基于三維模型的電纜工藝報表自動生成方法研究與實現

吳劍鋒 萬峰 邢香園 蔣諶立

摘要：針對衛星電纜加工工藝設計過程中依據電纜二維分支圖和紙質接點信息表統計生成電纜放線信息表、物料信息表和額定工時表耗時長且易出差錯的問題，分析了電纜三維模型包含的信息和工藝統計報表所需的輸入數據信息，提出了基于三維電纜模型的電纜工藝報表自動生成方法，優化了電纜工藝設計流程。

關鍵詞：三維電纜模型;工藝報表;Pro/E二次開發

1 引言

衛星電纜加工工藝設計過程中有一個重要環節是依據電纜的二維設計分支圖和紙質版的接點表統計生成電纜放線信息表、物料信息表和額定工時信息表，分別用于指導導線放線切割、材料領料和工時統計。這種統計方式耗時長，容易出錯。目前，設計環節正逐步推廣衛星電纜的全三維設計，基于三維模型描述定義電纜的全生命周期的信息并逐步取消電纜二維分支圖和紙質接點表成為一種趨勢，衛星電纜工藝設計環節需要提出新辦法應對這種變化。

一根電纜主要是由若干線束、電連接器和標準件組成，一個線束由若干根導線組成。國內有單位研究基于BOM的物料信息統計[1-3]，這對于剛性的機械部組件的物料統計非常有用。但電纜中的線束是由柔性的導線組成，一根導線在線束中僅是一個拓撲線元素并沒有BOM節點;另外為了提高設計效率設計時并沒有采用標準件實體模型進行裝配，而是采用線纜屬性的方式表示該根電纜包含的標準件，俗稱虛擬表示或虛擬件，這類虛擬件也無法通過BOM進行統計。

本文針對衛星電纜設計的特點，分析了三維模型包含的信息和電纜工藝設計報表的需求，提出一種基于三維電纜模型開展工藝統計的方法，分別規劃了幾類報表的自動統計生成流程，并基于Pro/E二次開發實現了功能需求，優化了當前了電纜工藝設計的流程并提高了統計效率。

2 需求分析

傳統的衛星電纜設計制造流程如圖1所示，工藝人員開展放線信息統計、物料信息統計和額定工時統計的主要依據電纜分支關系圖和電纜加工技術要求文件（主要參考接點信息表）;為了加快統計效率本文直接以三維電纜作為輸入進行統計的可行性研究、技術流程優化與開發實現。

經過對三維電纜模型進行分析，得到三維電纜模型包含的信息結構（如圖2所示），分為拓撲模型、屬性信息和標注信息三大類?？梢詮膶Ь€模型及其自帶的屬性里獲取導線根數、導線規格、設計長度和分支匯聚點等信息，還可以從線規信息還能知道該導線是單絞線、雙絞線等特征;電連接器模型的屬性里帶有該電連接器的規格信息;接點信息包含接點的起點和終點的設計圖號以及該圖號對應的電連接器規格，同時還包含接線特征如單線接地、雙絞屏蔽等;屬性信息還包含電纜編號等基礎的信息，虛擬件如螺釘、尾罩等通用標準件信息;標注信息包含技術要求等電纜加工的要求信息。

如表1所示為某根典型電纜W052的放線表，電纜編號為“W052”，每一行表示一個線束的起點和終點圖號及連接起點和終點使用的導線規格、導線經過的分支匯聚點、導線長度和根數信息。起點圖號和終點圖號信息用于指導放線后在線兩端貼標簽支持后續的電連接器焊接等工作，設計長度和分支匯聚點影響實際長度。由此可知放線表主要需要起點和終點圖號、線規、分支匯聚點、設計長度和根數等輸入信息。

如表2所示為某根典型電纜W052的物料統計表，主要是電連接器和一些緊固件，需要物料圖號、物料規格、數量和質量等級等信息。

如表3所示為某根典型電纜W052的額定工時統計表，工時和電纜本身的特征和接線特征等有關系，是與各類特征相關的函數，只要能夠統計出電纜的各個特征和接線特征就能夠按照給定的公式計算出該根電纜的工時。

綜上分析可以知道，電纜放線表、物料統計表和額定工時統計表中涉及的屬性信息都可以通過對三維電纜信息進行提取統計和函數計算獲得，這為基于三維電纜模型開展工藝統計報表生成提供可行性支撐。

3 主要關鍵技術研究

3.l 流程優化

優化后的基于三維模型的衛星電纜設計制造流程如圖3所示，三維電纜模型是電纜工藝和制造環節的主要輸入，通過開發工具軟件對三維電纜模型信息進行提取和統計獲取放線信息、物料信息和工時信息以支撐后續的制造工作。

3.2 放線信息自動統計

放線信息自動統計計算流程如圖4所示，首先對三維電纜模型解析獲取接點關系信息和電纜拓撲信息，再獲取導線根數、規格、設計長度、分支匯聚點、導線兩端電連接器規格和對應的圖號，在此技術上按照放線計算公式生成放線表。

3.3 物料信息自動統計

物料自動統計流程如圖5所示，首先對三維電纜模型解析獲取電連接器、接點關系信息和其他屬性信息，再獲取電連接器規格、數量、名稱及對應的起點終點圖號信息、虛擬件名稱和虛擬件規格等信息，最終輸出為物料統計表。

3.4 工時信息自動統計

額定工時自動統計計算流程如圖6所示，首先對三維電纜模型解析獲取接點關系信息和幾何拓撲信息，再解析獲取接線特征信息、電連接器的針到針信息、線規和電連接器信息并統計電纜分支的匯聚點數量，在此基礎上分別識別絞線、屏蔽等特征和計算電連接器數量、分支數量等，最終在工時計算公式的支持下計算并輸出電纜的額定工時表。

4 系統實現與應用

基于上述研究，本文基于Pro/E二次開發實現了“衛星電纜工藝統計報表自動生成模塊”，該模塊集成到Pro/E軟件菜單中，已在多個衛星型號的電纜制造過程中開展了應用，統計效率提高90%以上，取得了較好的應用效果。如圖7所示為某根電纜的三維模型，如圖8所示為自動統計的放線信息、物料信息和工時相關要素信息，放線信息的相關要素隱藏了分支匯聚點，工時僅統計相關要素;如圖9所示為導出的放線、物料和工時信息，額定工時在導出時按照公式計算得到。

5 結束語

本文針對衛星電纜制造過程工藝報表統計遇到的問題，分析了三維電纜模型包含的信息及工藝統計報表的需求信息，提出了基于三維電纜模型生成工藝統計報表的方法，明確了實現的技術流程，并通過對Pro/E二次開發實現了設想，提高了電纜制造過程中工藝報表統計的效率。后續還將開展Pro/E軟件和放線設備、物料管理系統集成研究，把統計生成的報表數據直接推送給放線設備和物料系統開展放線工作和物料采購申領工作，進一步提高電纜工藝和制造的效率。

參考文獻

[1]劉巖峰，王自靜.仿真三維模型物料統計系統[J].計算機工程應用技術.2016，12（30），No.30：246-247

[2]陳周五，基于Pro/E軟件的BOM表自動生成方法研究.科教文匯.2017 .11：61-63

[3]洪鑫華，王杰，王玫等，基于Pro/E的鐵塔虛擬裝配系統中螺栓的統計及其BOM表的生成[J].信息技術.2009：106-107