电气系统设计的新方法

电气系统复杂性是跨产业达到了一个转折点,从现代客运车辆复杂的工业机器,现在可以包含近5000线束。这些机器的电气系统包含多个网络,成千上万的传感器和致动器,英里的电线和成千上万的离散组件(图1)。设计这些复杂系统本身是一个很大的挑战,但也需要了解系统需求进入生产和维护的过程。

图1:车辆电气系统变得非常复杂,包含成千上万的组件和英里的电线。

利用这些产业转移需要改变。生产下一代的产品需要细致的跟踪和改善组织。例如,汽车制造商不再设计一辆汽车和生产数百万册。他们设计的一个十亿,独特的车辆轧制生产线具有独特的配置。EDS设计需要支持等众多车辆配置同时最小化成本。传统EDS工程方法在使用在汽车、航空航天和越野的行业缺乏管理这种级别的复杂性。特别是传统工程方法三个方面的不足:他们之间建立筒仓工程领域和抽象,依靠劳动密集型手工流程,缺乏可靠的数据连续性整个开发流程。

电气设计流

当负责设计一个EDS和新汽车线束,有四个主要发展阶段一个电气工程师。这些阶段是电气和电子的定义(E / E)架构,其次是详细设计在每一个领域,创建生产文档,最后,创建服务和维护文档。

在传统工程流,这些发展阶段连接只有通过特别的交互和手动转移工程数据或图纸。各种电气领域和其他工程学科,如机械工程和软件开发,在筒仓的行为没有能见度的其他工程团队。因此,从车辆数据的可追溯性要求的功能抽象和最终实现线束薄弱或完全缺乏。

相比之下,采用基于模型的方法的主要好处是能够无缝地利用数据驱动下游的每一个阶段过程。建筑的定义可以通过网络,软件,电子和利用工程师获得必要的输入开始详细的工作在每一个领域。同样,可以使用从每个电气详细设计领域,丰富和建立在每个下游地区,可用于生成生产和服务文档。一个健壮的数字线意味着工程师不再需要手动交换这些数据,提高准确性和确保整个开发流程数据的可追溯性。基于模型的实现流程与先进的电子系统工程解决方案带来额外的自动化、分析和多域协作功能。

生成设计:基于模型的方法的核心

生成设计提取最至关重要的基于模型的开发方法。生成设计需要输入从各种各样的来源和自动融合在一起,产生所需的输出阶段,也可以输入所需的下一阶段发展。生成EDS,输入包括物理机械CAD的利用拓扑(MCAD)环境中,产品计划,逻辑系统设计和现有部分引用的列表。

这些输入提供了某些限制设计生成的潜在产出。利用拓扑从MCAD环境提供了连接和其他利用组件的物理约束,而产品计划输入工程和营销限制车辆的特性和选择和他们如何可以组合。然后生成设计综合布线、连接器、拼接,更满足所需的连接,物理尺寸和其他约束条件。

生成设计的真正力量的速度可以合成大量复杂约束优化设计的现代汽车。对于一个复杂的系统,合成可能考虑数亿潜在的实现,消除那些不能满足需求,在时间的一小部分人类的工程师。

但是,生成设计仍然可以生产数以百万计的可能EDS实现即使设计限制和限制的机械设计、逻辑系统和其他输入。额外的改进是必需的。进一步缩小设计空间的最有效的手段是通过知识产权(IP)工程师收集多年的经验。汽车制造商雇佣生成设计可以捕获这个公司IP和工程经验设计规则,指导合成,将IP集成到EDS或其他生成的设计。使用设计规则,公司不仅保留了知识和经验的工程师已经建立了几十年的工作,但也可以改善的结果生成设计通过进一步限制了可接受的结果。

优化变量、复杂性和成本

今天,oem厂商也不合成一个EDS或汽车设计。现在标准oem厂商提供目录的可选特性,并针对不同的区域市场产生不同的变体。结果是数十亿的独特的车辆配置。oem厂商使用的策略,如一起捆绑功能,减少这个数字可能的车辆配置。其中一个是使某些线路或其他利用组件标准在一系列衍生品,即使车辆他们会支持不使用这些电线或组件。通过以这种方式赠送内容,oem厂商增加每个利用生产成本的一部分,但可以降低物流成本通过消除独特的利用零件编号,需要管理(图2)。

图2:减少汽车衍生品的数量需要管理可能会增加个别零件成本,还可以降低物流成本和复杂性。

即便如此,oem厂商仍然管理成千上万的车辆变体在几个地区。手动复杂性和成本计算,通常是基于假定,“足够好”在未来值将是不够的。基于模型的流提供数据,而不是假设,依据决策在利用复杂性和成本。车辆模型可以分析来确定哪些内容应该放弃之间达到平衡成本和复杂性。

基于模型的流的快速设计迭代和健壮的分析也可以支持业务的变化或由OEM生产模式使用。与生成设计和基于模型的流,工程师可以很简单的告诉E / E系统开发软件使用哪个业务或制造模型(如复合/导数或模块化利用装配方法)和软件会生成模型和其它输出匹配。工程师可以进行进一步的分析,甚至商业模式之间的比较来选择最好的选择。健壮的指标提供的E / E系统开发软件然后使更深层次的对设计的理解,建立一个反馈回路的设计生成和评估。这些可能包括年度成本预测,重量,更驱动正确决策利用实现和业务模型用于生产。

结论

实现工程效率,精益求精,把创新产品推向市场所需和速度需要一个方法论,促进协作,自动化流程和功能强大的可追溯性。基于模型的方法,实现了一种先进的工程软件组合,提供了这些功能。他们创建一个完整的数字线程从车辆需求函数和物理组件的车辆。这样健壮的可追溯性确保车辆离开生产充分的验证和确认,从制造商满足所有需求,客户,和执政当局。

此外,通过实现基于模型的方法在一个先进的电子系统工程解决方案,复杂的机械制造商可以利用生成设计和健壮的指标来快速创建和评估设计。在这个流程中,工程师可以使用生成的设计集成模型从不同的领域和下游产生优化的输出过程。这些功能也支持与车辆相关的优化利用成本和复杂性的变体。随着产品继续变得更加复杂,可跟踪性和加速开发周期提供的这种基于模型的方法和生成设计将被证明是成功的关键。