數字化電纜網設計流程管理實踐

◎北京宇航系統工程研究所 李鐸 李皓偉 張青學 李亞群

中國運載火箭技術研究院 李征

數字化電纜網設計流程管理實踐

◎北京宇航系統工程研究所 李鐸 李皓偉 張青學 李亞群

中國運載火箭技術研究院 李征

數字化電纜網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，可在系統設計中優化設計流程、提高設計效率，解決傳統電纜網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，各型號對電纜網的功能要求在逐步提高。火箭電纜網設計普遍具有專業多、人員多、環節多、周期長的特點，大到航天器電氣系統間的功能接口，小到單機的功能接口，任何一個環節都要依靠電纜網緊密相連。

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

隨著火箭設計各專業技術的突飛猛進，電氣系統的功能也越來越強，整個電氣系統的線束變得越來越復雜，線束設計的工作量越來越大，傳統的設計思路以及工具已經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、數字化電纜網設計實踐

電纜網作為系統的重要組成部分，主要功能是實現箭上設備間的連接。電氣系統所有的信息采集、傳送、處理、供配電等功能都離不開電纜網產品。

運載火箭測量系統的設計流程如圖1所示。

圖1 運載火箭測量系統設計流程

1.數字化電纜網設計流程

進行數字化電纜網設計時，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軟件可根據該接口數據進行三維敷設；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。電氣系統基本設計流程如圖2所示。

圖2 電氣系統基本設計流程

使用數字化平臺進行設計，各個環節的設計內容可以直接互相交換，下游設計環節直接讀取上游設計環節的設計內容，節省了設計師的時間，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化

電纜網圖紙最終包含的設計要素主要為電纜網的電纜外形、接插件連接關系與器件選型信息內容。電纜網設計師將各個信息匯總在電纜網設計圖紙中，完成設計工作。生產工藝師再將電纜網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人員。

在傳統的測量系統設計過程中，上述工作由3個不同崗位的設計師共同完成，其分工為：系統設計師負責系統構成，系統連接關系，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；電纜網設計師負責電纜分支外形，導線選型，電纜網接點圖。

在改用數字化電纜網設計技術后，設計師沿用了傳統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，發現數字化電纜網設計軟件有其自身的特點與思路，與傳統流程配合進行設計時會有不匹配或者重復工作的情況發生。

根據設計師反饋，對后續工作進行了分工調整，梳理了專業內容并依據Capital軟件的特點重新劃分了崗位。具體分工為：系統設計師負責系統構成，系統連接關系；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字化設計流程更加匹配順暢。重新梳理的專業分工使得各崗位的人員更加貼近產品本身。型號研制過程中由多名設計師聯合負責所有設計環節改為每名設計師負責部分設計環節，設計師需要全面掌握所負責環節的所有技術狀態，有利于產品質量的提升。

二、取得的成效與后續思路

1.取得成效

數字化電纜網設計流程優化了電纜網設計工作效率，提升了電纜網設計專業的工程設計能力。

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

2.后續思路

隨著數字化電纜網設計技術在設計環節的流程優化，電纜網設計工作的效率在不斷提高，后續工作可以依托數字化電纜網設計技術，向電纜設計的上下游繼續延伸。通過與物資系統建立接口、與生產廠家的自動化生產設備建立接口，打通整個電纜網產品的備料、生產環節，進一步縮短研制周期。