◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 李鐸 李皓偉 張青學 李亞群

中國運載火箭技術研究院 李征

數(shù)字化電纜網(wǎng)設計流程管理實踐

◎北京宇航系統(tǒng)工程研究所 李鐸 李皓偉 張青學 李亞群

中國運載火箭技術研究院 李征

數(shù)字化電纜網(wǎng)設計作為一種較先進的設計技術，通過合理的設計研制流程應用，可在系統(tǒng)設計中優(yōu)化設計流程、提高設計效率，解決傳統(tǒng)電纜網(wǎng)設計技術手段不能滿足新型號科研進度要求的問題。

隨著電子技術的進步，各型號對電纜網(wǎng)的功能要求在逐步提高?；鸺娎|網(wǎng)設計普遍具有專業(yè)多、人員多、環(huán)節(jié)多、周期長的特點，大到航天器電氣系統(tǒng)間的功能接口，小到單機的功能接口，任何一個環(huán)節(jié)都要依靠電纜網(wǎng)緊密相連。

電纜網(wǎng)的設計工作依托系統(tǒng)總布置圖、單機任務書、電量圖、非電量圖、儀器電纜安裝圖、電纜網(wǎng)分支圖紙等設計輸入。電纜網(wǎng)設計貫穿型號電氣系統(tǒng)的整個設計環(huán)節(jié)，并跨越了電子和結構2個專業(yè)領域，而且在各項設計輸入最終狀態(tài)確認后才能確定電纜網(wǎng)的最終技術狀態(tài)。因此，電纜網(wǎng)通常是在系統(tǒng)設計階段最后確定技術狀態(tài)，但卻要在試驗中首先齊套的電氣系統(tǒng)產(chǎn)品。

隨著火箭設計各專業(yè)技術的突飛猛進，電氣系統(tǒng)的功能也越來越強，整個電氣系統(tǒng)的線束變得越來越復雜，線束設計的工作量越來越大，傳統(tǒng)的設計思路以及工具已經(jīng)無法滿足設計周期的要求。這就需要新的設計方法、設計流程和設計工具來滿足日益復雜的實際需求。

一、數(shù)字化電纜網(wǎng)設計實踐

電纜網(wǎng)作為系統(tǒng)的重要組成部分，主要功能是實現(xiàn)箭上設備間的連接。電氣系統(tǒng)所有的信息采集、傳送、處理、供配電等功能都離不開電纜網(wǎng)產(chǎn)品。

運載火箭測量系統(tǒng)的設計流程如圖1所示。

圖1 運載火箭測量系統(tǒng)設計流程

1.數(shù)字化電纜網(wǎng)設計流程

進行數(shù)字化電纜網(wǎng)設計時，設計師將設計工作分為元器件建庫、總布置圖、原理圖、電纜分支圖幾個階段，并采用并行協(xié)同設計以提高工作效率。

元器件建庫應用Capital Library軟件添加相關元器件屬性以及元器件符號等信息，為后期電纜網(wǎng)繪制提供元器件級的基礎信息支持。總布置圖利用Capital Topology模塊進行手工繪制，原理圖利用Capital Logic模塊進行手工繪制。原理圖設計完成后，可提供給三維結構設計相關電氣接口文件，ProE軟件可根據(jù)該接口數(shù)據(jù)進行三維敷設；同時，Capital Logic模塊可將原理圖中的連接器、導線屬性等信息傳遞給線束設計模塊Capital HarnessXC，以完成線纜分支圖的生成過程。節(jié)點表、物料清單、下料表則直接通過Capital HarnessXC模塊自動生成。電氣系統(tǒng)基本設計流程如圖2所示。

圖2 電氣系統(tǒng)基本設計流程

使用數(shù)字化平臺進行設計，各個環(huán)節(jié)的設計內容可以直接互相交換，下游設計環(huán)節(jié)直接讀取上游設計環(huán)節(jié)的設計內容，節(jié)省了設計師的時間，縮短了周期。由電腦直接讀取設計內容的方式也更加準確，不易出錯。

2.設計軟件的工作流程優(yōu)化

電纜網(wǎng)圖紙最終包含的設計要素主要為電纜網(wǎng)的電纜外形、接插件連接關系與器件選型信息內容。電纜網(wǎng)設計師將各個信息匯總在電纜網(wǎng)設計圖紙中，完成設計工作。生產(chǎn)工藝師再將電纜網(wǎng)圖紙中各類信息分類提取，編制備料、下線、焊接、綁扎、刻字等文件并提供給不同崗位的生產(chǎn)人員。

在傳統(tǒng)的測量系統(tǒng)設計過程中，上述工作由3個不同崗位的設計師共同完成，其分工為：系統(tǒng)設計師負責系統(tǒng)構成，系統(tǒng)連接關系，接插件粗選型(選擇接插件系列)；原理圖設計師負責連接器細選型，導線接點關系；電纜網(wǎng)設計師負責電纜分支外形，導線選型，電纜網(wǎng)接點圖。

在改用數(shù)字化電纜網(wǎng)設計技術后，設計師沿用了傳統(tǒng)的設計分工模式與流程，按照原有崗位進行各類文件的設計。在進行了一段時間的設計工作后，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化電纜網(wǎng)設計軟件有其自身的特點與思路，與傳統(tǒng)流程配合進行設計時會有不匹配或者重復工作的情況發(fā)生。

根據(jù)設計師反饋，對后續(xù)工作進行了分工調整，梳理了專業(yè)內容并依據(jù)Capital軟件的特點重新劃分了崗位。具體分工為：系統(tǒng)設計師負責系統(tǒng)構成，系統(tǒng)連接關系；原理圖設計師負責連接器選型，導線接點及選型；電纜網(wǎng)設計師負責電纜分支外形。

在重新梳理了崗位分工后，各崗位的工作分工與數(shù)字化設計流程更加匹配順暢。重新梳理的專業(yè)分工使得各崗位的人員更加貼近產(chǎn)品本身。型號研制過程中由多名設計師聯(lián)合負責所有設計環(huán)節(jié)改為每名設計師負責部分設計環(huán)節(jié)，設計師需要全面掌握所負責環(huán)節(jié)的所有技術狀態(tài)，有利于產(chǎn)品質量的提升。

二、取得的成效與后續(xù)思路

1.取得成效

數(shù)字化電纜網(wǎng)設計流程優(yōu)化了電纜網(wǎng)設計工作效率，提升了電纜網(wǎng)設計專業(yè)的工程設計能力。

應用了數(shù)字化電纜網(wǎng)設計流程后，電纜網(wǎng)的設計周期相比傳統(tǒng)設計流程縮短了30%以上，電纜網(wǎng)設計師的工作量減少40%以上，生產(chǎn)工藝師的工作量減少30%以上。數(shù)字化電纜網(wǎng)設計技術基本緩解了目前新型號研制背景下電纜網(wǎng)設計專業(yè)工作量大、設計周期長的工作壓力，并將在后續(xù)的型號研制中發(fā)揮重要作用。

2.后續(xù)思路

隨著數(shù)字化電纜網(wǎng)設計技術在設計環(huán)節(jié)的流程優(yōu)化，電纜網(wǎng)設計工作的效率在不斷提高，后續(xù)工作可以依托數(shù)字化電纜網(wǎng)設計技術，向電纜設計的上下游繼續(xù)延伸。通過與物資系統(tǒng)建立接口、與生產(chǎn)廠家的自動化生產(chǎn)設備建立接口，打通整個電纜網(wǎng)產(chǎn)品的備料、生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進一步縮短研制周期。