張春玲

（北京電子工程總體研究所，北京，100854）

文 摘：使用傳統(tǒng)的人工設計、人工審查的方式進行標準的實施和標準化審查存在著諸多缺陷和不足，無法滿足數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化智能制造工業(yè)發(fā)展需求。本文提出基于ECIM（電氣電纜智能制造平臺）在電氣電纜設計過程中實施標準化、自動化審查。

在航天產(chǎn)品研制中，電氣系統(tǒng)在原理設計、接線設計、外形設計和工藝設計等階段會產(chǎn)生大量的設計圖樣。以電纜為例，電纜承載著結(jié)構(gòu)與電氣特性，是繁雜的機電產(chǎn)品，研制中需要電氣、結(jié)構(gòu)、工藝、制造、檢測、試驗等各個部門的協(xié)同配合，涉及到多個標準文件的落實與實施。標準化審查由標準化管理部門或機構(gòu)組織有關專家或?qū)I(yè)技術(shù)人員，依據(jù)有關標準、規(guī)范、文件的標準化要求，對各類新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝相關文件進行的審查。

電氣圖樣標準化審查的內(nèi)容繁多，需要占據(jù)較多的人力資源和時間。在標準化管理的發(fā)展過程中，行業(yè)內(nèi)在標準化審查的方式方法上不斷做著改進和優(yōu)化。經(jīng)過文獻查閱，在使用計算機輔助標準化審查方面，國內(nèi)部分業(yè)內(nèi)領頭企業(yè)已經(jīng)取得了一定的研究成果，但多是基于傳統(tǒng)設計模式下的標審方法，對于數(shù)字化電氣設計的自動標審研究還比較少見。

1 電氣圖樣標準化審查的困難與機遇

1.1 電氣圖樣標準化審查的困難

隨著武器裝備系統(tǒng)集成化和一體化設計程度的不斷提高，電纜所傳輸?shù)男畔⒔换リP系越來越復雜，對電纜的設計、生產(chǎn)和裝配要求越來越高，電纜的設計質(zhì)量要求也提升到一個新高度，要求“一次設計到位，實現(xiàn)精益設計”。由于電氣接口各部件之間具有相關的邏輯信號關系，可謂“牽一發(fā)而動全身”。電氣設計圖樣的準確性和標準化落實程度是電氣設計質(zhì)量的最終體現(xiàn)。

以往使用AutoCAD、Protel等軟件進行電氣設計時，主要采用人工設計、人工審查的方式進行標準化的實施和審查。這種傳統(tǒng)模式對人的依賴性較強，存在一定的不足之處。

第一，在標準化審查過程中，主要依賴于設計人員對標準化的重視程度和理解深度，可能導致在標準化審查過程中多次反復，造成大量重復工作。

第二，隨著航天項目數(shù)量的大幅增加以及技術(shù)難度的增大，武器裝備研制中產(chǎn)生的電氣設計圖樣數(shù)量和復雜程度也大幅提升，造成標準化審查人員工作量和難度大幅增加。

1.2 電氣圖樣標準化自動審查的機遇和條件

ECIM（ElectricCableIntelligentManufacturePlatform，電氣電纜智能制造平臺）針對電纜傳統(tǒng)研制流程中的痛點，打破專業(yè)間、部門間的壁壘，采用信息化、數(shù)字化設計手段應用智能制造相關技術(shù)，突破復雜拓撲結(jié)構(gòu)電纜三維協(xié)同設計、三維下廠制造等多項關鍵技術(shù)，實現(xiàn)基于唯一模型數(shù)據(jù)源的數(shù)字化管控體系，解決了以往電纜設計效率低、準確率低、結(jié)構(gòu)布局干涉、長度不合理等問題，大幅提升電纜研制質(zhì)量和效率，降低了研制成本，縮短了研制周期。

隨著航天工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展需求，ECMI平臺的應用前景越來越廣泛，采用數(shù)字化設計手段開展復雜產(chǎn)品機電協(xié)同設計成為一種趨勢，也為標準化自動審查的實施提供了一個嵌入式平臺。

2 電氣圖樣標準化自動審查軟件概述

2.1 電氣圖樣標準化自動審查軟件應用范圍

電氣圖樣標準化審查內(nèi)容覆蓋圖樣上所有的電氣要素和圖形描述要素，這是標準化審查工作量大的主要原因。根據(jù)圖樣類型不同，其標準化審查工作以各項電氣專業(yè)國家標準為依據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫及圖樣的審查。自動標準化審查應用范圍見表1。

表1 電氣圖樣標準化自動審查軟件應用范圍

2.2 電氣圖樣標準化自動審查軟件開發(fā)

ECIM立足電纜電氣設計、結(jié)構(gòu)設計、工藝設計全過程，建立了完整的電氣設計數(shù)據(jù)庫，包括電纜連接器數(shù)據(jù)庫、電氣符號標準化數(shù)據(jù)庫、電氣設計格式標準化模板數(shù)據(jù)庫、導線輔助材料數(shù)據(jù)庫等；同時還具備電氣繪圖規(guī)則、標準化規(guī)則自動檢查功能，實現(xiàn)復雜拓撲結(jié)構(gòu)電纜圖樣關聯(lián)性設計、報表“一鍵”自動輸出、三維協(xié)同自動布線設計、工藝文件自動生成功能。這些功能為電氣圖樣標準化自動審查奠定了基礎，實現(xiàn)了基礎數(shù)據(jù)的標準化準備。在此基礎上開發(fā)標準化自動審查軟件，達到了3個層面目標。

首先，電氣圖樣標準化自動審查軟件在集成電氣電纜智能制造平臺使用，采用基于唯一數(shù)據(jù)源的電氣自動化設計、電氣、結(jié)構(gòu)與工藝的三維協(xié)同設計技術(shù)，可以實現(xiàn)二維及三維數(shù)據(jù)庫、電氣圖樣圖框、圖元的合規(guī)性自動化審查工作。

第二，通過將標準、規(guī)范等標準化要求轉(zhuǎn)化為具體的標準化自動審查規(guī)則，在執(zhí)行標準化自動審查時利用這些規(guī)則對圖樣進行審查，并形成完整的問題項審查結(jié)果清單，便于設計人員對照修改。

第三，通過與PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)對接，在圖樣簽審前自動強制執(zhí)行標準化審查工作，將圖樣標準審查與圖樣發(fā)布流程整合在一起，進一步提高了工作效率，降低圖樣標準化審查錯漏的風險。

2.3 電氣圖樣標準化自動審查軟件特點

電氣圖樣標準化自動審查軟件是一個獨立的模塊，與ECIM電氣設計工具集成運行，獲取圖樣、檢查圖樣，并輸出圖樣檢查結(jié)果。具體特點如下。

a）對數(shù)據(jù)庫信息進行審查并出示審查結(jié)果，數(shù)據(jù)庫經(jīng)過修正、共享、保證設計基礎信息的正確且符合標準化要求。

b）根據(jù)電氣圖樣特點建立專業(yè)檢查規(guī)則，對圖樣和線表圖樣上的所有元素，包括電氣專業(yè)的各種符號、圖元、屬性、表格的格式以及內(nèi)容的合規(guī)性進行檢查。

c）對圖樣上的圖元繪制方法進行審查，同時還對電纜原理和工藝流程進行審查。通過對電氣設計/生產(chǎn)原理的檢查，從標準化角度對電氣設計進行深入檢查，并提出合理化建議。

d）在同一套標審軟件中對原理設計圖樣和工藝設計圖樣進行完整標審，統(tǒng)一工作環(huán)境，同時也擴大了軟件的適用范圍。

e）針對發(fā)現(xiàn)問題的嚴重程度，建立錯誤和警告兩種問題分類，并梳理了可能出現(xiàn)這兩類問題的原因，以及對應的解決方案。

f）對一個項目中的多張圖樣批量執(zhí)行標審，并輸出完整的問題報告。

g）實現(xiàn)與PDM系統(tǒng)的整合，在圖樣提交簽署流程前執(zhí)行圖樣自動標審，及時修改和調(diào)整，避免簽署流程反復。

3 電氣圖樣標準化自動審查軟件的應用

電氣圖樣標準化自動審查軟件在企業(yè)標準化工作中的應用不僅僅體現(xiàn)在減少標準化審查人員的工作量，更重要的是通過將標準化審查工作嵌入到設計工作中，實現(xiàn)設計質(zhì)量和設計效率的提升。電氣圖樣標準化自動審查軟件從幾個層次為企業(yè)帶來效益。

3.1 有效縮短產(chǎn)品研制周期

標準化自動審查軟件嵌入ECIM平臺中使用，實現(xiàn)了電纜的電氣、結(jié)構(gòu)基于統(tǒng)一標準化模型數(shù)據(jù)庫的協(xié)同設計，實現(xiàn)不同專業(yè)間高速信息轉(zhuǎn)換，將電纜設計效率提高5倍以上；通過邏輯關聯(lián)信號數(shù)字化設計功能和標準化自動審查功能，僅需較少的圖樣內(nèi)容校核即可確保源設計文件的正確性，實現(xiàn)設計準確率達到100%，進一步縮短了圖樣下廠的周期。數(shù)字化精益設計省了很多模裝階段產(chǎn)品的投產(chǎn)時間，大大縮短了產(chǎn)品的研制周期。

3.2 有效降低產(chǎn)品研制成本

標準化自動審查軟件嵌入ECIM平臺使用，通過電纜三維設計，提升了電纜設計質(zhì)量，省去了電纜模裝樣件的投產(chǎn)，電纜研制資金成本降低20%～30%。電氣設計師在使用ECIM平臺進行電纜設計過程中，可手動調(diào)用標準化自動審查軟件，將大量的溝通、修改工作消化在設計師繪制圖樣的過程中，提高設計師圖樣輸出的質(zhì)量。通過與PDM系統(tǒng)融合，在電氣設計圖樣簽署前強制執(zhí)行標準化審查，并輸出標準化審查結(jié)果，提醒設計人員修改到位直至通過標準化審查，避免了標準化人員因個人原因造成的審查工作遺漏，大大減少標準化工作人員的工作量，有效降低產(chǎn)品研制過程中人力、物力投入的成本。

3.3 有效建立智能制造鏈的密切聯(lián)系，增加貿(mào)易機會

電氣圖樣標準化自動審查軟件依托的ECIM平臺以計算機互聯(lián)網(wǎng)為載體，建立了統(tǒng)一的產(chǎn)品設計、工藝設計以及生產(chǎn)制造標準化環(huán)境。處于產(chǎn)品制造鏈中的設計方、工藝方、制造方、裝配方如果進入具有自動化標準化審查功能的ECIM平臺，能夠獲得大量符合標準化要求的數(shù)據(jù)信息，并在產(chǎn)品設計、工藝設計以及產(chǎn)品制造過程中遵循統(tǒng)一的標準化要求，可有效增加各個環(huán)節(jié)溝通交流的流暢度，有利于輸出高質(zhì)量的文件和產(chǎn)品。處于產(chǎn)品制造鏈下游的配套協(xié)作廠家可因此更容易獲得貿(mào)易機會，企業(yè)之間易于達成和諧的合作關系，實現(xiàn)共贏、多贏的良好局面。

3.4 有利于行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)信息的共享

在ECIM平臺運行過程中，通過長期使用標準化自動審查軟件，將會積累大量的符合標準化要求的數(shù)據(jù)資源，包括電氣設計相關的元件、材料、輔材等。這些數(shù)據(jù)資源是行業(yè)內(nèi)通用資源，經(jīng)過標準化審查后，可以在行業(yè)內(nèi)實現(xiàn)信息共享。由于數(shù)據(jù)庫是基于計算機互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)?，可以?guī)避時間和空間的限制，實現(xiàn)大容量、高速信息交換和更新。行業(yè)內(nèi)企業(yè)加入平臺即可通過同一服務器對數(shù)據(jù)庫信息進行采集和使用，還可以根據(jù)個性化需求對信息進行補充。

3.5 有利于行業(yè)技術(shù)水平的整體提升

數(shù)字化自動設計工具的開發(fā)和應用是中國航天電氣領域的技術(shù)革命，是實現(xiàn)智能制造的基礎。隨著電氣設計手段的優(yōu)化，設計師用于設計實現(xiàn)的過程更為簡便快捷，節(jié)省出來的時間即可投入創(chuàng)新工作。隨著標準化自動審查軟件循序漸進的嵌入使用和推廣應用，將有利于提高整個行業(yè)的標準實施水平，提升行業(yè)設計人員的標準化意識，促進行業(yè)技術(shù)水平的整體提升。

4 基于ECIM平臺的電氣圖樣標準化自動審查軟件推廣價值

嵌入標準化自動審查軟件的ECIM平臺具有廣泛的推廣價值。首先，在航天工程領域，能夠用于含電氣產(chǎn)品的裝備研制生產(chǎn)。目前，該平臺已在業(yè)內(nèi)一定范圍得到推廣，并逐步擴大影響范圍。其次，該平臺還可以在軍用或民用領域大型產(chǎn)品設計與制造企業(yè)推廣使用，如車輛、船舶、高鐵、飛機等產(chǎn)品設計、研制企業(yè)，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。第三，該平臺也可在IT、通訊等小型企業(yè)推廣使用，提高電氣與結(jié)構(gòu)的協(xié)同設計能力，提升產(chǎn)品質(zhì)量和顧客滿意度。

標準化自動審查軟件嵌入ECIM平臺進一步縮短了研制周期，降低了研制成本，提高了電纜及其他電氣產(chǎn)品的設計效率和設計質(zhì)量，推動了航天電子產(chǎn)品數(shù)字化設計、標準化設計的發(fā)展，具有廣闊的推廣和應用價值，在電氣產(chǎn)品智能制造領域率先邁開一步，為中國航天以及其他行業(yè)電氣產(chǎn)品智能制造奠定了技術(shù)基礎。