采用數據連續性、設計自動(dòng)化和V型系統提升電氣設計

一。背景

當今汽車(chē)、越野車(chē)輛、航天航空和國防領(lǐng)域的制造商面臨的挑戰主要是對不斷縮短設計周期，同時(shí)保持或提高質(zhì)量的需求。在電氣設備增加，以及源于增加成品定制化服務(wù)的市場(chǎng)需求而使復雜性提高的形勢下，必須實(shí)現這一目標。定制化服務(wù)則是滿(mǎn)足數量不斷增長(cháng)的客戶(hù)定制選擇?？蛻?hù)選擇的增加及其選擇的組合將促使電氣系統配置數量呈現出爆炸式增長(cháng)；然而，合成技術(shù)需要跟上這一發(fā)展步伐，并且應對與設計相關(guān)的持續挑戰，但許多制造商在這兩個(gè)層面均不成熟且滯后。

圖1

二。V模式

V模式系統工程可展示需求定義的最初步驟如何被分解，首先是分解為單個(gè)功能，然后是用于執行的相關(guān)功能。這些功能必須結合在系統上并配置在物理設備或車(chē)載軟件上。這種邏輯設計與汽車(chē)、卡車(chē)或飛機等所有車(chē)型的機械定義關(guān)聯(lián)起來(lái)，然后最終由物理配線(xiàn)系統連接，而該系統最終被劃分成可以生產(chǎn)和安裝的各種線(xiàn)束。這些車(chē)型一旦售出，就需要在其使用年限中提供維修服務(wù)直到被拆卸。維修要求是車(chē)輛與集成電路（IC）或印刷電路板（PCB）等電氣零件之間使用年限的主要區別，需要進(jìn)行規劃以維護公司形象。

“V”周期還有一個(gè)與其密切關(guān)聯(lián)的時(shí)間表，而各家制造商的一個(gè)主要目標是縮短這個(gè)周期或“壓縮V模式”。壓縮V模式可帶來(lái)豐厚的回報，還能對縮短上市時(shí)間、降低成本并帶來(lái)質(zhì)量的必然提升產(chǎn)生重大影響。此外，如果您認為上市時(shí)間已經(jīng)足夠（只需比同行競爭者更快），接著(zhù)縮短周期可留出時(shí)間，以進(jìn)行更多的設計迭代來(lái)進(jìn)一步降低成本或提高質(zhì)量，這進(jìn)而可以降低維修成本并提升品牌形象。

三?；A

“壓縮V模式”需要設計和驗證機構在許多方面進(jìn)行完善。一個(gè)較好流程的基礎是數據連續性和設計自動(dòng)化，它們被看作是Capital電氣設計工具的主要基礎元素。

圖2

1.數據連續性：在設計領(lǐng)域內和領(lǐng)域之間必須實(shí)現大量的數據流動(dòng)，以提高設計各步驟間的透明度，并能夠在整個(gè)設計步驟中以安全可控的方式對設計變更提供指導與支持。該公司將其稱(chēng)為“數字連續性”。業(yè)內尚未實(shí)現各步驟間完全的數據流動(dòng)，但這確實(shí)是一項宏遠目標。

2.設計自動(dòng)化：從管理文檔至處理作為設計核心的設計數據包，這種轉變?yōu)檐浖_(kāi)發(fā)商帶來(lái)了空前的發(fā)展機遇，可有助于實(shí)現與設計相關(guān)的流程的自動(dòng)化。這將提高生產(chǎn)力，最為重要的是，它還將提升對其相應產(chǎn)生的設計的“正確地構建”能力。換而言之，如果一個(gè)設計步驟的各要素實(shí)現了自動(dòng)化處理并且設計數據可對應預定義設計規則和流程限制要求，它將按符合要求的定義生成結果。設計自動(dòng)化還可減少所需驗證的次數，還可使V模式右側更加垂直并縮短周期。

四。電氣設計合成

在Capital中，電氣設計專(zhuān)家的專(zhuān)門(mén)技能可編寫(xiě)成一套規則并應用所有設計層面，以提升連續性和質(zhì)量。生成電氣設計的主要步驟如下：

剎車(chē)、音響和配電等汽車(chē)子系統被看作是邏輯連接。這些多個(gè)子系統被收集到一起并以整車(chē)二維平面圖進(jìn)行合成。而這種平面圖是從三維機械設計中生成的電氣布局。

利用這些數據，以及該車(chē)型確定的客戶(hù)與工程設計配置，合成引擎可以為所有車(chē)型配置自動(dòng)生成最佳的配線(xiàn)設計。公司相關(guān)規則在合成過(guò)程中采用，并成為該設計完成時(shí)最終驗證的依據。這種“創(chuàng )新式設計”過(guò)程代表了電氣平臺設計方式方面取得了一項巨大進(jìn)步，而數據連續性可確保多種渠道的規范和設計數據可加以整合，設計合成“引擎”可實(shí)現詳細設計流程的自動(dòng)化。

圖3

在配線(xiàn)規格確定并經(jīng)過(guò)驗證之后，配線(xiàn)數據將與定義的三維線(xiàn)束結合，并自動(dòng)生成二維線(xiàn)束圖紙。所有機械零件均可實(shí)現三維和二維之間的同步，從而為車(chē)型各種線(xiàn)束提供完整且可選配的線(xiàn)束定義。然后線(xiàn)束工程師接管線(xiàn)束設計并完成線(xiàn)束設計的規范、零件號的自動(dòng)選擇并按需進(jìn)行的相關(guān)計算。在向制造（Build）發(fā)布數據前，最后執行一系列標準和自定義的設計規則檢驗，確保設計符合規范。

額外的功能可擴展電氣設計自動(dòng)化能力。“合成”過(guò)程可使電氣設計師利用最初設計階段極其詳盡的模型進(jìn)行優(yōu)化。設計過(guò)程中各步驟間的數據連續性可以簡(jiǎn)化執行和設計變動(dòng)的驗證過(guò)程，包含制造設計信息例如成本的設計數據可以進(jìn)行快速處理，而且還可以用于完善上游設計決策。數據連續性可使技術(shù)文檔工程師從初始配線(xiàn)和機械數據中直接創(chuàng )建服務(wù)文檔，無(wú)須進(jìn)行大量的人工轉錄工作。數據連續性和設計自動(dòng)化是實(shí)現所有這些性能的主要基礎。

五?？偨Y

Capital等工具使各個(gè)組織能從概念到制造與服務(wù)實(shí)現“V模式系統”轉變，從而利用平臺進(jìn)行電氣數據管理。電氣設計數據能以更加可控的方式創(chuàng )建并加以管理，而其自動(dòng)化和驗證為各步驟的電氣設計活動(dòng)提供支持。Capital可與其它企業(yè)系統進(jìn)行整合，從而發(fā)揮ePLM系統的作用，對日常“進(jìn)行中”和“發(fā)布”各個(gè)層面電氣設計數據進(jìn)行管理，滿(mǎn)足企業(yè)主系統生成與存檔的需求。