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对话:FAKRA连接器自动化生产现状与设备国产替代
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对话:FAKRA连接器自动化生产现状与设备国产替代

2022-04-19 16:44:19 来源: 作者:国际线缆与连接 点击:3285

【哔哥哔特导读】汽车智能化趋势下,车载射频连接器/线束使用量也随之增长,对自动化设备需求更盛。本期《对话》,围绕FAKRA连接器/线束自动化相关的话题,邀请了FAKRA连接器/线束厂商及相关设备商共同对话。

编者按

汽车智能化趋势下,ADAS(智能驾驶辅助系统)的渗透率快速提升,车载传感器用量增加,数据传输要求(高速高频大数据量)相应提高,车载射频连接器使用量也随之增长。FAKRA连接器是一种汽车行业通用标准的射频信号连接器,目前已被业界广泛应用。

连接器

(图源罗森伯格)

在大量的市场需求下,为方便自动化生产,FAKRA连接器已从车削件改为冲压件。那么国内的FAKRA连接器/线束的自动化生产程度如何?自动化生产面临着哪些难点?在这过程中,哪些环节的自动化设备可实现国产化?在满足哪些条件下,连接器/线束厂商愿意选择国产设备、器件厂与设备厂在实际配合中存在哪些问题......本期《对话》邀请了FAKRA连接器/线束厂商及相关设备商共同探讨以上问题。

以下是问题导览:

1、目前FAKRA连接器/线束的市场发展空间及技术发展趋势如何?

2、FAKRA连接器/线束的自动化生产特点及现状是什么?有何难点?

3、目前FAKRA连接器的生产设备的国产化程度如何?是否有意愿推进国产设备的应用?

4、春源科技陈世杰:跳线生产部分,由于长度一变长理线问题很难克服,所以跳线长度超过一米就很难导入自动化。这一问题有何解决之策?

5、春源科技陈世杰:部分连接器厂商往往因订单量不足满足自动化产线需求, 只能被迫采用半自动制程生产,但采用人工生产效率差又不划算。您认为有何解决措施?

6、在实际应用中,设备商和器件商之前的配合存在着哪些问题?您认为有何解决之策?在选择设备商时,主要考察哪些指标?

7、目前国产的FAKRA连接器自动化设备与国外的还存在着哪些差距?应如何缩小这一差距?同时,国产设备品牌化是未来的必经之路,你认为应如何推动设备品牌化的形成?

连接器

1、目前FAKRA连接器/线束的市场发展空间及技术发展趋势如何?

银钢智能杨太全:早期FAKRA连接器/线束的市场需求量确实不大,但是现在相关部门规定所有的车型都必须标配倒车影像,FAKRA连接器/线束的市场需求就直线上升了(例如:原来一套FAKRA线束仅需4条线,现在需要36条线,市场需求量高出了9倍)。同时随着电动车越来越多,除倒车影像外,电动车还涉及到通讯方面的应用,这对FAKRA线束的需求已远远超出了36条线。

但是在FAKRA连接器上,因为罗森伯格、安费诺等国外连接器企业做得早且经验充足,目前大部分FAKRA连接器的市场份额仍掌握在他们手中。但是因目前市场需求量大,国内的连接器企业也可以分到一杯羹。

敏匠智能吴锋华:FAKRA一般采用同轴电缆,单线单芯,已广泛应用在车载收音机,GPS和摄像头端等高性能和安全要求的场合。主流生产商包括罗森博格,安费诺,TE,莫仕,JAE、ECT等,以外资品牌为主。目前本土厂商与欧美大厂之间还有一定差距,但是在交付周期及人力成本优势的助攻下,相信差距会逐步缩小。

春源科技陈世杰:今后的技术发展方向主要有以下四点:①使用频域 : 由现有的4GHz & 12GHz提升到28GHz以上的毫米波频域;②轻薄短小化;③超低损秏:跳线长度越长损耗值越大,故会发展对应超低损线材的连接器;④防水耐震:车规连接器的安全规范相当高, 使用环境也相对恶劣。

FAKRA连接器因属于车用连接器牵涉到生命安全问题,没有一定规模厂商很难销售。且从冲压/射出/组装/测试皆得符合16949规范,小厂很难落实相关要求。Rosenberger在主导规格制定的同时,也申请了专利形成系列技术障碍。

忆茗电子代华银:FAKRA连接器未来方向是:1.高频宽(如15GHz, 20GHz或者更高);2.低损耗;3.接线长度增加。使用制造工艺要求更加精细化,对全自动化生产设备更加依赖性。

2、FAKRA连接器/线束的自动化生产特点及现状是什么?有何难点?

敏匠智能吴锋华:一般连接器工艺比较单一,以插针为主,Insert Molding、点胶、热熔、烘烤等辅助配套,但FAKRA连接器产品结构和生产工艺柔性,曲变更为复杂,包括剥线(内外皮,屏蔽缠绕层)铆接,压接等,其中核心工艺之一编织层的翻边,铆接。此外,兼顾时效监测可靠性在线反馈等数据闭环追溯。

春源科技陈世杰:最早的FAKRA连接器,无论是公母头金属件皆采用车削件,所以效率低又贵,这几年FAKRA连接器,逐渐采用冲压件取代车削件, 可降价并导入自动化。生产工艺及设备以现有的精密连接器设备可应对大部分的需求,然而连接器厂商所缺少的是高频设计累积经验、仿真验证资源与产品特殊验证资源。

FAKRA跳线依应用需求,可分成短线(约1米以内)与长线(最长到6米)。0.5米长以内的短线自动化较易实现,但长度一变长理线问题很难克服,超过1米跳线的自动化难度高,而意大利原厂设备长度达40米价格昂贵。FAKRA跳线自动化所需设备费用几百万,车用数量不够难满足投资效益。

其中,精密组装、自动检测、自动包装方面最需要导入自动化。排除资金取得因素,自动化导入有以下几个难点:①产品设变:开发中产品设变次数太多, 导致自动化设备得不断更改设计。②沟通不足:连接器厂商与设备厂商间的沟通不够, 导致开发案一改修正。③开发时限:自动机投入往往要4~6个月, 有设变问题的话交期得不断延长。④订单数量:往往自动机好不容易开好,订单萎缩,重金投入设备就得闲置。

忆茗电子代华银:目前FAKRA连接器已按照ISO 20860规范做到了标准化,FAKRA连接器可实现全自动化生产,FAKRA CABLE从裁线,剥皮,压接中心端子,翻编制,压接外导体,CCD全检,O/S电测,绝缘/耐压测试,实现全自动化生产,保证产品的一致性。在整个生产过程中满足产品机械性能,电气性能。

FAKRA CABLE裁线到压接,到组装整个生产环节实现自动化最为重要,全自动化生产能保证产品的一致性。终端客户也希望连接器厂的产品能实现全自动化生产。目前国内也有一些设备厂商开发出来FAKRA全自动化设备,但是设备生产效率,自动化程度还不高,还需要不断改进。

电连技术杨新国:FAKRA连接器要能满ISO20860和USCAR行业标准,目前FAKRA连接器自动化生产已经实现了全自动,FAKRA跳线(线束)制程的80%以上实现全自动生产。

钿威科技陈信机:目前有少部分大公司制作生产FAKRA是全自动化作业,中小型很多还是半自动状态,因为全自动生产投入较高。FAKRA目前的应用仍然是以汽车行业为主,生产设备基本上可以互用,组装设备上要全部重新投入。

银钢智能杨太全:实际上FAKRA线束自动化生产所存在的难点很多,主要有以下5方面:①线束自动剥皮,运用在汽车或工业上的FAKRA线束对精度要求很高,刀片在剥线时不允许让导体有一丁点的刮伤,需要使用旋切刀才能将线皮剥标准。②屏蔽网处理的一致性。③铝箔的处理。普通的刀片切割不容易切穿,且很难将屏蔽网剥掉或者剥整齐。我司在两年前针对这一难点开发了旋转激光切割头,可把铝箔金属有效切断且不伤内绝缘。④铆压。市面上很多端子机所采用的原材料不好,因此铆压的强度不够,进而造成端子不稳定,但是FAKRA这类车用连接器,公差要求缩小到±0.02mm范围以内。针对这一难点我们开发的高精密端子机有“保压”的功能,可保证端子的一致性、不回弹。⑤残留清理。自动旋转切割时产生的大量粉末会导致显示屏出现闪屏或者黑屏的现象,而单纯的用风箱无法清理干净,因此我们就加了一个等离子残留清理机,可有效去除粉末。

3、目前FAKRA连接器的生产设备的国产化程度如何?是否有意愿推进国产设备的应用?

电连技术杨新国:冲压,注塑,组装,测试生产国产设备占比60%。冲压和注塑自动化比较容易实现国产化,组装和测试是国产设备需要提升,目前线束组装和线束测试自动化是最具有挑战性。

我们也希望设备厂商熟悉FAKRA产品制程和性能,提高设备零件的加工精度,配件使用大公司品牌,同时不断进取,精益求精,我们有意愿和国内厂商一起配合把设备和产品做得更好。

忆茗电子代华银:FAKRA连接器的生产,组装设备基本上都是使用国内厂商设备,目前高频测试TDR,NA还是要依靠美国是德科技的仪器,若国内有高频测试设备,愿意推进国产化设备的应用。

钿威科技陈信机:我司FAKRA的生产设备仍用国外品牌,组装设备国产,测试仪器用国外的,国产设备主要能达到生产要和测试要求,用国产替代也是可以的。

4、春源科技陈世杰:跳线生产部分,由于长度一变长理线问题很难克服,所以跳线长度超过一米就很难导入自动化。(这一问题有何解决之策)?

众耀自动化夏泽:现在成品组装厂家确实有遇到这个问题, 线束需求长度不一,长的能有5米,10米,甚至更长,自动机在裁线打卷的时候,就会用掉大量的时间,导致后段组装工站长时间等待。关于这个问题,我建议可以把裁线卷线的工站,跟后段组装分离开,用专用裁线卷线设备,把线材裁成指定长度,打好卷,再上到自动机上加工,就可以很好的避免组装工站的稼动率低的问题。也可以解决一些产品的兼容性问题。

银钢智能杨太全:目前我们暂时还没遇到这种情况。但是短线短于0.55m需要在自动化上做一个掉头的工站;长线可以通过绕线形成“u”字形同时进行加工。

5、春源科技陈世杰:部分连接器厂商往往因订单量不足满足自动化产线需求, 只能被迫采用半自动制程生产,但采用人工生产效率差又不划算。(您认为有何解决措施)?

敏匠智能吴锋华:对于制造企业来说,追求效益最大化才是终极目标,因此采用何种生产模式是灵活的。在批量生产方面,推行自动化能有效降低生产成本,的确有助于提升企业效益,但是订单量不足的产线,则恰恰相反,采用自动化生产线才是真正的“不划算”,半自动制程生产更为符合实际。当然,对于订单量不足同时产品有高附加价值的情形,则往往适合推行智能制造——一种有别于自动化的适应“小批量、多品种”的生产模式。

银钢智能杨太全:首先,自动化是基于量大的情况下进行导入的,要解决这一问题我认为首先是要连接器的质量要好,因此在设计时多与自动化厂商进行沟通,这样才会容易生产出高品质连接器,订单量才会增多。其次连接器在设计和选材时,设计要参照自动化的技术进行设计,选材要选择高品质的材料,否则后期生产容易造成变形,订单量会因此减少。

众耀自动化夏泽:目前市面上,大量的此类订单,都掌握在外资企业手里,并且是长期供不应求的状态。国内同类企业需要不断的提升品质管控能力,提升产品的自动化程度,才有可能在市场上争到属于自己的一份蛋糕。

6、在实际应用中,设备商和器件商之前的配合存在着哪些问题?您认为有何解决之策?在选择设备商时,主要考察哪些指标?

众耀自动化夏泽:市场上大多数的生产企业,都希望自动化设备具有强大的通用性和共用性,而我们设备厂商,都是希望尽可能减少设备的共用,这样可以减少很多产品端带来的风险。

银钢智能杨太全:一些器件厂商在前期开模时,未考虑自动化是否可以实现,这就会给后期生产带来一些系列的麻烦。其次是连接器材质的问题,如若材质选择错误,后期自动化生产时就容易导致变形。目前很多国产FAKRA连接器也在做冲压件,但是做出来的产品难以实现自动化,前后改进多次,导致设备交货周期拉长,对于我们自动化厂商来说压力也很大。

春源科技陈世杰:一台好的连接器或跳线全自动机的制作, 需要连接器厂商与设备厂商不断的磨合方有可能成功,而且一定得经历过手工治具制程与半自动化制程,方能进入到全自动机设备的开发。

国内连接器厂商与设备厂商的互信基础与互动模式皆不够完善,连接器厂商一般不会将所有的制造经验值完全告知设备厂商,设备厂商又为了接单刻意隐瞒实力不足与经验缺乏,这样先天不足条件下所做出的全自动化设备肯定是问题一堆,往往造成自动化设备无法如期导入。

要实现全自动化制程是有其必要条件的,连接器厂商总是误认将制程需求给设备厂商就能全自动化生产,忘了所有投入零件的尺寸得严格管控才能满足全自动化生产条件一事;相对设备厂商也是不断吹嘘自动化设备是万能的, 认知不足加上原料零件精度不足问题,终会导致自动化设备不断设变甚至开发失败。

对国内设备厂商而言,要跟客户说明清楚机器可达到的目标。在充分了解客户的原物料制造精度水平,客户的现有制程问题点与改善目标,确实做完治具制程与半自动化制程后,再来设计自动化设备。

忆茗电子代华银:目前设备厂商与连接器厂商配合方面,主要存在以下问题:1.厂商设备新技术没有经过长期批量验证,设备稳定性方面连接器厂还在观望;2.设备厂商配件还没有实现标准模块化,很多零件都是定制化,对设备维修带来一定不便。连接器厂在选择设备厂商时,主要考量设备的生产精度,是否有经过批量的验证,设备的稳定性,设备的生产效率等等。

电连技术杨新国:针对于一些技术壁垒,我们也会使用一些国外设备,国内设备商和器件商配合服务会比国外厂商要好,采购设备主要会考虑:1)设备厂商资质;2)是否有经验,有成熟方案;3)成本;4)后期服务;

7、目前国产的FAKRA连接器自动化设备与国外的还存在着哪些差距?应如何缩小这一差距?同时,国产设备品牌化是未来的必经之路,你认为应如何推动设备品牌化的形成?

忆茗电子代华银:目前国产设备精度,使用寿命等跟国外设备相比还是有一定差距。期望国产设备技术方面,制造加工方面能力继续提升。

敏匠智能吴锋华:国内FAKRA连接器自动化设备水平与国外同行比较,客观地说,还存在一定的差距。比如在实现编织层,铆接,测试等工艺可靠性的数据追溯等在线生产能力方面,我们和国外知名公司在技术上都能够做到,但他们的良率和追溯的严谨性数据会有不一样的反馈。另一方面,国内自动化设备技术水平也在逐渐提升,这种差距正在随着国内厂商在核心工艺自动化的不断突破而逐渐缩小。

我司自2018年开始研发FAKRA连接器自动化设备,截至目前已成功开发多条全自动生产线,从连接器的上料到最后成品实现全自动生产,稼动率,良率,数据追溯等在线资料收集论证取得了一定的原始积累。相比同行竞争对手,我司的自动化设备在集成和智能追溯上实现了突破,获得合作客户的高度认可。

银钢智能杨太全:目前国产设备和国外的设备在用材、零配件及使用年限上存在一定的差异。但是我们国产设备的实用性较好,我们根据客户实际使用的便利性做了很多简化,且配置齐全。且我们15年前刚生产的FAKRA半自动化设备,到目前来看,最多只是更换耗材,设备寿命和国外的差异不大。

推动品牌建设很重要的一点就是为客户解决问题,即使是一些国外的大厂在设计出来的产品实物在自动化的应用上也会存在着很大的难点,但去年年底我们恰恰解决了某款难度很大的FAKRA连接器在自动化上的所存在的问题,这对我们的产品在市场上的推动起了很大的作用。

众耀自动化夏泽:我们成立已有13年,长期专注连接器设备和线束设备的研发制造,在FAKRA线端连接器/板端连接器/线束自动化生产设备有着非常丰富的经验和大量的成功案例,这些设备已经成功在国内国外知名公司生产应用,整机国产化程度90%以上。

目前国内自动化厂家经过多年的经验积累,在制造能力和品质管控方面,已经和进口设备不相上下,在售前售后服务方面,已经全面超过国外设备厂商。在国产设备全面替代进口设备之际,更多的国内的生产企业,需要坚定信心,相信国内的自动化厂商,有能力,向国内的制造业提供优质,且高效的自动化设备。

结语

近年来,在智能汽车的发展之下,FAKRA连接器/线束迎来了一波新的增量,给连接器及相关设备厂商都带来了新的发展机遇,也因此FAKRA连接器在设计之初也会将后期的自动化纳入设计范围之中。

设备方面,国产设备在精度、稳定性、可靠性和附件的配套性等方面与国外先进设备仍存在一定差距,部分环节的自动化生产设备(尤其是测试环节)仍依赖于进口。

此外,目前FAKRA连接器市场份额大部分仍占据在国外厂商手中,对于部分中小连接器厂商来说,设备价格昂贵投资效益不足,因此中小企业难以投入全自动化产线。同时,国产FAKRA连接器在前期设计和选材有所不足,进而也使得在导入自动化设备并使用时存在一定问题。值得注意的是,目前FAKRA连接器/线束厂商与设备厂商之间沟通尚不完善,不利于双方共同开发出高品质的产品,因此需迫切形成一套完善的互动模式。

但我国连接器与设备行业经过多年的发展,工艺技术水平已有大幅提升,部分国内设备厂商已经能够提供成套的较高精度加工设备。连接器厂商也表示在精度、稳定性、一致性达标的情况下,有意愿推进国产设备的使用。

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