基于CHS軟件的飛機(jī)線束設(shè)計(jì)應(yīng)用

摘 要：飛機(jī)電氣系統(tǒng)的線束設(shè)計(jì)主要基于AutoCAD的二維圖紙，和excel表格來完成。這需要耗費(fèi)大量的人力時(shí)間來完成從原理圖到線束分叉圖的整個(gè)設(shè)計(jì)過程。而且由于二維圖紙沒有校驗(yàn)措施，錯(cuò)誤較難避免，且大量表格維護(hù)更是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為此將美國Mentor Graphics公司的CHS（Capital Harness System）專業(yè)線束設(shè)計(jì)軟件引入飛機(jī)電氣系統(tǒng)線束設(shè)計(jì)的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程，并根據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行二次開發(fā)，使所設(shè)計(jì)的圖紙可進(jìn)行電氣校驗(yàn)，建立電氣元器件庫整合進(jìn)二維圖紙的數(shù)據(jù)庫，大大的提高了設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)也保證了設(shè)計(jì)的可靠性和可維護(hù)性。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)電氣系統(tǒng) 線束設(shè)計(jì) 二維圖紙 CHS

中圖分類號(hào)：V262；TP391.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（a）-0019-02

Aircraft Harness Design Based on CHS

Hao Dongjing

（Commercial Aircraft Corporation of China，Ltd Shanghai Aircraft Design Institution，Shanghai，201210，China）

Abstract：Aircraft harness design is mainly 2D-design based on AutoCAD and excel diagrams.It will consume a lot of energy and time of the designer to complete the process from schematic diagram to harness diagram.Also there is no supervision measure，mistakes cannot be avoided and the maintenance of the large amount of excel diagrams can be annoying.The harness design based on CHS，product of Mentor Graphics Company，helps with the check mechanism，and greatly improves the reliability and maintenance efficiency.

Key Words：Aircraft electrical system wiring harness；Design；Drawings；CHS

目前民用飛機(jī)線束設(shè)計(jì)工程化的還存在著以下問題。

設(shè)計(jì)手段和方法明顯落后：（1）設(shè)計(jì)手段和環(huán)境滯后，自動(dòng)化程度不高，效率低；（2）大量手工重復(fù)性勞動(dòng)，繁瑣并且容易出錯(cuò)；（3）缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)不一致，服用效率低；（4）不同圖紙不同數(shù)據(jù)之間缺乏聯(lián)系，無法驗(yàn)證和確認(rèn)。

質(zhì)量可靠性保障機(jī)制缺失：（1）相關(guān)文檔的形成機(jī)制落后，導(dǎo)致問題大量出現(xiàn)；（2）線纜設(shè)計(jì)環(huán)境與企業(yè)系統(tǒng)集成之間的問題。

而通過采用Mentor Graphics公司的CHS軟件則可以建立飛機(jī)電氣數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)需要進(jìn)行二次開發(fā)，提升設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度，提高圖樣管理和線束設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

1 設(shè)計(jì)流程

電氣的布線設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很特殊的工作，它跨越了電氣和機(jī)械兩個(gè)領(lǐng)域，在設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮電氣和機(jī)械連接兩方面的因素，而且設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)量大，涉及專業(yè)多，流程操作復(fù)雜。

傳統(tǒng)方式采用AutoCAD，Excel，CATIA來實(shí)現(xiàn)布線設(shè)計(jì)的作圖，數(shù)據(jù)交換以及三維模型。但是這種方式下對(duì)于各類圖樣采用AutoCAD繪制，僅能體現(xiàn)各設(shè)備間連接關(guān)系，圖樣沒有任何電氣屬性，由于缺乏相應(yīng)的建模方式來描述整個(gè)線束系統(tǒng)的電氣和機(jī)械特性，從而把線束設(shè)計(jì)局限為一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品最終生產(chǎn)出來之前無法進(jìn)行諸如電氣規(guī)則、機(jī)械屬性匹配等方面的檢查，在實(shí)際操作中帶來了很多質(zhì)量問題，將導(dǎo)致項(xiàng)目進(jìn)程的延誤以及成本的迅速增加。同時(shí)制作的圖樣僅在單機(jī)上修改，無法共享，對(duì)于圖樣的一致性依賴人為因素過大。圖樣和數(shù)據(jù)表格Excel無法進(jìn)行自動(dòng)校對(duì)和一致性檢查，且修改時(shí)只能同時(shí)對(duì)兩種相關(guān)文件進(jìn)行修改，不利于文件的一致性和同步。而且AutoCAD與CATIA的接口不是很好，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)接，對(duì)于三維數(shù)模和二維圖的一致性只能依賴人的校對(duì)。總體來說，在布線設(shè)計(jì)方面存在著非自動(dòng)化，人為因素過大，無法檢驗(yàn)電氣屬性的缺陷。

2 CHS在二維圖紙中的應(yīng)用

2.1 圖紙風(fēng)格定義

采用AutoCAD做二維圖雖然可以使用統(tǒng)一的圖樣模板，但是一旦圖樣需要顯示的信息發(fā)生變化，則需要設(shè)計(jì)員每次都要做大量更改。但是采用CHS軟件時(shí)，后臺(tái)管理員根據(jù)繪圖要求文件對(duì)圖紙進(jìn)行命名和風(fēng)格化。這樣對(duì)于每個(gè)設(shè)計(jì)員來講，將設(shè)備的信息填好以后，只需要更改圖紙風(fēng)格，就可以顯示不同的屬性，避免了設(shè)計(jì)員大量重復(fù)定義的麻煩。在圖2填入的設(shè)備信息進(jìn)入了CHS Oracle數(shù)據(jù)庫中，可以通過對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫的操作來獲得和歸納填入的設(shè)備信息，并且數(shù)據(jù)庫引擎選用了通用數(shù)據(jù)庫，對(duì)整個(gè)流程中所有的數(shù)據(jù)實(shí)施統(tǒng)一管理，可以被各個(gè)階段的設(shè)計(jì)軟件訪問，從而保證了數(shù)據(jù)共享的有效性、一致性。

2.2 電氣庫建立

在電氣原理圖中，為了清晰的表達(dá)設(shè)備間的連接關(guān)系及設(shè)備信號(hào)的具體意義，除了需要表達(dá)清楚設(shè)備間的連接關(guān)系，對(duì)于簡單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也應(yīng)示意在原理圖的圖面。所以對(duì)于這種需要表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)備，CHS軟件提供自建物料庫和國標(biāo)的物料庫，可以以圖片或者設(shè)備形式添加在圖樣中，但是這種以圖片方式添加的設(shè)備沒有電氣屬性。而以設(shè)備方式進(jìn)行添加的是具有電氣屬性的。如圖3所示。元件參數(shù)庫是整個(gè)設(shè)計(jì)工作的基石，可針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)備進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)備的統(tǒng)一管理和共享。在設(shè)計(jì)初期建立電氣元件標(biāo)準(zhǔn)件庫，在設(shè)計(jì)中就可以將庫中元件添加在圖紙中，各項(xiàng)屬性就反映在了圖紙的數(shù)據(jù)庫中。從而避免了傳統(tǒng)方式中大量的重復(fù)性勞動(dòng)。

為了讓原理圖指導(dǎo)線束設(shè)計(jì)的作用發(fā)揮的更大，對(duì)于設(shè)備間的連接導(dǎo)線可以設(shè)置電氣屬性，例如可以設(shè)置線規(guī)，線型，等信息，以方便線束設(shè)計(jì)人員對(duì)導(dǎo)線信息進(jìn)行收集，從而作為下一步的線束設(shè)計(jì)的輸入。

2.3 圖紙校驗(yàn)

傳統(tǒng)的方式中，AutoCAD中的圖紙沒有校驗(yàn)措施，因?yàn)橛捎诰S護(hù)數(shù)據(jù)量較大，再認(rèn)真仔細(xì)的工程師也會(huì)犯錯(cuò)誤。但是問題一旦發(fā)生的情況下，有時(shí)可能會(huì)需要耗費(fèi)巨大的人力和物力來重現(xiàn)問題，尋根究源，但如果有校驗(yàn)措施，這類人為的錯(cuò)誤就可以避免了。采用CHS中提供自動(dòng)校驗(yàn)功能就解決了上述問題可以根據(jù)需要校驗(yàn)的內(nèi)容對(duì)圖紙進(jìn)行校驗(yàn)，從而可以減少因?yàn)槿藶橐蛩囟鴮?dǎo)致錯(cuò)誤。

3 CHS二次開發(fā)

由于CHS支持二次開發(fā)，對(duì)于填入的電氣屬性數(shù)據(jù)，可以利用開發(fā)出插件，以Excel表格的形式進(jìn)行導(dǎo)出。如此實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化定制，比照AutoCAD+Excel的方式來講，CHS中相當(dāng)于整合了這兩種需求，實(shí)現(xiàn)了表格數(shù)據(jù)和圖面設(shè)計(jì)的一致性，減輕了設(shè)計(jì)人員的負(fù)擔(dān)，并且可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)階段和不同的需求，導(dǎo)出不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，圖3是導(dǎo)出的插件。

CHS的二次開發(fā)，還為和企業(yè)系統(tǒng)間的集成提供了解決方案。圖紙的簽審流程是在企業(yè)系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行的，為了使CHS軟件圖紙狀態(tài)和簽審流程狀態(tài)保持一致，可以開發(fā)出相應(yīng)的插件來控制CHS軟件中圖紙的狀態(tài)與企業(yè)集成平臺(tái)保持一致（圖3）。

總體來說，作為電氣設(shè)計(jì)軟件CHS在原理圖繪制方面相比與傳統(tǒng)的AutoCAD+ Excel的方式有著很大的優(yōu)勢，給整個(gè)項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)帶來了巨大便捷和先進(jìn)性。

4 總結(jié)和展望

CHS軟件已經(jīng)某型飛機(jī)項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)中使用了一年多時(shí)間，效果良好。CHS軟件憑借其強(qiáng)大的功能，使設(shè)計(jì)員工擺脫了以往使用AutoCAD軟件進(jìn)行電氣線路設(shè)計(jì)時(shí)需要手工操作的一些步驟，以及產(chǎn)生的大量報(bào)表，實(shí)現(xiàn)了電氣線束設(shè)計(jì)無紙化，自動(dòng)化，節(jié)省了設(shè)計(jì)人員大量的寶貴時(shí)間。實(shí)踐證明，采用諸如CHS等先進(jìn)的電氣設(shè)計(jì)軟件是飛機(jī)電氣設(shè)計(jì)的大勢所趨，也是提升飛機(jī)設(shè)計(jì)單位核心研制能力的必要手段。

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