EWIS下篇-基于达索3DE平台的电气线束设计解决方案

达索3DEXPERIENCE平台电气线束设计模块依托其强大的设计建模能力，提供了一套完整的从架构设计到制造设计的端到端解决方案。基于统一平台的强关联设计，真正实现了逻辑设计与物理设计并行展开、同时成熟的愿景。基于单一数据源，实现了基于文件串行协同设计到基于模型并行协同设计的革新。

上一代线束解决方案

在介绍达索3DEXPERIENCE平台的线束解决方案前，我们先来看一看目前行业内正在使用的基于上一代技术的线束设计解决方案。由于电气设计的复杂性带来了大量的数据储存需求，所以目前行业内经常使用的基于文件协同、多软件集成线束解决方案主要有两种：

扩展ECAD数据库

一种是扩展ECAD软件的数据库，使其能够以文件的方式存储一部分三维数据，这样就能够在ECAD端对三维文件进行加载和解析，进而进行导线的虚拟布线设计，并定义逻辑线束生成相应的定义文件。三维DMU设计人员参考逻辑线束定义文件在CATIA V5中绘制三维线束模型，最后将DMU绘制的线束三维外形和二维接线关系合并成线束组件，并对其进行展平，如下图所示：

这种方案的优势是用户投入小，目前主流的ECAD软件包括CHS和IGE都能够直接读取并解析CATIA V5的拓扑网路模型，并能够直接存储到ECAD数据库中，用户不需要做额外的开发投入。但同时这种方案也给用户带来许多的弊端：

• 虽然表面上是单一数据库，但是三维数模并非直接存储，而是以导入形式上传到数据库，所以逻辑和物理并不能实现真正协同设计。
• 仅拓扑网络上传到ECAD数据库中，后期绘制的线束三维模型与原理线路、拓扑网络间没有关联追溯关系，上游任何的修改对下游设计都是致命的工作量。
• ECAD定义的逻辑线束仅指明了线束的逻辑组成，没有空间路径，设计员需要花费大量的时间重绘线束的三维模型，效率太低。
• 最终生成的线束是由接线表和线束外形组成，并非MBD模型，这为今后的数字制造升级埋下隐患。

自建外部数据库

另外还有一种解决方案，就是自建外部数据库，将ECAD的数据、CATIA V5的数据通过文件解析存储到自建数据库中。然后在CATIA V5自定义界面与数据库交互，实现一系列的线束设计活动，最后把结果回传给ECAD绘制线路图。同时提取成束后的线束骨架模型，指导DMU人员绘制三维线束外形。最后将DMU的线束外形与ECAD的连接信息合并成线束组件，并展平出图。如下图所示：

这种方案的优势在于用户解析并存储了所有的数据，数据间能够基于自建DB构建关联关系；用户能够在CATIA端展开可视化的布线设计，并且能够生成线束骨架模型指导DMU绘制三维线束模型。但该方案的缺点也是显而易见：

• 定制开发的工作量太大，系统及流程过于复杂，后期系统数据的维护也较为繁琐，企业需要持续投入的资源较多，维护成本也较高。
• 自建数据库同样带来多点数据源问题，无法保证原理和三维设计的一致性。
• 自建数据库与CATIA V5间、数据库与ECAD间仍然是以导入解析的方式存储数据，所以原理与三维间同样不能够实时协同。
• 最终生成的线束一样是非MBD模型，给未来升级带来不确定因素。

这两种方案在国内都有企业在运用，第一种方案不需要太多的开发，对用户的要求较低，所以国内大多数的线束相关的企业在使用这种方法。第二种方案的三维可视性较好，但是开发成本太高，目前仅有一些有实力的航空企业及部分外资供应商在应用。

基于达索3DEXPERIENCE的线束解决方案

了解完上一代技术的解决方案后，我们来聊一聊达索的基于3DEXPERIENCE的电气线束解决方案。达索产品的电气解决方案从1987年就有了，中间历经了CATIA V4,CATIA V5,CATIA V6,再到如今的3DEXPERIENCE，产品不断进化，功能日益完善，设计理念鲜明，具有良好的行业适应性和支撑性。

达索提出的基于3DEXPERIENCE的电气线束端到端解决方案分为三个阶段：第一阶段为基于系统工程的电气线束架构设计；第二阶段为基于逻辑和物理的线束集成设计；第三阶段为基于线束组件的制造设计。以航空线束为例，其整体方案架构思想如下：

针对第一阶段的电气线束架构设计，达索提供基于CATIA Magic和EEW两个产品模块的完整解决方案，可以实现从系统级需求至设备级需求的分解，以及相关系统、子系统的功能架构设计。针对第二阶段的线束集成设计，达索提供基于SEF、ELG两个产品模块的完整解决方案，该方案通过逻辑和物理三轮迭代设计，最终完成电气原理到线束三维的集成设计，实现了集成设计的高度综合化。针对第三阶段的线束制造设计，达索提供基于EMP等产品模块的完整解决方案，对三维线束模型进行快速展平及出图，然后添加必要的制造工艺信息，实现线束快速展平及工艺设计。

接下来我们重点介绍下目前行业内比较关心的第二阶段线束集成设计解决方案，也就是我们常说的EWIS解决方案。从总体架构解决方案中可以看出，EWIS设计解决方案有三轮迭代，这也侧面反映出EWIS的主要工作是解决三张图与三张网之间的关系。三张图分别是：原理框图、原理图、线路图；三张网分别是占位拓扑网络、综合设计网络、安装线束网络。这三轮迭代分别从功能、逻辑、安装的角度逐层细化EWIS设计。

原理框图与拓扑占位网络迭代（功能线束设计）

原理框图是在早期子系统或设备还未完全定型时，用来表述系统对象间存在的信息联络关系，它的来源可以参照下图：

原理框图定义了系统或子系统的对象（Component）间的信息流，结合Component的初步三维布置，及三维拓扑占位网络，可进行初步的信号集布置，并基于信号集的虚拟布置进行早期的安全性分析，进而能够在整体布局层面对Component布置、拓扑网络通道构建进行优化。从而能够从宏观功能的角度，在顶层定义出“功能线束”，指导后续设计工作展开。

原理图与综合网络迭代（逻辑线束设计）

原理图自EICD演化而来，而EICD又是从上一轮的原理框图细化而成，同样综合网络也是从拓扑占位网络的基础上细化而来。原理图与综合网络的迭代设计主要完成信号的综合布置。整机信号的布置以上一轮迭代设计所定义的功能线束为指导思想，同时结合信号自身特性所应遵守的隔离规范，将整机所有电信号合理合规的布置到细化的布线网络中，使整机功能信号在综合网络中实现无障碍传递。迭代设计结束后，将能够基于整机信号的最终布置结果，在功能线束的基础上，考虑信号隔离及其它逻辑因素，定义出“功能线束”。本轮迭代的大致流程如下：

线路图与线束网络的迭代（安装线束设计）

线路图与线束网络的迭代设计，主要是从信号传递实现、线束安装的角度去细化EWIS设计。根据上一轮迭代设计所定义的逻辑线束，通过分离面综合设计以及部段内的成束设计，可以基本定义出最终需要在飞机上安装的安装线束形态，并得出用于实现信号传递的导线的最终连接关系。

如果把三轮迭代设计放在一起来描述，他们间的关联及继承关系大致如下图所示：

从达索基于3DEXPERIENCE的整体线束解决方案中，我们可以看到它有以下优势：

• 一体化研发流程打通了电气设计所有环节，通过自动同步和知识工程使设计流程实现了尽可能少的重复定义，减少了设计环节数量，将设计师从高强度重复文档工作解放出来，实现设计工作自动化。
• 新流程2D/3D完整统一，使得高度并行设计成为可能，缩短了设计周期；需求-架构-原理-物理之间的数据追溯性，为增量设计、设计变更提供了可靠保障。
• 通过CATIA传统的上下文设计能力，实现精细化3D信号拓扑设计——3D线束安装一脉相承，使得整机早期线缆布局高度3D可视化、可控化，线束成束方案清晰可靠。
• 在线束安装设计阶段，3DEXPERIENCE通过基于平台的知识工程能力，支持录入EWIS规则代码，对全机线束进行自动批量分析，能够确保设计结果符合EWIS规范要求。
• 3DEXPERIENCE平台一体化数据库能够保证信号及导线的路径设计精确到每根芯线的毫米级长度，有效评估设计重量，使得基于模型评估结果进行的重量优化成为可能。

达索3DEXPERIENCE平台电气线束设计解决方案也许还有它的不完美之处，对于不同的用户需求，我们安托集团有强大的经验丰富的开发团队，可以根据不同的需求进行深度定制开发，解决客户的实际问题。

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