Проектирование систем автомобильной электропроводки при помощи зональной архитектуры

Автомобильные проводные системы сталкиваются с серьёзными изменениями. Высокопроизводительные компьютеры и чёткая структура подготавливают их к внедрению автоматизированного вождения, цифровизации и многого другого. Зональные архитектуры компании LEONI AG обеспечивают производителям автомобилей возможность снижения общей стоимости владения проводными системами, а также реорганизации производственных процессов и цепочек поставок для того, чтобы сделать их более устойчивыми и экологичными.

В настоящее время перед производителями автомобилей стоят многие различные проблемы, такие как подключение к интернету, автоматизированное вождение, электрификация силовой установки, цифровизация и минимизация выбросов CO2. Эти проблемы приводят к повышению требований, предъявляемых к безопасности систем электропроводки, требуют нескольких уровней напряжения и большей мощности, а также приводят к необходимости установки дополнительных датчиков, исполнительных механизмов, увеличению трафика данных и пропускной способности процессора. В некоторых случаях современные проводные системы, ориентированные на конкретного заказчика, имеют более 100 блоков управления и более 1000 отдельных линий, и это растущая тенденция.

По мнению главного операционного директора и члена правления компании Leoni г-на Инго Шпенглера (Ingo Spengler), это означает, что происходит постепенное приближение к пределам разумных возможностей производства и монтажа. Нельзя продолжать, как раньше, необходимо пересмотреть систему электропроводки.

Чёткая концепция, очевидные преимущества

Как полагает компания Leoni, будущие электрические и электронные архитектуры будут иметь небольшое число центральных компьютеров, соединенных с помощью высокоэффективных «магистралей передачи данных». Окружающая высокопроизводительные компьютеры проводная система будет разделена на несколько зон. В этих зонах зональный контроллер будет независимо выполнять подзадачи, такие как распределение мощности или управление данными, передаваемыми к датчикам и исполнительным механизмам и от них. Серийное производство первых зональных архитектур такого типа будет налажено в течение нескольких ближайших лет (зональный подход 1.0). Например, компания LEONI AG недавно получила свой первый заказ от клиента. Всемирно известный производитель автомобилей и компания LEONI совместно разработали проводную систему, позволяющую автоматизировать производство компонентов жгутов.

Компания Leoni предвидит, что количество зон и зональных контроллеров может постепенно увеличиться к концу этого десятилетия. Это связано с дальнейшей стандартизацией распределения электроэнергии и интерфейсов, а также с ещё более согласованной функциональностью, обеспеченной программной поддержкой (зональный подход 2.0). Хорошо структурированная зональная архитектура обеспечивает многие преимущества. Наиболее очевидные – новые возможности для производственных процессов и цепочки поставок. Чем меньше по размеру кабельные жгуты в отдельных архитектурных зонах, тем более вероятно, что они могут быть изготовлены при помощи частично или полностью автоматизированных процессов, включая интеграцию разъёмов и контроллеров, а также монтажных элементов. Компания LEONI AG уже разрабатывает интеллектуальные концепции и системы для производства небольших, а впоследствии и более крупных кабельных жгутов.

Гибкое производство и цепочки поставок

Например, частично или полностью автоматизированное производство компонентов проводки, способствует переходу от стратегии, ориентированной на конкретного потребителя, к стратегии производства, ориентированной на конкретный продукт. До настоящего времени компания LEONI AG в основном производила жгуты проводов специально для конкретного клиента на конкретном заводе. В будущем компания планирует изготавливать так называемые «поджгуты» - небольшие жгуты, компоненты проводки одинаковой конструкции, такие как, например, для бамперов для различных транспортных средств заказчиков, собранных вместе на одном заводе. Это поможет компенсировать колебания в загрузке производственных мощностей, в то время как значительно более высокий уровень автоматизации в будущем существенно повысит качество производства и возможность оперативного контроля всех производственных процессов.

Ещё один эффект более высокого уровня автоматизации заключается в возможности снизить относительную важность затрат на рабочую силу. Это позволяет в очередной раз переместить участки производства жгутов проводов ближе к заводам по сборке автомобилей OEM-производителей (производителей, которые выпускают продукцию по конструкторской документации заказчика), что приведёт к сокращению расстояний и, следовательно, транспортных расходов. И это также обеспечит сокращение углеродного следа от логистики и проводных систем. Перемещение производства систем электропроводки ближе к производителям комплексного оборудования может также минимизировать факторы геополитических рисков и повысить устойчивость цепочек поставок.

Зональные архитектуры также обеспечивают более высокую степень свободы при сборке транспортных средств OEM-производителей. Например, небольшой жгут может быть установлен отдельно в модуле транспортного средства вне основной линии сборки или у поставщика уровня 1 в цепочке поставок. Это модуль затем соединяется с остальными частями автомобиля. OEM-производители уже рассматривают возможность изготовления всех больших автомобильных модулей, таких как передняя часть, задняя часть кузова или скейтборд (тип конфигурации автомобильного шасси, используемый для автомобильных платформ электромобилей), по отдельности (включая компонент проводки) и затем соединения их вместе на линии окончательной сборки для создания готового автомобиля.

В ходе этого процесса небольшой жгут может быть легко и надёжным образом соединён с основной проводкой при помощи определённых и прочных интерфейсов. Проверка функциональности проводной системы и перепрошивка программного обеспечения могут также быть выполнены в модуле на более ранней стадии, а не в конце линии сборки.

Стандарты и эффективность при снижении затрат

Второе важное преимущество зональных архитектур заключается в потенциальной экономии общей стоимости владения (TCO). Автоматизация позволяет широко стандартизировать процессы, компоненты и интерфейсы. Например, компания LEONI уже работает над операционной системой, которая соберёт, стандартизирует и объединит лучшие практики для того, чтобы создать стандартизированный подход на всех производственных площадках компании. Вместе с унифицированными кабелями, разъёмами, процессорами и аппаратными/программными интерфейсами это позволит оптимизировать время и затраты как при производстве жгутов проводов на предприятиях компании LEONI, так и на участках окончательной сборки автомобилей на предприятиях OEM-производителей. Например, это обеспечит более эффективный баланс в конфликте интересов между затратами на производство единицы продукции и стоимостью сборки.

Работая в тесном сотрудничестве с OEM-производителями, компания LEONI может разработать интеллектуально сконструированную систему жгутов проводов, которая компенсирует любые более высокие затраты на производство единицы продукции за счёт автоматизированной и, следовательно, более дешёвой сборки на заводе заказчика. Ещё одно преимущество, которое обеспечивает зональный подход, заключается в модульном принципе.

Г-н Вальтер Глюк (Walter Glück), технический директор подразделения WSD Wiring Systems компании LEONI, подчеркнул, что даже на этапе разработки неизбежные краткосрочные изменения могут быть проще и быстрее интегрированы в общую архитектуру. То же самое относится к мероприятиям по техническому обслуживанию модели автомобиля и постоянному совершенствованию архитектуры системы электропроводки в случае изменения модели.

Экологически ответственное решение

Третье важное преимущество состоит в повышенной устойчивости и экологичности зональной архитектуры. Современные изготавливаемые на заказ жгуты проводов большие, громоздкие и тяжёлые. Результаты первоначальных анализов текущих проектов (зональный подход 1.0) показывают, что общий вес зональной архитектуры мог бы быть снижен примерно на 10%. При зональном подходе 2.0 масса могла бы быть уменьшена даже на 20% - 30% по сравнению с сегодняшними изготавливаемыми по требованиям заказчика кабельными жгутами. Вес также может быть сокращён за счёт намного более удобной упаковки небольших жгутов по сравнению с громоздкими и тяжёлыми жгутами, ориентированными на конкретного заказчика.

В сочетании с географически оптимизированной цепочкой поставок зональные архитектуры означают значительное снижение углеродного следа жгутов проводов, что, в свою очередь, эффективно поддерживает усилия OEM-производителей по обеспечению устойчивого и экологически безопасного развития.

Благодаря этим и другим реалистичным идеям в отношении продуктов и производства компания LEONI усилит свои позиции как предпочтительного партнёра-производителя систем электропроводки.

Компания LEONI уже предлагает услуги по производству и разработке систем электропроводки для конкретных клиентов. В то же время компания расширяет свой ассортимент инновационных аппаратных компонентов, включая распределители питания, инновационные шины передачи данных и зональные контроллеры. В рамках масштабной цифровизации своих процессов разработки и производства компания LEONI планирует продолжать работать с заказчиками для достижения ещё более точных, быстрых и гибких и экологически ответственных решений.