互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，讓“智能”更智能

來(lái)源:達(dá)索系統(tǒng) | 作者:張冉 | 發(fā)布時(shí)間: 2020-07-30 | 1667 次瀏覽 | 分享到:

今天為大家介紹CATIA 3D體驗(yàn)平臺(tái)（3DEXPERIENCE）在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)領(lǐng)域的“智能化”解決方案。

今天為大家介紹CATIA 3D體驗(yàn)平臺(tái)（3DEXPERIENCE）在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)領(lǐng)域的“智能化”解決方案。在智能制造的改革大潮下，“智能設(shè)計(jì)“對(duì)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力甚至未來(lái)的命運(yùn)同樣至關(guān)重要。汽車、飛機(jī)和船舶等產(chǎn)品都含有復(fù)雜的多電氣系統(tǒng)，隨著產(chǎn)品日趨電子化、復(fù)雜化發(fā)展，以高效率、高質(zhì)量和低成本完成電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為當(dāng)今企業(yè)更加迫切的目標(biāo)。
達(dá)索系統(tǒng)新一代設(shè)計(jì)軟件3DEXPERIENCE CATIA為電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)用戶提供了全流程設(shè)計(jì)方案，并提供多種關(guān)鍵場(chǎng)景的“智能化”設(shè)計(jì)工具，例如自動(dòng)畫原理圖、自動(dòng)畫三維線束、自動(dòng)出制造圖和自動(dòng)檢查等等，以最大程度的解放工程師的重復(fù)勞動(dòng)，可使其專注于產(chǎn)品研發(fā)。

01電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
電氣系統(tǒng)可簡(jiǎn)述為由設(shè)備、組件和線纜連接組成的，為終端元件輸送電力和信號(hào)的回路系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)承接與前期功能需求定義和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)階段，從接收系統(tǒng)接口控制文件（ICD）開始，涵蓋邏輯原理設(shè)計(jì)，物理線束設(shè)計(jì)，以及制造準(zhǔn)備設(shè)計(jì)等過(guò)程。
以交通和航空行業(yè)為例，汽車和飛機(jī)有相似的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及流程。

02行業(yè)現(xiàn)狀及業(yè)務(wù)痛點(diǎn)
無(wú)論是走在高科技前沿的航空和交通行業(yè)，以及相對(duì)傳統(tǒng)的建筑及能源行業(yè)，關(guān)于電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)工具都尚有很大程度的提升及優(yōu)化空間。主要表現(xiàn)在：
2.1 數(shù)據(jù)難集成

目前航空及汽車行業(yè)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，多為二維ECAD+三維CATIA V5集成設(shè)計(jì)方式，另有一些工裝行業(yè)用戶采用Auto CAD或Viso進(jìn)行二維設(shè)計(jì)。多設(shè)計(jì)工具必然會(huì)遇到數(shù)據(jù)集成問(wèn)題，而數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)跨平臺(tái)轉(zhuǎn)換傳遞，設(shè)計(jì)信息也必然會(huì)有所損失；同時(shí)由于設(shè)計(jì)無(wú)法及時(shí)同步，又容易造成數(shù)據(jù)一致性管理問(wèn)題。

2.2 企業(yè)知識(shí)庫(kù)難管理

企業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范多以文檔記錄，并作為設(shè)計(jì)參考。這種靠外部文檔作為設(shè)計(jì)約束，對(duì)設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)要求較高，難以積累成為企業(yè)固有的知識(shí)庫(kù)，難以管理、重用性差且經(jīng)驗(yàn)易流失。

2.3 設(shè)計(jì)工作多重復(fù)

諸如原理圖繪制、設(shè)計(jì)檢查等工作，需要耗費(fèi)大量人力及時(shí)間去完成，多為重復(fù)性“搬磚”勞動(dòng)，造成資源浪費(fèi)。

基于3DEXPERIENCE CATIA電氣系統(tǒng)

“智能化”設(shè)計(jì)方案

何為電氣系統(tǒng)“智能化“設(shè)計(jì)？——二維三維設(shè)計(jì)自動(dòng)化、企業(yè)知識(shí)庫(kù)數(shù)字化、可擴(kuò)展的一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)以少量人工參與+機(jī)器智能設(shè)計(jì)的“人工智能”設(shè)計(jì)模式，而要實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是——CATIA知識(shí)工程。
知識(shí)工程是基于CATIA進(jìn)行產(chǎn)品智能化設(shè)計(jì)的重要的核心。而當(dāng)前的3DEXPERIENCE CATIA知識(shí)工程相對(duì)于CATIA V5在功能擴(kuò)展、執(zhí)行效率以及易用性上有了質(zhì)的提升。在基于CATIA的電氣系統(tǒng)全流程設(shè)計(jì)過(guò)程中，若能靈活運(yùn)用知識(shí)工程，可大幅度提升設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量。

3.1 企業(yè)知識(shí)庫(kù)數(shù)字化

CATIA專門提供了用于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格數(shù)字化配置的模塊App——Data Setup。在設(shè)計(jì)電氣原理設(shè)計(jì)、三維線束設(shè)計(jì)以及線束展平設(shè)計(jì)過(guò)程中所要遵循的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)及業(yè)務(wù)規(guī)則等可以通過(guò)該模塊進(jìn)行數(shù)字化配置。進(jìn)而使得相關(guān)設(shè)計(jì)工作“設(shè)計(jì)即正確”，減少認(rèn)為設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，減輕后期設(shè)計(jì)審查工作。

原理圖設(shè)計(jì)可配置的模板及規(guī)則主要有

a)原理圖資源（圖框、標(biāo)題欄等）b)設(shè)備資源（設(shè)備符號(hào)、子類型等）c)電氣邏輯資源（元件庫(kù)、元件符號(hào)、標(biāo)注模板等）d)業(yè)務(wù)規(guī)則（信號(hào)/信號(hào)組關(guān)聯(lián)性、線纜/信號(hào)組關(guān)聯(lián)性及線束/組件關(guān)聯(lián)等驗(yàn)證類和修改類規(guī)則等）e)報(bào)表模板三維電氣設(shè)計(jì)可配置的模板及規(guī)則主要有
a)電氣特征自定義資源（線纜/通道等電氣特征客制化擴(kuò)展包）b)電氣物理系統(tǒng)設(shè)計(jì)資源（元件庫(kù)、兼容表、通道分支表、隔離代碼表等）c)邏輯到物理同步資源（3D位置同步、屬性同步、結(jié)構(gòu)樹位置定義等驗(yàn)證類和計(jì)算類規(guī)則等）d)報(bào)表模板線束展平設(shè)計(jì)可配置的模板及規(guī)則主要有
a)電氣制造準(zhǔn)備資源（標(biāo)注模板庫(kù)）b)業(yè)務(wù)規(guī)則（線束最小轉(zhuǎn)彎半徑、最小夾角、旋轉(zhuǎn)計(jì)算、扭轉(zhuǎn)管理等計(jì)算類規(guī)則）

3.2 設(shè)計(jì)自動(dòng)化

設(shè)計(jì)工具的自動(dòng)化是智能化設(shè)計(jì)的另一體現(xiàn)。CATIA電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊提供了多種場(chǎng)景的可結(jié)合知識(shí)工程定制的開發(fā)接口，因此可以深度結(jié)合業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)流程來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入輸出的自動(dòng)化。減少工程師的非智力勞動(dòng)。

電氣原理圖設(shè)計(jì)自動(dòng)化

電氣原理圖主要為表達(dá)功能設(shè)備之間的信號(hào)從到關(guān)系，以及相關(guān)屬性信息。電氣原理圖工程師根據(jù)上游提供的接口控制文件（ICD）或信號(hào)從到表進(jìn)行原理圖繪制。
原理圖設(shè)計(jì)有四個(gè)自動(dòng)化：自動(dòng)生成原理數(shù)據(jù)，自動(dòng)繪制原理圖，自動(dòng)生成線路圖數(shù)據(jù)，自動(dòng)繪制線路圖。
自動(dòng)生成原理數(shù)據(jù)——根據(jù)輸入的信號(hào)從到表，利用知識(shí)工程腳本可實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)生成CATIA原理圖數(shù)據(jù)。
自動(dòng)繪制原理圖——按照原理圖分頁(yè)規(guī)則、圖面符號(hào)及標(biāo)注規(guī)則等配置可實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)繪制原理圖。
自動(dòng)生成線路圖數(shù)據(jù)——根據(jù)原理圖數(shù)據(jù)，一鍵自動(dòng)生成線路圖數(shù)據(jù)（Net to Wire）。
自動(dòng)繪制線路圖——按照線路圖符號(hào)及標(biāo)注規(guī)則配置等可實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)繪制線路圖。

邏輯到物理驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化
得益于達(dá)索系統(tǒng)新一代一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)——3DEXPERIENCE CATIA，使得電氣原理和電氣三維工程師可在同一交互界面、同一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)樹下進(jìn)行交互式設(shè)計(jì)工作。二維與三維之間的信息傳遞變得非常簡(jiǎn)單容易，可實(shí)現(xiàn)一鍵式自動(dòng)化同步，同時(shí)數(shù)據(jù)的一致性和可追溯性完全得到保證。由邏輯驅(qū)動(dòng)自動(dòng)生成物理，可自動(dòng)把指定物理部件同步至指定區(qū)域，甚至具體空間位置，并且還能識(shí)別邏輯中的裝配關(guān)系，同步物理時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配，可謂“指哪到哪”。三維線束設(shè)計(jì)自動(dòng)化

三維設(shè)計(jì)是真實(shí)物理產(chǎn)品的數(shù)字化表達(dá)，三維線束的設(shè)計(jì)要考慮與環(huán)境之間的距離，具有一定的復(fù)雜性，還是要人工主觀判斷設(shè)計(jì)為主。但是，在一些特定場(chǎng)景下可實(shí)現(xiàn)一定程度的自動(dòng)化，例如，末端線束自動(dòng)批量創(chuàng)建、線束按規(guī)則自動(dòng)調(diào)整、線纜自動(dòng)敷設(shè)等。
末端線束自動(dòng)批量創(chuàng)建——自動(dòng)批量創(chuàng)建末端線束分支與電氣元件的連接。
過(guò)卡箍線束自動(dòng)調(diào)整——對(duì)于過(guò)卡箍的多根線束分支，可實(shí)現(xiàn)按規(guī)則自動(dòng)調(diào)整剝離。
線纜自動(dòng)敷設(shè)——基于已連通的電氣元件和線束通道，可使物理導(dǎo)線或線纜按照最小路徑批量自動(dòng)敷設(shè)。對(duì)于多路徑通道網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)線束通道以及線纜設(shè)置的隔離代碼，并配置相應(yīng)的業(yè)務(wù)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)基于隔離規(guī)則的自動(dòng)敷設(shè)。

展平出圖設(shè)計(jì)自動(dòng)化

基于三維線束安裝模型，基于展平業(yè)務(wù)規(guī)則可實(shí)現(xiàn)1：1的一鍵自動(dòng)化二維展平；基于展平模型可進(jìn)一步一鍵自動(dòng)化生成制造圖紙，制造圖的符號(hào)、標(biāo)注等完全基于模板配置自適應(yīng)表達(dá)。

3.3 自動(dòng)化設(shè)計(jì)檢查

確保上游輸出數(shù)據(jù)的完整、正確，是保證下游能夠開始正確設(shè)計(jì)的前提。所以從設(shè)計(jì)開始至結(jié)束整個(gè)過(guò)程中需要在不同的階段做相應(yīng)的檢查工作——即早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題早治療。那么直觀、快速、全方位的自動(dòng)化檢查工具，使得多次重復(fù)的檢查工作變得容易，避免遺漏。例如，一致性檢查、連接性檢查、干涉檢查、版本檢查、重量分析等。

BI智能檢查

直觀、快速的檢查，檢查結(jié)果直接以不同顏色顯示在當(dāng)前模型上。適用于快速的、全局粗略的檢查。例如，原理圖連通性檢查、原理圖與線路圖映射檢查、線束配置檢查等。

PLM客制化檢查
根據(jù)檢查內(nèi)容，使用知識(shí)工程腳本定制檢查項(xiàng)，檢查結(jié)果以列表形式展示在當(dāng)前界面，且檢查結(jié)果可快速定位至對(duì)應(yīng)的模型對(duì)象。適用于快速、可交互詳細(xì)的檢查。例如，卡箍支架間距檢查等。

客制化檢查報(bào)告

根據(jù)檢查內(nèi)容，使用知識(shí)工程腳本定制檢查項(xiàng)，檢查結(jié)果以報(bào)告形式（xml、excel等）輸出至本地。適用于全局的、詳細(xì)的檢查。例如，原理圖或三維BOM檢查，以報(bào)告形式查看設(shè)計(jì)對(duì)象及所有關(guān)注的屬性明細(xì)。

04總結(jié)
在新智能互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，萬(wàn)物互聯(lián)。達(dá)索系統(tǒng)新一代的3DEXPERIENCE平臺(tái)注定要成為工業(yè)設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域的智能化大腦，互聯(lián)所有用戶終端，共享知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，最終達(dá)到人機(jī)合一。電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能化只是3DEXPERIENCE平臺(tái)能力的冰山一角，而且深度智能化道路也尚未終止。搭上3DEXPERIENCE平臺(tái)這輛快車，加速器企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

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