電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

張春玲

（北京電子工程總體研究所，北京，100854）

文 摘：使用傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)、人工審查的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施和標(biāo)準(zhǔn)化審查存在著諸多缺陷和不足，無(wú)法滿足數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化智能制造工業(yè)發(fā)展需求。本文提出基于ECIM（電氣電纜智能制造平臺(tái)）在電氣電纜設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化審查。

在航天產(chǎn)品研制中，電氣系統(tǒng)在原理設(shè)計(jì)、接線設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)等階段會(huì)產(chǎn)生大量的設(shè)計(jì)圖樣。以電纜為例，電纜承載著結(jié)構(gòu)與電氣特性，是繁雜的機(jī)電產(chǎn)品，研制中需要電氣、結(jié)構(gòu)、工藝、制造、檢測(cè)、試驗(yàn)等各個(gè)部門(mén)的協(xié)同配合，涉及到多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文件的落實(shí)與實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)化審查由標(biāo)準(zhǔn)化管理部門(mén)或機(jī)構(gòu)組織有關(guān)專家或?qū)I(yè)技術(shù)人員，依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、文件的標(biāo)準(zhǔn)化要求，對(duì)各類新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝相關(guān)文件進(jìn)行的審查。

電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化審查的內(nèi)容繁多，需要占據(jù)較多的人力資源和時(shí)間。在標(biāo)準(zhǔn)化管理的發(fā)展過(guò)程中，行業(yè)內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)化審查的方式方法上不斷做著改進(jìn)和優(yōu)化。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)查閱，在使用計(jì)算機(jī)輔助標(biāo)準(zhǔn)化審查方面，國(guó)內(nèi)部分業(yè)內(nèi)領(lǐng)頭企業(yè)已經(jīng)取得了一定的研究成果，但多是基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下的標(biāo)審方法，對(duì)于數(shù)字化電氣設(shè)計(jì)的自動(dòng)標(biāo)審研究還比較少見(jiàn)。

1 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化審查的困難與機(jī)遇

1.1 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化審查的困難

隨著武器裝備系統(tǒng)集成化和一體化設(shè)計(jì)程度的不斷提高，電纜所傳輸?shù)男畔⒔换リP(guān)系越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)電纜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和裝配要求越來(lái)越高，電纜的設(shè)計(jì)質(zhì)量要求也提升到一個(gè)新高度，要求“一次設(shè)計(jì)到位，實(shí)現(xiàn)精益設(shè)計(jì)”。由于電氣接口各部件之間具有相關(guān)的邏輯信號(hào)關(guān)系，可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。電氣設(shè)計(jì)圖樣的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)化落實(shí)程度是電氣設(shè)計(jì)質(zhì)量的最終體現(xiàn)。

以往使用AutoCAD、Protel等軟件進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用人工設(shè)計(jì)、人工審查的方式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施和審查。這種傳統(tǒng)模式對(duì)人的依賴性較強(qiáng)，存在一定的不足之處。

第一，在標(biāo)準(zhǔn)化審查過(guò)程中，主要依賴于設(shè)計(jì)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的重視程度和理解深度，可能導(dǎo)致在標(biāo)準(zhǔn)化審查過(guò)程中多次反復(fù)，造成大量重復(fù)工作。

第二，隨著航天項(xiàng)目數(shù)量的大幅增加以及技術(shù)難度的增大，武器裝備研制中產(chǎn)生的電氣設(shè)計(jì)圖樣數(shù)量和復(fù)雜程度也大幅提升，造成標(biāo)準(zhǔn)化審查人員工作量和難度大幅增加。

1.2 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查的機(jī)遇和條件

ECIM（ElectricCableIntelligentManufacturePlatform，電氣電纜智能制造平臺(tái)）針對(duì)電纜傳統(tǒng)研制流程中的痛點(diǎn)，打破專業(yè)間、部門(mén)間的壁壘，采用信息化、數(shù)字化設(shè)計(jì)手段應(yīng)用智能制造相關(guān)技術(shù)，突破復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電纜三維協(xié)同設(shè)計(jì)、三維下廠制造等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于唯一模型數(shù)據(jù)源的數(shù)字化管控體系，解決了以往電纜設(shè)計(jì)效率低、準(zhǔn)確率低、結(jié)構(gòu)布局干涉、長(zhǎng)度不合理等問(wèn)題，大幅提升電纜研制質(zhì)量和效率，降低了研制成本，縮短了研制周期。

隨著航天工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展需求，ECMI平臺(tái)的應(yīng)用前景越來(lái)越廣泛，采用數(shù)字化設(shè)計(jì)手段開(kāi)展復(fù)雜產(chǎn)品機(jī)電協(xié)同設(shè)計(jì)成為一種趨勢(shì)，也為標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查的實(shí)施提供了一個(gè)嵌入式平臺(tái)。

2 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件概述

2.1 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件應(yīng)用范圍

電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化審查內(nèi)容覆蓋圖樣上所有的電氣要素和圖形描述要素，這是標(biāo)準(zhǔn)化審查工作量大的主要原因。根據(jù)圖樣類型不同，其標(biāo)準(zhǔn)化審查工作以各項(xiàng)電氣專業(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)及圖樣的審查。自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化審查應(yīng)用范圍見(jiàn)表1。

表1 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件應(yīng)用范圍

2.2 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件開(kāi)發(fā)

ECIM立足電纜電氣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)全過(guò)程，建立了完整的電氣設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括電纜連接器數(shù)據(jù)庫(kù)、電氣符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)、電氣設(shè)計(jì)格式標(biāo)準(zhǔn)化模板數(shù)據(jù)庫(kù)、導(dǎo)線輔助材料數(shù)據(jù)庫(kù)等；同時(shí)還具備電氣繪圖規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)則自動(dòng)檢查功能，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電纜圖樣關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)、報(bào)表“一鍵”自動(dòng)輸出、三維協(xié)同自動(dòng)布線設(shè)計(jì)、工藝文件自動(dòng)生成功能。這些功能為電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查奠定了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件，達(dá)到了3個(gè)層面目標(biāo)。

首先，電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件在集成電氣電纜智能制造平臺(tái)使用，采用基于唯一數(shù)據(jù)源的電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)、電氣、結(jié)構(gòu)與工藝的三維協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)二維及三維數(shù)據(jù)庫(kù)、電氣圖樣圖框、圖元的合規(guī)性自動(dòng)化審查工作。

第二，通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)化要求轉(zhuǎn)化為具體的標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查規(guī)則，在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查時(shí)利用這些規(guī)則對(duì)圖樣進(jìn)行審查，并形成完整的問(wèn)題項(xiàng)審查結(jié)果清單，便于設(shè)計(jì)人員對(duì)照修改。

第三，通過(guò)與PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)對(duì)接，在圖樣簽審前自動(dòng)強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化審查工作，將圖樣標(biāo)準(zhǔn)審查與圖樣發(fā)布流程整合在一起，進(jìn)一步提高了工作效率，降低圖樣標(biāo)準(zhǔn)化審查錯(cuò)漏的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件特點(diǎn)

電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件是一個(gè)獨(dú)立的模塊，與ECIM電氣設(shè)計(jì)工具集成運(yùn)行，獲取圖樣、檢查圖樣，并輸出圖樣檢查結(jié)果。具體特點(diǎn)如下。

a）對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行審查并出示審查結(jié)果，數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過(guò)修正、共享、保證設(shè)計(jì)基礎(chǔ)信息的正確且符合標(biāo)準(zhǔn)化要求。

b）根據(jù)電氣圖樣特點(diǎn)建立專業(yè)檢查規(guī)則，對(duì)圖樣和線表圖樣上的所有元素，包括電氣專業(yè)的各種符號(hào)、圖元、屬性、表格的格式以及內(nèi)容的合規(guī)性進(jìn)行檢查。

c）對(duì)圖樣上的圖元繪制方法進(jìn)行審查，同時(shí)還對(duì)電纜原理和工藝流程進(jìn)行審查。通過(guò)對(duì)電氣設(shè)計(jì)/生產(chǎn)原理的檢查，從標(biāo)準(zhǔn)化角度對(duì)電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行深入檢查，并提出合理化建議。

d）在同一套標(biāo)審軟件中對(duì)原理設(shè)計(jì)圖樣和工藝設(shè)計(jì)圖樣進(jìn)行完整標(biāo)審，統(tǒng)一工作環(huán)境，同時(shí)也擴(kuò)大了軟件的適用范圍。

e）針對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的嚴(yán)重程度，建立錯(cuò)誤和警告兩種問(wèn)題分類，并梳理了可能出現(xiàn)這兩類問(wèn)題的原因，以及對(duì)應(yīng)的解決方案。

f）對(duì)一個(gè)項(xiàng)目中的多張圖樣批量執(zhí)行標(biāo)審，并輸出完整的問(wèn)題報(bào)告。

g）實(shí)現(xiàn)與PDM系統(tǒng)的整合，在圖樣提交簽署流程前執(zhí)行圖樣自動(dòng)標(biāo)審，及時(shí)修改和調(diào)整，避免簽署流程反復(fù)。

3 電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件的應(yīng)用

電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件在企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作中的應(yīng)用不僅僅體現(xiàn)在減少標(biāo)準(zhǔn)化審查人員的工作量，更重要的是通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)化審查工作嵌入到設(shè)計(jì)工作中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率的提升。電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件從幾個(gè)層次為企業(yè)帶來(lái)效益。

3.1 有效縮短產(chǎn)品研制周期

標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件嵌入ECIM平臺(tái)中使用，實(shí)現(xiàn)了電纜的電氣、結(jié)構(gòu)基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化模型數(shù)據(jù)庫(kù)的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)間高速信息轉(zhuǎn)換，將電纜設(shè)計(jì)效率提高5倍以上；通過(guò)邏輯關(guān)聯(lián)信號(hào)數(shù)字化設(shè)計(jì)功能和標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查功能，僅需較少的圖樣內(nèi)容校核即可確保源設(shè)計(jì)文件的正確性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率達(dá)到100%，進(jìn)一步縮短了圖樣下廠的周期。數(shù)字化精益設(shè)計(jì)省了很多模裝階段產(chǎn)品的投產(chǎn)時(shí)間，大大縮短了產(chǎn)品的研制周期。

3.2 有效降低產(chǎn)品研制成本

標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件嵌入ECIM平臺(tái)使用，通過(guò)電纜三維設(shè)計(jì)，提升了電纜設(shè)計(jì)質(zhì)量，省去了電纜模裝樣件的投產(chǎn)，電纜研制資金成本降低20%～30%。電氣設(shè)計(jì)師在使用ECIM平臺(tái)進(jìn)行電纜設(shè)計(jì)過(guò)程中，可手動(dòng)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件，將大量的溝通、修改工作消化在設(shè)計(jì)師繪制圖樣的過(guò)程中，提高設(shè)計(jì)師圖樣輸出的質(zhì)量。通過(guò)與PDM系統(tǒng)融合，在電氣設(shè)計(jì)圖樣簽署前強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，并輸出標(biāo)準(zhǔn)化審查結(jié)果，提醒設(shè)計(jì)人員修改到位直至通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化審查，避免了標(biāo)準(zhǔn)化人員因個(gè)人原因造成的審查工作遺漏，大大減少標(biāo)準(zhǔn)化工作人員的工作量，有效降低產(chǎn)品研制過(guò)程中人力、物力投入的成本。

3.3 有效建立智能制造鏈的密切聯(lián)系，增加貿(mào)易機(jī)會(huì)

電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件依托的ECIM平臺(tái)以計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)為載體，建立了統(tǒng)一的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境。處于產(chǎn)品制造鏈中的設(shè)計(jì)方、工藝方、制造方、裝配方如果進(jìn)入具有自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化審查功能的ECIM平臺(tái)，能夠獲得大量符合標(biāo)準(zhǔn)化要求的數(shù)據(jù)信息，并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品制造過(guò)程中遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化要求，可有效增加各個(gè)環(huán)節(jié)溝通交流的流暢度，有利于輸出高質(zhì)量的文件和產(chǎn)品。處于產(chǎn)品制造鏈下游的配套協(xié)作廠家可因此更容易獲得貿(mào)易機(jī)會(huì)，企業(yè)之間易于達(dá)成和諧的合作關(guān)系，實(shí)現(xiàn)共贏、多贏的良好局面。

3.4 有利于行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)信息的共享

在ECIM平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)長(zhǎng)期使用標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件，將會(huì)積累大量的符合標(biāo)準(zhǔn)化要求的數(shù)據(jù)資源，包括電氣設(shè)計(jì)相關(guān)的元件、材料、輔材等。這些數(shù)據(jù)資源是行業(yè)內(nèi)通用資源，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化審查后，可以在行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息共享。由于數(shù)據(jù)庫(kù)是基于計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)?，可以?guī)避時(shí)間和空間的限制，實(shí)現(xiàn)大容量、高速信息交換和更新。行業(yè)內(nèi)企業(yè)加入平臺(tái)即可通過(guò)同一服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行采集和使用，還可以根據(jù)個(gè)性化需求對(duì)信息進(jìn)行補(bǔ)充。

3.5 有利于行業(yè)技術(shù)水平的整體提升

數(shù)字化自動(dòng)設(shè)計(jì)工具的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是中國(guó)航天電氣領(lǐng)域的技術(shù)革命，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。隨著電氣設(shè)計(jì)手段的優(yōu)化，設(shè)計(jì)師用于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程更為簡(jiǎn)便快捷，節(jié)省出來(lái)的時(shí)間即可投入創(chuàng)新工作。隨著標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件循序漸進(jìn)的嵌入使用和推廣應(yīng)用，將有利于提高整個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施水平，提升行業(yè)設(shè)計(jì)人員的標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)水平的整體提升。

4 基于ECIM平臺(tái)的電氣圖樣標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件推廣價(jià)值

嵌入標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件的ECIM平臺(tái)具有廣泛的推廣價(jià)值。首先，在航天工程領(lǐng)域，能夠用于含電氣產(chǎn)品的裝備研制生產(chǎn)。目前，該平臺(tái)已在業(yè)內(nèi)一定范圍得到推廣，并逐步擴(kuò)大影響范圍。其次，該平臺(tái)還可以在軍用或民用領(lǐng)域大型產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造企業(yè)推廣使用，如車輛、船舶、高鐵、飛機(jī)等產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研制企業(yè)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。第三，該平臺(tái)也可在IT、通訊等小型企業(yè)推廣使用，提高電氣與結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)能力，提升產(chǎn)品質(zhì)量和顧客滿意度。

標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)審查軟件嵌入ECIM平臺(tái)進(jìn)一步縮短了研制周期，降低了研制成本，提高了電纜及其他電氣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，推動(dòng)了航天電子產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的發(fā)展，具有廣闊的推廣和應(yīng)用價(jià)值，在電氣產(chǎn)品智能制造領(lǐng)域率先邁開(kāi)一步，為中國(guó)航天以及其他行業(yè)電氣產(chǎn)品智能制造奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。