色、 线束两端接头处的文字描述、 插接器的形状作为区分， 用于防错装。
动力电池之间的串并联线束， 连接方式为接线端子连接， 线束带有零件标识， 如图1所示， 正负极通过热缩管颜色区分 （红正黑负）。
与控制器连接的线束两端有专门的名称标记， 与之对应的控制器或者用电设备上连接位置处有同样的名称标记， 并且为一一对应的关系。如图2、 图3所示。
控制器上面的连接插接器通过不同的外形区分不同的连接线束， 相同的外形结构通过内部的凹凸体进行配合。根据上述分析， 现有的防错方案已部分体现了排除原则， 根据现场反馈， 已经起到一定的防错效果，在后续整车开发过程中依据防错原则进一步探索研究。
接收连接线束信息的接收主体为人， 人类的一些认知特性包括记忆、 遗忘与学习、 思维与决策、 注意与持续警觉等在装配过程中仍旧起着重要的作用， 偏向简单记忆的特点。基于此特性， 下文从排除、 简化、 异常检查3项防错原则进行研究分析。
4.1 设计阶段
通用化、 集成化设计作为标准设计方法之一， 广泛应用于新产品开发中， 其在提高产品可靠性、 简化装配维修和保障方面获得越来越多的关注。在新车型高压线束设计初始阶段， 建立规范化设计原则， 保持高度一致性， 选择黑盒模式的模块化设计。
4.1.1 规范设计
系列化车型通用性设计， 按需求开发， 使高压线束布置规整， 规律性更强， 方便识别记忆。
1） 布局规范。围绕核心部件开展对应的布局规划，以某车型为例， 结合动力电池的布置示意图（图4） 将线束统一布置在同一侧， 减少线束绕行且方便识别。
2） 规划线束端头、 控制器接口等。按照命名规则进行统一命名， 线束设计规范 （示例） 见表1。
3） 按照需求规划线束接头。线束设计时， 统一设计标准， 将颜色与极性以及辅机建立对应关系， 达到不同颜色代表不同的极性、 辅机系统。线束开发前， 规划正负极连接线、 U/V/W连接线等不同线束各部分的颜色。比如线束设计主体护套颜色、 线束上标识用颜色、 接头或端子颜色， 并在CATIA软件中建立与之对应的颜色， 最终体现在三维数据上。
采用差异型 （在插接器内部使用不同的缺口） 或异色插接器方案， 通过颜色或者形状的匹配， 实现一一对应。如采用圆形插接器对应空调压缩机， 方形插接器对应电池冷却水泵， 相同外型插接器在其内部设置不同凸起和豁口对应不同辅机。
4.1.2 集成化设计
现有车型匹配的电池包为多个动力电池包 （Pack） 串并联的方案， Pack间的连接线束多， 出错点多。新的CTB方案采用简化设计方案， 通过内部电芯模组设计， 采用铜排连接电芯模组， 通过将3个或者4个Pack合为1个， 对外连接点也将变为原来的1/3。
在线束一端已经连接的情况下， 如果连接口位置对不上， 线束与连接口距离或长或短， 会产生连接不上的情况或线束缠绕过多的情况， 线束回路设计中线束的长短不一致也可作为防错方案。
4.2 装配阶段
在设计结构确定的状态下， 装配环节的防错同样重要， 高压线束连接工艺方案的确定中， 遵循人机料法环测6原则， 其中设备、 原料、 方法、 环境、 测量5项比较容易确定， 高压线束连接需要人工深度参与， 很难使用防错原则中的替代原则。而装配工本身受制于个人认知及技能熟练程度， 较难控制。众所周知， 一方面记忆有助于人类快速辨别所记忆的物体、 认知新的事物、 适应新的环境等，另一方面记忆也会抹除一些细节， 压缩记忆内容， 使其形
成无意识的反应动作。控制论要求传递给信息接收者的信息既不能不足，也不能过多， 使其容易受到干扰。装配工所受干扰主要是主观干扰， 受装配工的意识支配。在将正确信息传递给装配工过程的主要任务是去除干扰， 使其接收正确信息。
基于上文分析， 装配阶段防错重点从装配工的角度去考虑， 最简单的办法为反复传递， 将正确信息反复输入给装配工；另一原则是利用不同媒介传递统一信息。因此装配防错主要从多途径传递装配信息， 细化并简化装配工记忆内容， 流程上进行防错装要求确认。
4.2.1 获取准确信息
新结构、 新车型上线前进行装配初期培训， 使装配工了解高压线束连接的基本原则， 通过基础知识以及原理的输入， 加深装配工的记忆。通过装配过程实拍视频、 三维模拟动画、 关键细节文字描述、 图片等多种媒介， 在统一的工艺平台上将装配信息传递给装配工。
4.2.2 重组单元装配内容
基于防错方案中的简化原则， 工艺开发中从优化工序分布到调整装配顺序， 简化装配工的记忆内容。
不同车型在相同工位上装配内容不完全一致， 通过装配内容的拆散再重组的方式， 对不同的布置方式制定合理的装配工艺， 如调整某车型冷却系统装配工位。在装配过程控制阶段， 根据装配工技能水平合理分配装配工序， 使单一装配工负责装配的信息符合员工技能水平， 记忆项目相对较少， 避免在混线装配时出错。比如将水泵电机、 转向电机、 空调压缩机电机等分属不同装配工。
4.2.3 流程防错
在装配流程中增加确认， 遵循异常检查原则， 具体体现为装配过程中的自检以及互检。最终装配整车熔断丝前， 增加关键线束连接确认工序， 由工艺人员在装配前确认具体检查项目， 现场装配人员在装配熔断丝前使用不同于检验标记的记号笔在指定位置进行标记， 确认正确后再进行熔断丝连接， 即熔断丝装配工序需装配工的确认。若装配过程和确认过程的出错几率分别都为1%， 那两人同时出错的几率降为0.01%。
4.2.4 替代防错
高压线束的装配过程目前没有可用于替代的方案， 但对于装配过程检测可借助视觉识别等技术， 提升检测准确性。机器视觉技术以计算机视觉为研究基础， 从采集的图像中提取特征信息， 并进行加工及处理， 然后应用在实际的检测、 识别和测量环境中， 被广泛应用在流水线的自动化生产。控制器本体颜色多为黑色且单一， 与之连接的线束具有位置稳定且颜色鲜艳的特点， 可在装配工位周围框架布置视觉识别系统， 识别端子颜色与插接器颜色， 及时反馈装配结果。
4.3 小结
对于新能源车型， 高压线束的连接是一项复杂而繁琐的装配任务， 其整个过程全靠人工完成， 该项装配任务的完成很大程度上意味着整车装配工作的完成， 其连接品质优劣、 装配效率的高低对于新能源车型的装配有着决定性的意义。
通过线束颜色、 名称标识、 插接器形状等整改， 装配现场培训、 增加自检等控制工 序 ， 统 计2023年7月 份 至2024年3月份的高压线束装配问题记录， 错误连接情况已经规避， 且线束连接节拍由2JPH提升至4JPH， 效率提升一倍以上。
本文从控制论观点、 高压线束装配过程中的核心内容出发， 以简化装配信息为目的， 结合现有市场上成熟的防错方案， 对新车型开发过程做出了基本规划要求。在工艺方案确定中， 人机料法环测6因素中人员因素最难以把控，文中从装配工的角度出发， 提出了提高装配工人本身理论认识、 装配信息多途径传递给装配工、 分类细化重组工序、 减少装配工本身识别项目、 流程控制等防错方案， 并在实际应用中取得了不错的效果。随着国家对于智能制造以及技术上的可实现性， 结合视觉识别， 可以预先在装配过程中及时提醒装配工， 进一步提升装配准确率以及装配效率。
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来源：《汽车电器》. 2024 ,9期 ，作者：孙辉， 杨杰， 徐云杰， 净艺杰。本公众号经杂志社授权，可以以原创形式推送文章。
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