論線纜工藝智能化設(shè)計平臺的搭建與實施

張浩

摘要：電氣制造企業(yè)的線纜生產(chǎn)有著小批量多品種的特點，隨著整體產(chǎn)品功能擴展，各分系統(tǒng)變得種類繁多，造成接線關(guān)系日趨復(fù)雜。傳統(tǒng)的電纜工藝設(shè)計模式基本采用CAPP等手動模式來進行編制，迫切需要將電纜工藝設(shè)計的方式和手段進行提升，為電纜加工制造過程提供更為準確，高效的指導(dǎo)性文件，實現(xiàn)電纜部件產(chǎn)品對整機產(chǎn)品的性能保證。

關(guān)鍵詞：電纜工藝;電纜裝配;智能化設(shè)計;E3.Series;PDM

中圖分類號：V460 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）09-0176-03

0 引言

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電氣生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計越來越復(fù)雜，各子系統(tǒng)之間傳輸?shù)碾娮有畔⒘咳遮咠嫶?，致使電氣電纜網(wǎng)加工數(shù)量和復(fù)雜度不斷加大，從設(shè)計到工藝及生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的工程師都在為不同系統(tǒng)進行大量人工的數(shù)據(jù)整理和錄入工作。

另一方面電氣設(shè)計及工藝設(shè)計理念的不斷進步、產(chǎn)品型號數(shù)量不斷增加、設(shè)計精度要求不斷提高、研發(fā)和交付周期的縮短，產(chǎn)品市場競爭等因素影響下，采用傳統(tǒng)的電氣設(shè)計與工藝生產(chǎn)對接模式已經(jīng)制約了企業(yè)發(fā)展的步伐，電纜工藝智能化設(shè)計平臺的搭建顯示了重要性。

1 電纜工藝瓶頸總結(jié)

1.1 編制工具繁多

現(xiàn)有的工藝設(shè)計設(shè)計輸入數(shù)據(jù)，主要是定制化工藝編制工具、CAD、PDF及Excel的格式，需要工藝工程師通過人工的方式，對進行上游總體單位的下廠接線表、電纜分支圖、配套明細表等CAD、Excel等文件進行數(shù)據(jù)提取，并核對相關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)，如對接線表的正確性進行檢查、物料明細進行整理并完善預(yù)采購清單等。

1.2 規(guī)范無法應(yīng)用在設(shè)計過程

生產(chǎn)企業(yè)基本都有嚴格的設(shè)計規(guī)范和標準，但是這些規(guī)范和標準沒有在設(shè)計過程的工具中進行具體落地，需要設(shè)計師參照規(guī)范體系來被動執(zhí)行，因此現(xiàn)有的工藝設(shè)計、工藝路徑管理和各類工藝文件的設(shè)計和質(zhì)量檢查工作還大量依靠手工方式完成，缺乏自動化及智能化管理手段?，F(xiàn)有的工藝管理系統(tǒng)雖然進行了定制開發(fā)，但是還是存在線纜工藝設(shè)計數(shù)據(jù)沒有基于結(jié)構(gòu)化項目管理模式，還需要工程師的豐富經(jīng)驗來保證工藝設(shè)計的進度與質(zhì)量。

1.3 工藝設(shè)計數(shù)據(jù)輸入質(zhì)量不高

目前，占用工程師工作量最大的配套明細表、輔料明細表、下線表及導(dǎo)線焊接壓接表等各類工藝文件的編制，因為受制于前端設(shè)計文件的條件，數(shù)據(jù)之間的鏈接沒有保留，所以只能通過工程師來基于源數(shù)據(jù)進行各種整理，費時費力，還無法避免人為的錯誤。

1.4 工藝基礎(chǔ)設(shè)計知識庫沒有建立

現(xiàn)有電纜裝配工藝還主要依靠工程師從自己預(yù)制的各種模板中進行手動調(diào)用，并修改相關(guān)文字描述，而這些經(jīng)驗?zāi)０鍩o法讓工程師與電纜的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行掛鉤，對工藝知識庫建立和維護手段的管理主要依靠人工方式來完成。

2 電纜工藝智能化設(shè)計的總體構(gòu)架

2.1 總體構(gòu)架

以E3.series作為電氣線纜工藝設(shè)計的核心平臺，針對總體單位各類設(shè)備的電氣設(shè)計輸出，實現(xiàn)總裝電裝從工藝及制造的數(shù)據(jù)統(tǒng)一。通過基于E3項目結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的支撐，實現(xiàn)工藝設(shè)計輸入數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化搭建、工藝知識庫的集中創(chuàng)建與管理、智能化的電裝工藝設(shè)計、工藝數(shù)據(jù)流程卡、下線表、配套明細表等的自動化輸出，協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

（1）工藝設(shè)計單位通過PDM系統(tǒng)接受設(shè)計部門的電纜數(shù)據(jù)包，其中以后綴為.e3s文件為電氣設(shè)計源文件，一般包含：系統(tǒng)電氣原理圖、配套明細表、電纜分支圖、及接線表四部分;

（2）在PDM系統(tǒng)中建立工藝項目后，可用E3軟件直接打開從總體推送的數(shù)據(jù)包e3s副本，從而轉(zhuǎn)入E3設(shè)計平臺進行電纜工藝方面的設(shè)計;

（3）在該項目下，基于E3的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如果包含電纜分支圖的情況，則可以快速自動輸出帶有長度信息的下線表，導(dǎo)線壓接焊接表等;

（4）在該項目下，基于E3的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如果未包含電纜分支圖的情況，則可以通過工程師定義標準格式的電纜分支關(guān)系表，自動導(dǎo)入后創(chuàng)建分支長度圖，也可以快速自動輸出帶有長度信息的下線表，導(dǎo)線壓接焊接表等;

（5）工藝人員基于E3項目中的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，依據(jù)電纜及所含連接器、導(dǎo)線的具體信息，智能選擇工序流程，并依據(jù)材料的工藝要求進行自動調(diào)整焊接、壓接等工序，工藝人員還可以基于該結(jié)果按照電纜的個性化工藝要求，再繼續(xù)進行調(diào)整，完成工藝規(guī)程文字部分的編輯;

（6）將總體設(shè)計電氣數(shù)據(jù)包和工藝流程各環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)完成的結(jié)果，根據(jù)工藝設(shè)計各階段的要求，自動生成工序列表和工序卡片，再自動生成工藝規(guī)程的其他要素，如：工藝文件目錄、引用文件目錄、儀器儀表設(shè)備明細表、專用工藝裝備明細表、電氣裝配導(dǎo)線表和下線表等的自動生成，最終形成一份完整的工藝規(guī)程文檔。

2.2 總體性能與功能

2.2.1 圖形化工藝流程規(guī)劃與工藝路線組織

（1）目標。1）在E3工藝模塊中創(chuàng)建基礎(chǔ)通用工藝庫，包括線纜及柜內(nèi)電氣工藝設(shè)計：工序、工步、工裝、輔料、元件、符號、圖框、屬性值等;2）從工藝標準庫中以拖拽的方式把工序拖放到圖紙上;3）工序自動按照數(shù)字排序和命名;4）自動快速連接各工序，并在樹狀結(jié)構(gòu)進行可視化管理;5）根據(jù)選定器件的加工工藝要求，智能選擇標準化工藝流程圖，并自動進行如焊接、壓接的調(diào)整，實現(xiàn)流程圖的基本自動化繪制;6）可以查看工序的屬性信息，配置工序所需的輔料、工裝等;7）可以在流程圖的基礎(chǔ)上進行下一步的工藝文件一鍵式生成;8）依據(jù)器件加工工藝及工裝知識庫的建設(shè)，智能選擇對應(yīng)工裝的各類模板，并自動更新相關(guān)信息，自動輸出在工藝文件中。

（2）實現(xiàn)方式。使用E3標準建庫功能：元件、子電路、符號，把工藝信息錄入到對話框或符號中。

2.2.2 自動生成工藝文件

（1）目標?；跇藴使に噹旒肮に嚵鞒虉D可以自動生成如下工藝文件：1）配套明細表、輔助材料定額表;2）工藝文件目錄、引（借）用工藝文件目錄、引用標準目錄、配套明細表;3）工藝卡片/工藝卡片（續(xù)）、裝配工藝卡、工藝簡圖、電氣裝配導(dǎo)線表、下線表。

（2）實現(xiàn)方式。工序作為基礎(chǔ)元件預(yù)存在工藝設(shè)計庫中，在E3工藝項目中，工序?qū)?yīng)的符號將保存在項目中，并按照樹結(jié)構(gòu)將所有工序進行了樹形可視化管理。

開始工藝流程知識庫建立時，調(diào)取工序、工步元件并把對應(yīng)的符號放置在工藝流程圖上，把前后工序用E3的連線功能進行連接，再自動生成每步工序的順序號，即可完成工藝流程圖初步設(shè)計，如圖2所示。

根據(jù)實際情況，總結(jié)出工藝文件的生成規(guī)則。完成工藝流程圖后，以固化的程序方式自動生成工藝文件，如圖3的流程：

組件中集成了工步（工序的子內(nèi)容）、工具、輔料等屬性，初始值為空。在開始工藝流程圖繪制時，把工步、輔料、工裝等對應(yīng)的元件拖拽到組件中（這些信息依托創(chuàng)建的工藝庫），再選擇組件下的工序并拖拽其符號到工藝流程圖上進行工藝流程圖設(shè)計。

因此在完成工藝流程圖設(shè)計后，每部工序所涉及的工裝、輔料、設(shè)備等均已配置完畢。再通過固化好的程序規(guī)則去獲取這些信息及MISC中的模板，即可自動生成平時需要手工制作的工藝BOM、工藝卡片等工藝文件。

2.2.3 工藝標注

（1）目標。1）可以進行分支拓撲設(shè)計;2）可以標注連接器連接信息、分支長度、連接器接入長度;3）可以使用向?qū)нM行輔料的選配;4）自動進行保護材料匹配性檢查;5）提供分支截面的視圖，包括保護材層數(shù)及厚度、芯線的分布;6）自動生成材料明細表等各類報表清單。

（2）實現(xiàn)方式。E3的Formboard模塊具有電纜設(shè)計功能，基本可以滿足工藝電纜的設(shè)計需求?；诨A(chǔ)工藝庫及各工藝生產(chǎn)單位的自主庫（電連接器、電線電纜、輔材）快速進行電纜裝配圖設(shè)計。

可以標注連接器連接信息、分支長度、連接器接入長度?？梢允褂孟?qū)нM行輔料（如保護套管、膠帶、扎帶、熱縮管等）的選配，自動進行保護材匹配性檢查（如尺寸過?。?。另外還提供分支截面的視圖，包括保護材層數(shù)及厚度、芯線的分布。自動生成材料明細表等各類報表清單。

通過算法可以自動計算最優(yōu)的線束的線徑分布狀態(tài)，并獲取分支圖。

2.3 信息安全要求與數(shù)據(jù)部署構(gòu)架

E3軟件是基于Windows平臺開發(fā)的獨立軟件，對Windows系統(tǒng)都安裝使用，與其他軟件并無干涉，可安裝單機版和服務(wù)器版。

E3軟件能保證信息的保密性、真實性、完整性，未授權(quán)拷貝和所寄生系統(tǒng)的安全。保證信息系統(tǒng)（包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)等）的安全，不受偶然的或者惡意的原因遭到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連接可靠地正常地運行，信息服務(wù)部中斷，不干擾當前業(yè)務(wù)連續(xù)性。基于E3軟件的二次開發(fā)全部是基于E3的基礎(chǔ)函數(shù)，因此同E3一樣具有同等的安全性。

E3基于數(shù)據(jù)庫構(gòu)架，可以將項目數(shù)據(jù)、元器件庫、符號庫、模板庫都存放于數(shù)據(jù)庫中進行管理。確保數(shù)據(jù)的唯一性及安全性。

目前可以支持的數(shù)據(jù)庫包括Oracle、SQL server、Access等。

數(shù)據(jù)庫更新后，用戶須將更新數(shù)據(jù)由PDM服務(wù)器同步至本地更新本地數(shù)據(jù)庫后，即可使用新版數(shù)據(jù)庫。

3 結(jié)語

通過該平臺的建設(shè)，將實現(xiàn)以下效果：

（1）保證了數(shù)據(jù)的一致性：電纜總體專業(yè)與工藝專業(yè)都采用統(tǒng)一的E3工具平臺完成各自設(shè)計任務(wù)，真正實現(xiàn)了電纜從設(shè)計端、電纜工藝及制造的統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)無需在外部CAD或Excel等工具進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，因此保證了數(shù)據(jù)的一致性，達到電纜制造的數(shù)據(jù)準確性要求，生產(chǎn)配套可根據(jù)設(shè)計結(jié)果數(shù)據(jù)準確指導(dǎo)，避免了以往配套與圖紙不一致的情況。

（2）提高了工藝設(shè)計效率：基于同一工具平臺的設(shè)計模式改變，保證了電纜從設(shè)計、工藝級制造環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)一致性。E3工藝設(shè)計模塊實現(xiàn)了對設(shè)計數(shù)據(jù)進行自動提取、轉(zhuǎn)化和分析，并依據(jù)工藝流程圖，自動輸出大量工藝規(guī)范性文檔，免去了工藝傳統(tǒng)的二次手動輸入的過程，大幅縮短了工藝設(shè)計時間，對工藝設(shè)計人員的整體效率提升近60%。

參考文獻

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Abstract：The cable manufacturing of enterprises has the characteristics of small batch and multiple varieties， as the overall product functionality expands， the subsystems became diverse， resulting in increasingly complex wiring. The traditional process design mode basically adopts CAPP and other manual modes ， it is urgent to improve the way and means of cable process design， providing more accurate and efficient guidance documents and realizing the performance guarantee of cable components to military ?products.

Key words：technology of cable; electric fitting; intellectualized design; E3.Series;PDM