EWIS線束敷設路徑自動規劃分析

于 濤

（航空工業西安飛機工業（集團）有限責任公司，西安 710089）

在飛機線束EWIS設計中，線束綜合是線束設計中的關鍵內容。線束綜合程度越高，越有助于敷設安裝與生產，可為后續維護升級提供更多便利。線束作為全機整體系統與成品協調的神經網絡，在各個區域均有所設計，其敷設質量對飛行系統功能、安全與改造升級具有重要影響。因此，技術人員應借助網絡技術對象線束最短和最佳敷設路徑進行探索，并對線束裝配順序規劃模塊進行開發和利用。

1 線束敷設最短路徑自動規劃

1.1 算法思路

利用數組D記錄每對頂點距離，再按照順序瀏覽各個節點，并在此基礎上識別各個對定點Dij的數值，確定是否經過本節點，使節點間的距離達到最小值。在算法實現方面，起初單純允許經過1號節點后中轉，再允許1號和2號逐漸向下擴展，直至允許1到n節點中轉，使任意兩個節點間的最短距離不斷更新。先創建鄰接矩陣ArrEE的節點數值，將NetWork中的全部節點導出后，利用代碼自動獲取節點數量。然后對單純允許經過1號和2號節點狀態下的任意兩個節點間最短距離求解，使i到j號節點均只能經過前1號點為最短路徑。此時，將2號節點加入其中，與先前最短距離對比[1]。

1.2 創建通道資源

首先，設計者應制作出全機在整體環境模型中可敷設線束通道空間資源，在CATIA中層創建點、線幾何圖形集，由此獲取的通道資源與DMU實際敷設環境需求相符合。為避免敷設路徑相互交叉，主通路區域模只需開辟一條通路即可。設備之間可敷設的通道可利用1根線段替代。需要注意，在創建點、線幾何圖形時，應事先將點和線相連，以免在最短路徑規劃中使規劃模塊認為該線路無法連通而產生誤差。在可敷設通道資源創建后，幾何圖形集創建完畢，通過CATIA二次開發批量導出的方式，繪制全機通道幾何圖形，包括點與線關系表。最短路徑規劃是在該表基礎上計算而成的，但全機敷設線束資源并非固定不變，屬于不斷優化創新的過程。為便于全機可敷設資源的增減，可在自動規劃模塊中增設可靈活控制導出點線關系的功能，以隨時掌握通道變化情況。

1.3 線路規劃與顯示

實際操作中，在界面的目標點下方利用“/”將所需規劃的全部目標點隔離開，便可在某根線束中圍繞核心設備規劃敷設路徑。利用切換功能分析起始點與不同目標點間的最短距離，并將其存儲到文件中，可為后續修改和查看提供便利。此外，界面可將全部設備節點間的最短路徑顯示在NetWork中。在設計分工明確的情況下，功能分配更合理。不同部門間的信息共享對設計質量產生的影響更大，因此如何快速精準地在各部門間傳遞信息受到了廣泛關注。在本文研究系統中，設計者規劃線束最佳路徑后，可將線束最短路徑的字符串通過表格的方式記錄到NetWork，以供設計者查看線路敷設路徑。此外，系統還可采用敷設路徑的方式抽取Part文件，再將其轉移給設計者。實際工作中，設計者打開Part文件后，可采取兩種方式分析信息傳輸速度與準確性[2]。設備A到B的最短敷設路徑如圖1所示。

2 線束敷設路徑規劃模塊開發與應用

2.1 軟件開發

以往線束敷設仿真系統由MFC、WTK以及Pro/E這3項內容構成，其中Pro/E的作用在于完成機電產品中零部件的設計，在Pro/ToolKit中提取裝配體的信息，并將信息傳入MFC文檔類中，將WTK程序代碼集成到MFC視圖類中。線束集成和敷設規劃與大量信息相關，因此應對數據庫信息進行查詢、處理與存儲。Matlab軟件具有較強的可視性與數值計算功能，只需少量函數便可顯示出數據圖形。因此，本文研究中的線路敷設路徑模塊開發將數據庫、Matlab引入其中，由此豐富功能，使界面更加友好。

圖1 設備A與B間的最短路徑

2.2 關鍵技術

在數據提取方面，MFC程序的數據提取流程包括以下3個方面。一是將系統中的文件傳入AtdAfx.h，對ADO庫文件進行引入和初始化。二是在MFC窗口中明確與之相連的變量m_pConnection與變量m_pRecordset。三是在MFC對話框中加入一個控件，屬性為Style設置。在數據處理方面，將MFC應用程序中遺傳算法獲取的最佳路徑記錄到數據庫中。首先，創建BOM數據庫，表格命名為sequence，主要記錄敷設路徑的順序與相應線束。其次，因數據庫中數據類型與MFC不同，需要先轉變數據類型，采用delete語句刪除原本表格中的數據，保障表格實時更新，再采用SQL中的insert語句將轉變后的數據插入表中。最后，啟動程序，將最佳敷設路徑與相應線束以數據庫形式展示出來[3]。

2.3 實例應用

在虛擬環境下，線束規劃研究對飛行安全、飛行系統功能以及安全與改造升級具有重要影響。在線束虛擬裝配系統中進行實例演示，主要分為虛擬環境中的線束設計和線束裝配順序規劃兩項內容。

2.3.1 線束設計

以電氣柜線束設計為例，通過建模信息轉換和虛擬敷設系統設計虛擬樣機，在系統內部完成線束路徑規劃和幾何建模等工作。在該臺面上進行路徑敷設，利用鼠標操作，從多個視角觀察路徑敷設情況。在模型導入方面，通過程序展示CAD環境中剛性部件的拓撲信息，并融入敷設系統。此外，在虛擬系統中對內部線束路徑進行規劃和建模。

2.3.2 線束路徑繪畫

路徑規劃應確保線束不會發生干涉與碰撞，并與相鄰對象間保留一定的縫隙，同時要符合最小彎曲半徑的要求，關鍵在于線束精確幾何建模。在虛擬樣機中，先獲得連接關系表并計算兩點間最短距離對線束進行綜合判斷，判斷其是否與敷設要求相符合，最后獲得最優路徑。線束路徑繪畫如圖2所示。

圖2 線束路徑繪畫

2.3.3 路徑規劃實現

首先，程序開啟后點擊“查詢”按鍵將MFC與數據庫相連，再點擊“讀寫”按鍵，使MFC讀取數據庫。其次，點擊“生成敷設最短路徑矩陣”菜單，便會顯示出AUPM矩陣與初始規劃順序。再次，點擊“遺傳算法參數設置”菜單，顯示遺傳算法中幾個關鍵參數設置界面。用戶可根據需求進行參數調整。最后，點擊“開始計算”的按鍵，系統會自動利用遺傳算法進行計算，并顯示出最佳敷設路徑，并將所需信息錄入到數據庫。需要注意，輸出信息文檔由迭代期間每代平均適應度、最大適應度以及最佳裝配順序3項內容構成。結合算法中不同參數，需及時更新裝配信息文檔內的數據信息。為了更加清楚地展示遺傳算法中的關鍵信息，可點擊“查看結果”按鍵，將Matlab與數據庫相連，利用MAC與Matlab進行編程。

3 結語

大量實踐研究表明，多設備線束規劃需要分批開展，難以直接將本線束所用設備投入某個線束敷設路徑。因此，技術人員應創建供全機使用的資源通道，增加最短路徑的迭代次數，探索出最合理的敷設路徑。在最短路徑規劃中，所需計算時間較長，雖節點通道數量較多，但可自動剔除無用節點，為技術人員節約更多時間和精力投入，從而更快更準地獲取EWIS線束敷設的最佳路徑。