整车模块化线束KSK的设计方法及展望 | 模块化线束| 线束中国

线束模块化KSK设计就是将线束总成划分成不同的模块。每个模块都作为一个变量，以实现对变量的管理，通过对模块不同的排列组合，实现不同的线束功能。KSK设计主要特点就是用足够的冗余设计，保证所有已知的可能性都可以被制造出来。线束模块化KSK是什么，有何优缺点，又该如何进行设计？这是本文主要回答的内容。以下为正文。

1 什么是线束模块化，KSK线束的定义

模块化线束系统开发制造又称KSK，是德语（KundenSpezifischer Kabel）的缩写，本意为Customer-Specified Ca－ble。字面含义：根据客户要求，定制的。

线束模块化设计就是将线束总成划分成不同的模块。每个模块都作为一个变量，以实现对变量的管理，通过对模块不同的排列组合，实现不同的线束功能。如下图，模块 1、模块 2、模块 3 组成了一个完整的线束总成。

图 1 线束模块化设计理念

KSK设计按完成度分类：完全KSK，部分KSK，伪KSK

完全KSK：客户可以在整车所有物理上可以实现的电气功能中挑选，得到对应配置的线束（一次开发，满足所有）

部分KSK：客户在给定的范围内，可以对范围内的功能进行挑选（一次开发，满足给定范围内所有可能性）

伪KSK：表象同“完全KSK/部分KSK” （多次开发，一般只开发市场已明确需要的配置，一但配置、功能发生变动，需要重新开发验证）

2 KSK线束的特点及优缺点

KSK设计主要特点就是用足够的冗余设计，保证所有已知的可能性都可以被制造出来。

KSK优势：

（1）可以满足多元化的需求；

采用模块设计，每台车上的线束都是量身订做的。不会产生多余的线束分支。购买中配和标配车的客户不用仍额外支付多出来的 10 个和 15 个分支线束产生的费用。

（2）设计集成度高，实现复杂管理；

采用模块化设计一张图纸可以制作成多个不同车型的线束。而传统的设计方法，每个细小的变化就会有一个新的图纸出来。这样衍生出来的线束图纸可能会有几百上千份。如果一旦对某一车型的基础线束进行变更，就会导致这几百上千份的图纸变更。由此产生的任务量是巨大的。更严重的是这有可能会成为限制设计者创新思维的壁垒。

（3）匹配标准化后子零件的大批量使用，降低物料成本；

（4）匹配车型平台化，可以降低研发成本和周期；

模块化设计的线束是基于电气功能和布局来分类的。对于设计人员不需要查找之前是否做过类似车型。他只要确认是否有新的功能种类出现。如果有，需要把新功能的线束设计先完成。然后添加到功能清单中。待客户选择完车辆配置，与之对应的功能清单产生后，这时线束设计只要把客户选择的不同功能的线束组合到一起即可完成线束设计。

（5）匹配功能模块的标准化，提高产品质量。一般不需要工程变更即可满足市场需求的调整。

采取模块设计后，原本复杂的线束设计过程变得简单化，标准化，系统化。可有效降低和减少线束设计与生产风险，从而提升产品质量。

KSK劣势：

• 初始设计，验证成本大，耗时长；
• 设计环境要求高（公司整体开发流程，员工素养，软件硬件，标准化程度）；
• 后期设计变更困难；
• 生产工艺设计难度大；
• 单车成本无法达到最优。

实现线束模块化设计的条件

1）主机厂需要建立模块化设计所需要的数据库。如连接器、端子、导线、塑件等信息的数据库。

2）需要一款可实现数据化编程的软件。可用于创建线束原理图，2D图，接线表等等的工程软件。如 Capital HarnessSystem 软件，线束工程师CHS学习课程点此获取。

3）必须是具备模块化设计概念的线束供应商。能够实施完善的的 ERP 管理，自动化作业设备和训练有素的工程技术人员。

3 线束模块化设计方法步骤

3.1模块的划分

模块的划分要结合以往车型的经验，以便于模块的排列组合为依据。

模块拆分的原则是：要确保模块覆盖整车所有配置，模块按照配置或功能划分清晰，不能遗漏回路或重复回路，必要时可做冗余，以减少模块种类。

线束在开发前期，模块必须被划分清楚，然后将每个零件划分到不同的模块中，目前根据零件功能将整车用电器模块划分为两种：基础模块和功能模块。

基础模块又称必选模块，具有唯一性，优先级最高，基础模块内的零件是所有车型的必装配置，而且这些零件不含多种配置。此时线束图纸应该只有一个基础模块，所有车型共用这一基础模块。

必选模块表示不论车辆配置如何，必选模块中子配置必定选择其一；可选模块表示这些模块是否需要根据顾客的选择而定，如果顾客选择选装模块的配置，则功能模块的子模块需要，否则不需要。

以某重型卡车主线束总成为例进行说明。

基本模块，包含了灯光、雨刮、门窗、门锁等基本功能。不管车辆如何定制化，此模块的功能是不变的，因此将不变的部分划归基本模块，此模块的通用化也最高。

发动机功能模块，包含发动机控制相关的回路。如加速踏板、制动开关、排气辅助制动等功能。因商用车根据客户定制化，会选择不同的发动机，因此将此部分功能划归一个模块，以实现变量管理。

ABS功能模块，包含 ABS 相关的功能，如轮速信号、电磁阀控制信号等。因商用车根据客户定制化，会选择不同的 ABS 系统，因此将此作为单独的模块，以实现变量管理。

舒适模块，包含车载冰箱、天窗、MP5 等舒适功能。根据客户选择不同，将此作为单独的模块。

图线束模块划分

将模块划分完成后，在系统内提前对基础模块、必选功能模块及可选功能模块进行设置选装规则，如果选择模块重复或者遗漏，系统会报错，这有利于对线束多模块情况下的反查，减少模块出错的几率。

3.2零部件模块属性划分

待模块确定以后，将线束上的插接器、端子、塑件等子零件进行划分，每个子零件都应当有一个模块属性。

对于不同模块共用的插接器，一般按孔位数划分，将连接器划归孔位数多的模块。

比如下图模块中，A 插接器有20个孔，其中19 个孔是该模块的，则此插接器就属于此模块。D 插接器有 3 个孔，其中 1 个孔属于该模块，另外两个孔属于另外一个模块，则此连接器就属于另一个模块。

图线束接插件划分

3.3 线束图生成

利用模块化设计方法，不同的线束总成可以共图，减少图纸数量，便与技术管理。如下图，在图纸中生成如下表格，不同的线束总成包含的模块即可通过表格进行表示。

图 线束总成零件号共图

3.4 开发验证

线束搭配后的模块准确性因组合数太庞大，无法100%全面经过实物验证，因此各验证环节一般采取如下策略。

1） 虚拟验证：通过专用设计软件辅助，模拟分析各模块搭配可行性。

优点是时间短、费用低。缺点是无法预测到线束实际生产过程的突发状况。

2） 系统验证：选择高、中、低配等数个线束总成，确认线束模块的可行性。优点是能够模拟实车验证，缺点是只能验证部分车辆，不能确保所有配置车辆都进行验证。考虑到费用、周期等多方面，模块化线束大多采用此种方法进行验证。

3） 实车验证：同系统验证选件策略，确保所有试验车型搭载的线束总成涵盖所有模块。优点是可以确保各种配置车辆都得到验证，验证充分。缺点是需求车辆多、验证周期长、费用高。

4 大众集团 KSK开发流程

大众集团很早就提出平台化，模块化，标准化战略。

高集成度：不同品牌的车辆都可以集成在同一个平台中。根据集团战略需要，分出多个平台。平台的区分维度一般根据动力总成和整车架构：横置发动机，纵置发动机，电动车，商用车，跑车等等。

高标准化：包含工作流程，开发工具，功能模块，子零件。

所有的功能模块化：同一个功能模块可以适应不同平台，不同品牌，不同车型

开发流程，著名的VOBES流程

VOBES：VolkswagenBordnetzEntwicklungsSystem

官方定义：

VOBES使从系统电路图到线束图的连续设计成为可能。VOBES过程将电气组件的逻辑互连与在三维空间中的插头，电缆等的几何布置结合在一起。由于2D和3D的结合，当前只能使用两个单独的系统执行该过程。

这些系统可通过Elena进行，用于2D区域和CATIA的逻辑互连。

传统图纸维护方式：快速、灵活、依赖个人能力

VOBES图纸维护方式：严谨、精准、不依赖个人能力

2.纵向开发流程

4 KSK展望

线束KSK模式的系统开发需要主机厂和供应商建立一个复杂的信息交互系统，同时对设计、生产、物流等多方面人员要求较高。但线束KSK模块化生产能够大大缩短开发周期，节省费用。

随着消费者对车辆配置及个性化的需求越来越高，KSK线束设计是客户定制的初步体现。中国市场品牌中上汽大通汽车有限公司的线束已全平台采用模块化开发和生产方式，奇瑞汽车也初步采用模块化生产，奥迪、大众等合资品牌采用了半模块化的生产方式。中国自主品牌汽车正在蒸蒸日上，线束在模块化设计方向有着巨大潜力，最终KSK的线束生产方式将会成为主流，并且不局限在汽车领域，还将不断拓展不同领域，在大规模量产中实现高复杂性生产，每个人可以体验到完全符合自己需求的定制产品。

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