基于CHS軟件的線束設(shè)計開發(fā)流程

本文針對傳統(tǒng)汽車線束設(shè)計開發(fā)中存在的問題，介紹了CHS軟件的主要功能模塊以及基于CHS軟件的線束設(shè)計開發(fā)流程。同時說明了基于CHS軟件的線束設(shè)計方法在汽車領(lǐng)域的重要意義。

1 引言

線束為汽車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是汽車系統(tǒng)組成中重要且不可或缺的部分。目前國內(nèi)汽車線束設(shè)計主要應用AutoCAD、ProE、uc和Catia等機械軟件完成，主要存在以下問題：

（1）二維設(shè)計與三維設(shè)計脫節(jié)

使用以上軟件進行線束設(shè)計，各系統(tǒng)的電氣屬性關(guān)聯(lián)，與三維軟件的設(shè)計不能有效結(jié)合，無法通過接口將接線圖中的信息傳至三維環(huán)境中進行自動布線，無法生成與真實線束幾何尺寸相同的實體，無法協(xié)調(diào)電纜和線束通道，達到合理的總體布置效果。

（2）設(shè)計與仿真脫節(jié)

機械的軟件（如AutoCAD）與系統(tǒng)仿真軟件沒有數(shù)據(jù)接口，完成的設(shè)計沒有電氣屬性，無法進行仿真分析，造成設(shè)計流程中仿真分析與設(shè)計脫節(jié)，電氣系統(tǒng)性能驗證只能通過實驗室物理驗證、試飛驗證和外場考核驗證三種方式來完成，造成人力、物力和經(jīng)費的巨大浪費。

（3）自動化程度不高，效率低下

機械軟件（如AutoCAD）沒有計算、統(tǒng)計和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)功能，不能自動進行電氣規(guī)則、機械屬性匹配等檢查，無法自動生成相關(guān)圖樣的明細表、導線表，設(shè)計員統(tǒng)計、協(xié)調(diào)的工作量很大而且容易出錯，以致工作需要重復多次，效率低下;

（4）缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理

純機械軟件沒有數(shù)據(jù)庫的概念，與PDM的數(shù)據(jù)交聯(lián)也僅限于設(shè)計圖樣的保存，而不涉及電氣屬性，沒有電氣元器件庫、電氣標準件庫、電氣器材庫、設(shè)計特征庫等內(nèi)容。車型配置豐富或設(shè)計更改時，由于缺乏有效的數(shù)據(jù)管理，往往出現(xiàn)設(shè)計或更改遺漏，導致數(shù)據(jù)不一致等問題，不能保證設(shè)計或更改的完備性。

針對以上問題，國內(nèi)外各個汽車廠商陸續(xù)采用專用化的線束設(shè)計軟件進行線束設(shè)計，提高線束的設(shè)計水平。Mentor Grahpics公司的CHS（Capital Harness System）軟件作為設(shè)計平臺擁有先進的設(shè)計方案及合理人性化的設(shè)計流程，非常適合汽車線束設(shè)計工作。

2 CHS特征及應用情況

CHS（Capifal Harness System）線束設(shè)計軟件涵蓋了電氣原理到線束工程化設(shè)計，直至最后生產(chǎn)制造的整個流程。CHS為整個設(shè)計流程提供了請打的數(shù)據(jù)管理功能，接線圖設(shè)計數(shù)據(jù)域線束圖同步，自動生成線束圖的接線表，設(shè)計數(shù)據(jù)高度重復，避免了傳統(tǒng)設(shè)計過程中的大量重復操作和人工操作，減輕設(shè)計人員的工作量，提高設(shè)計效率和準確性。其與線束三維布置設(shè)計通信，實現(xiàn)機械和電氣一體化設(shè)計。

CHS線束設(shè)計軟件特點如下：

基于以數(shù)據(jù)為中心（data-centric）的思想，支持廣泛使用的Oracle數(shù)據(jù)庫，整個流程中所有的數(shù)據(jù)實施統(tǒng)一管理，可以被各個階段的設(shè)計軟件訪問;

先進的線束設(shè)計理念如復合設(shè)計（設(shè)計派生、選項）、模塊化沒計等;

支持全面的數(shù)據(jù)管理，提供數(shù)據(jù)、項目、器件庫、用戶等管理功能;

支持功能強大的仿真和分析;

支持與主流MCAD、PDM軟件的連;

Mentor公司的CHS軟件在國內(nèi)外汽車領(lǐng)域有廣泛的用戶群。歐洲、美國和日本（一部分）的主流汽車廠商和線束廠商全部采用CHS的設(shè)計軟件做線束設(shè)計，包括標致雪鐵龍、福特、馬自達、捷豹、現(xiàn)代汽車、沃爾沃、路虎、AFL、Delphi、Lear、Yazaki、Sumitomo等。國為汽車設(shè)計廠商使用CHS軟件主要包括：長春一汽轎車股份有限公司、長春一汽設(shè)計研究院;奇瑞汽車、東風標致雪鐵龍、長安汽車，Lear中國線束廠、Delphi中國線束廠等。

3 CHS模塊介紹

CHS主要包括基礎(chǔ)管理模塊（數(shù)據(jù)庫管理）和設(shè)計工具模塊。其中基礎(chǔ)管理模塊包括Capital Project、 Capital Symhol、 Capital Lihrary、 Capital User，設(shè)計工具模塊包括Capital Logic、Capilal HarnessXC、 CHS CATIA V5 Bridge和Capital Report。

3.1 Capital Project（項目管理）

Capital Project是CHS的項目管理工具，主要用來設(shè)定項目的各種參數(shù)和管理設(shè)計，比如圖紙參數(shù)設(shè)定、發(fā)布等級設(shè)定、設(shè)計規(guī)則設(shè)定、命名規(guī)則設(shè)定，對象名稱屬性設(shè)定、圖紙變更策略、共享對象設(shè)定和圖紙版本管理。

3.2 Capital Symbol（符號庫管理）

Capnal Symhol是原理圖和線束圖的圖形符號的建庫工具，在Capital Symhol中可以建立不同類型的符號，定義電氣管腳號和外形，建立完成后可供原理圖、接線圖和線束圖調(diào)用。

3.3 Capital Library（庫管理）

Capital Lihrary是Part Numher建立工具，用來創(chuàng)建電氣設(shè)計中所用到的所有器件的PartNumher，并且該軟件為不同類型器件（Connector/wire/splice/clip/tube等）事先分類，并日.擁有不同類型的特性描述，比如連接器可定義孔位數(shù)、所用端子、適用導線、匹配插座（插頭）等，導線可定義線色、材料、規(guī)格、CSA等。

3.4 Capital User（用戶管理）

Capital LTser是CHS的用戶管理工具，CHS軟件的登陸是需要用戶名和密碼的，每個設(shè)計師和管理者都擁有自己的帳戶和密碼，并且有自己所屬的域和所具有的權(quán)限，Capital User就是用來建立和管理這些帳戶。

3.5 Capital Logic（原理，接線圖設(shè)計）

Capital Logic是一個易學易用的基于電氣特性的專業(yè)原理圖/接線圖設(shè)計工具，設(shè)計中的任何電氣對象（導線、連接器、設(shè)備）都是可以被軟件識別的，能夠?qū)λ须姎鈱ο笾付≒an Numher，支持高級自動命名功能。

樹狀目錄結(jié)構(gòu)，瀏覽查詢方便，可直接調(diào)用CapiIal Symhol中建立的符號庫進行繪圖，可用快捷鍵對設(shè)計內(nèi)對象進行快速定位和縮放，支持鼠標縮放、平移，筆劃命令，操作簡單、快捷。

3.6 Capital HarnessXC（線束圖設(shè)計）

Capital HarnessXC是一個功能完善的線束設(shè)計工具，能夠從接線圖獲取連接器管腳互連信息和導線信息，能夠從CATIA獲取三維線束的拓撲和分支長度信息，以及Clip、Tube、Tape等信息。在Capnal HarnessXC也可以編輯和定義所有的線束細節(jié)，比如改變分支長度、改變保護方式、改變導線連接關(guān)系等等。Capital HarnessXC中還可以對連接器自動選擇所用Terminal和Seal，自動計算所有導線的長度。所有生產(chǎn)用報告文檔可在CapitalReport中生成。圖紙可輸出成PDF格式或者dxf格式。

3.7 CHS CATIA V5 Bridge（與CATIA接口）

CHS CATIA V5 Bridge可實現(xiàn)CHS與Catia之間的數(shù)據(jù)交互。該接口又分成兩部分，第一個部分是接線圖與CATIA的接口，能夠?qū)⒔泳€圖的導線連接關(guān)系導人CATIA，將連接器進行鏈接后布線，得到真實的導線信息后返回接線圖。對于交互式流程來說，更重要的是第二部分接口，能夠?qū)ATIA的三維模型，導入到Capilal HarnessXC中，包括導線、連接器、線束包扎、Clip、Grommet等。

3.8 Capital Report（報告生成器）

Capital Report是用來輸出各種文檔報告的工具，可以從不同項日的接線圖、線束圖等圖紙中按照各種屬性查詢提取所需要的信息。并且提供“where used”查詢功能，即可以查詢到某器件在哪些圖紙上用到，具有信息跟蹤能力。文檔可輸出成pdf、csv （excel）、html、xml等格式。

4 CHS線束設(shè)計基本流程步驟

CHS軟件的設(shè)計流程為交互式的設(shè)計流程，主要包括數(shù)據(jù)庫建立、接線圖和梳理物料表，其中三維數(shù)據(jù)接口縮短二維圖紙的設(shè)計時間，CHS提高了線束圖紙的一致性和可靠性，主要設(shè)計流程如下：

4.1項目創(chuàng)建

在開始系統(tǒng)功能型設(shè)計時，需要先創(chuàng)建一個項目，可進行設(shè)計規(guī)則制訂和版本管理。使用CHS的Capital Project模塊，具體管理的內(nèi)容如下：

管理版本狀態(tài)

設(shè)計規(guī)則制訂

優(yōu)先選擇規(guī)則一包括設(shè)計規(guī)則檢查（ DRc）、圖形符號及文字的字形、線形選定

預設(shè)命名一設(shè)置圖中器件屬性名稱

列表（ build list）一可以將一系列設(shè)計按照不同版本狀態(tài)組合在一起

共享對象一管理不同設(shè)計圖中共用的連接器、設(shè)備及互聯(lián)的導線。

設(shè)計管理一對Project目錄下的所有設(shè)計進行編輯管理。

4.2建庫

在進行功能性設(shè)計之前，庫的建設(shè)同樣必不可少。其中包括Symhol和Lihrary兩種庫。

Symbol庫是設(shè)計圖中的圖形符號庫，由CHS的Capital Symbol完成。

Lihrary庫是與設(shè)計圖中器件、信號相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品信息庫，由CHS的Capital Library完成。

4.3原理設(shè)計和接線設(shè)計

原理和接線圖設(shè)計由CHS軟件的CapitalLogic模塊完成。提供了標準的圖形化電氣設(shè)計環(huán)境，具有可擴展的電氣設(shè)計規(guī)則檢查，減少設(shè)計失誤。

4.4 線束圖設(shè)計

線束圖設(shè)計使用Capital HarnessXC模塊，繪制詳細的電纜圖。

4.5導出報告

在所有設(shè)計完成后，使用Capital Report模塊導出相關(guān)的設(shè)計報告和各種物料清單、電線表。

5 CHS使用評估

5.1強大的數(shù)據(jù)管理功能

CHS軟件的核心模塊是Capital Managei，與之相連接的是Oracle數(shù)據(jù)庫。所有的設(shè)計數(shù)據(jù)都通過Capital Manager與數(shù)據(jù)庫相連。

CHS軟件具有強大的數(shù)據(jù)管理功能，具體表現(xiàn)在以下方面：

傳統(tǒng)設(shè)計中，對于電氣設(shè)計圖樣的管理，只有三維設(shè)計的進入了VPM系統(tǒng)，二維圖紙沒有進行足夠管理。與之相比，CHS可以很方便的進行設(shè)計圖樣的版本管理，生命周期管理，可以根據(jù)設(shè)計需要進行批架次有效性管理?？捎喼圃O(shè)計圖紙的審簽流程，可訂制電氣設(shè)計規(guī)則?？梢詫⒁幌盗性O(shè)計按照不同版本狀態(tài)組合在一起，成為一個設(shè)計列表，便于查詢。若干設(shè)計人員可以對一個方案進行并行工作，完成電氣圖樣設(shè)計，提高了工作效率。

對設(shè)計者角色、權(quán)限進行管理，使每個人的設(shè)計目的更明確，進行Capiral Logic設(shè)計的人，沒有對標準庫中的元件進行更改的權(quán)限。不會出現(xiàn)標準混亂的現(xiàn)象。

進行報告管理，可以很方便的查詢設(shè)計中的任何一個元件或者電線的信息?？梢赃M行報告的導入和導出，這使得對設(shè)計數(shù)據(jù)的統(tǒng)計更加方便，明細表、電線表、物料清單等自動生成，大大提高了設(shè)計效率。

Capital Lihrary所涵蓋的信息非常全面，提供了對各種類型設(shè)備的信息選項。如每種單根電線的線號、外徑、顏色、單位重量、客戶訂制顏色、供應商及用戶標識甚至是進入連接器需要切割的長度（add on、knock off選項）都訂制登記入庫。另外，可改變成品的狀態(tài)是新品、當前貨架產(chǎn)晶還是已淘汰產(chǎn)晶，在進行功能性設(shè)計的時候，新品和已淘汰產(chǎn)品會自動提示引起設(shè)計者的注意。

5.2規(guī)范的設(shè)計流程

傳統(tǒng)的設(shè)計流程中，二維設(shè)計圖樣與三維器件、線束安裝圖之間沒有信號的傳遞，為了在CATIA V5三維環(huán)境中敷設(shè)電纜，必須使用軟件自帶的EFD功能模塊，但該模塊以表格的形式進行定義，對于復雜的系統(tǒng)定義，效率低、易出錯，十分繁瑣。

CHS軟件與CATIA V5實現(xiàn)了無縫連接，在CATIA V5電氣設(shè)計環(huán)境中嵌入了CHS的圖標，

在CATIA V5中完成線束的敷設(shè)后，調(diào)入電線的接線信息，完成設(shè)備與邏輯關(guān)系之間的匹配，即可實現(xiàn)電線的自動敷設(shè)，并將分支長度等信息反饋到CHS當中，完成最后的電纜圖和電線表，使設(shè)計的電纜長度更加準確，節(jié)省成本、減少了日后修改的工作量。

5.3軟件應用特性

5.3.1提高設(shè)計準確性

CHS軟件具有白查功能，所有的器件和電線符號標示均是唯一的，當輸入一個重復的名稱時會自動提示命名錯誤。DRC設(shè)計規(guī)則檢查使得在功能圖設(shè)計中，沒有連接到設(shè)備端、冗余電線、設(shè)備命名不規(guī)范、共用管腳號沖突等不容易查出的錯誤全部顯現(xiàn)出來，使得設(shè)計更加的準確，減少校對的工作量。

5.3.2提高設(shè)計效率

在功能圖設(shè)計中，器件直接從svmbol庫中調(diào)用，連線自動捕捉到設(shè)備上，能夠自動走成規(guī)范線形。

設(shè)備和連線可作為一個整體進行拖曳，與AuroCad設(shè)計相比，非常容易的實現(xiàn)設(shè)備的移位和布局。

圖中所有的器件信息都在左側(cè)的工具欄內(nèi)顯示，與AutoCad設(shè)計相比，可以很方便的查詢?nèi)魏我粋€器件的位置并進行修改，大大縮短了搜索查找的時間，提高了工作的效率。

5 結(jié)束語

汽車電子電器系統(tǒng)日趨智能化復雜化，車輛的配置也日益豐富多樣化，這就極大的提高了電氣系統(tǒng)工程師（線束設(shè)計工程師）的工作量，同時對工程師的能力要求也越來越高。

汽車產(chǎn)品質(zhì)量，與電氣系統(tǒng)的設(shè)計和線束設(shè)計密切相關(guān)。當前一般的電氣設(shè)計流程和方法：冗余繁雜的工程師手工工作、缺乏監(jiān)控的數(shù)據(jù)遷移、缺乏追蹤的版本變更、缺乏仿真驗證手段、與三維設(shè)計與工程制造缺乏接口等問題，成了制約線束設(shè)計和產(chǎn)品研發(fā)的一個瓶頸。

CHS軟件具有良好的交互界面、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)管理、規(guī)則的功能核查和先進的設(shè)計流程，減少了工作中的錯誤率，提高了工作效率，縮短了開發(fā)周期，同時提高了設(shè)計質(zhì)量。

在汽車設(shè)計開發(fā)過程中，應用CHS軟件（或同類設(shè)計軟件）將會是汽車線束設(shè)計的主要趨勢。

CHS是MentorGraphics公司專門為電氣線束設(shè)計而出品的一款軟件，涵蓋了電氣原理設(shè)計到線束工程化設(shè)計，直至最后生產(chǎn)制造的整個流程。其全稱是Capital Harness System，目前越來越多的主機廠和線束廠已經(jīng)開始使用。CHS軟件適合有一定需求的線束工程師，并且需要對整車線束設(shè)計基本入門。大家在練習軟件的過程中，需要理解線束設(shè)計的邏輯。作為專門的線束設(shè)計軟件，里面的設(shè)計思路值得借鑒學習。

編輯：黃飛

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