吴震云，余世运，李越

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230009）

基于软件应用的汽车线束设计流程分析

吴震云，余世运，李越

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230009）

针对汽车线束设计流程提出了基于信息化设计流程方法，通过基于信息化的电气原理及线束设计流程项目电气线路建立了能原理设计+拓扑位置设计及接插件孔位定义+车型配置+设计规则到自动生成线束连接的流水化，专业化设计过程。通过项目建立了电气线路设计的部件和图形数据库，规范了零部件选用过程，达到了设计模块化/通用化要求；新的流程交付物如接线图等引入提高了设计水平；设计规则检查及仿真功能将设计错误的识别过程提早到设计初期阶段；通过自动生成的EBOM结合数据库可赋予零部件等重量，成本将工程计算能力大大提升。通过项目的开展，线束设计能力得到了提升，并积累了信息化设计工具应用的经验。

线束设计流程；信息化工具应用；规范；设计水平提升

引言

汽车电器设备总线路设计和仿真是汽车设计公司必须进行的一项工作，也是系统设计过程中非常重要的一个环节。但随着汽车电气技术开发日趋智能、复杂、电子器件比例的增加，要求汽车设计工程师面对多样化复杂化的电子原理图设计中解决系统设备数量增加、缩短线束设计周期、降低线束设计成本、原理设计平台化及规范化的课题。目前国内各汽车设计厂商都已将应用和发展信息化软件应用的原理线束设计流程作为解决该课题的有效途径之一，通过软件的应用（基于Mentor Graphics的CHS软件）将传统的接线图设计方式—依赖工程师经验将设计结果描绘到设计工具中变为功能原理设计+拓扑位置设计及接插件孔位定义+车型配置+设计规则到自动生成线束连接的流水化，专业化设计过程。

基于软件应用的汽车线束设计流程实质是通过对电气原理至线束实物设计流程系统的分析，通过这样流程的应用达到几个目标收益：

1）以数据库形式重用正确数据，支持线束模块化设计方法，提高设计效率，保证设计质量，提高设计效率；

2）增强设计规则检查及配置管理保证设计质量；

3）快速响应设计变化及车型配置管理，提高设计效率，优化产品成本；

4）自动化图纸格式定义，提高设计效率；

5）设计阶段仿真分析检查，保证设计质量，防范召回风险。

1 信息化电气设计流程

1.1 传统设计流程

传统的汽车线束设计流程大多是基于Auto CAD和Catia软件应用基础上的，电气设计人员依照自身经验及标准法规部门编制的设计规范和方法进行，通过电气系统工程师收集电气子系统信息，根据子系统信息构建整车原理，确定线束附件设置，绘制线束数模及二维图纸，在这过程中，软件的应用是纯图形的开发工具，并不具备检查、仿真、约束设计的功能；电气原理到线束三维安装到线束生产二维图三者之间也并无关联，信息相互脱节；这种基于工程师设计经验积累的设计流程方法往往在原理设计时就已存在错误百出的可能，随着汽车开发过程的推进，图形及参数会愈加累积和放大并最终爆发；同样对设计图纸的修正和更新也没有有效的约束手段，多配置多车型的设置和变更响应速度慢更是无法避免。

1.2 软件应用设计流程

基于软件应用的汽车线路设计流程如下图示，按照设计流程的描述可以把它描述为“交互式的生成流程”，它包含了以下几个阶段：

1）项目的创建和管理阶段：完成设计规则、权限管理、命名规则等项目基础工作。

2）数据库的创建和管理阶段：创建图形设计库、零部件数据库，这是实际设计文件的基础。

3）原理设计阶段：包含电路原理和拓扑图的绘制及仿真过程。

4）接线图设计阶段：利用逻辑原理设计数据转换生成的接线设计包含整车的导线插接件信息，及基于整车定义的配置管理。

5）3D数据设计阶段：导出原理设计的导线及内联点信息至3D数据中，并通过3D数据的平铺功能计算导线的长度。

6）线束工程图阶段：通过拓扑及接线，3D数据同步生成的线束工程图，提供多种数据供工程计算用。

7）PLM 的数据管理阶段：软件设计流程交付物应纳入整车的PLM系统进行统一管理，提供涉及协同的环境。

由此在这线束软件应用的设计流程内涉及到了三个软件平台：

1）CHS软件（Capital Harness System）：MentorGraphics公司的集成线束设计环境，涵盖了线束原理设计到线束工程化设计，直至最后生产制造的整个过程。

2）3D绘制软件（CATIA）：三维设计软件中的电气设计模块可以完成电气线束的布线过程。

3）PLM 系统：汽车产品全生命周期管理系统，提供整车的协同设计环境。

2 设计过程

2.1 数据库的创建

以软件应用的线束设计流程基础是建立完备准确的设计数据库，该数据库统一存储在数据服务器上，设计人员可以通过终端直接调用或查询相关电气部件及模型的详细信息。通过对数据库的统一创建和管理，可以实现设计的规范化和标准化，在完善管理的同时提高了工作效率。

标准数据库包含两个部分：图形符号库和零部件信息数据库。

图形符号库为电气设备的图形表示，即用电路符号简化表示电气设备，它包含了基本的电气属性，如针脚定义，内部电路等等信息。

图3

零部件符号库则定义了线束设计的各类零部件的特性信息，通过建立各类零部件的基础数据库并赋予零部件设计属性，如材料、重量、价格及相关零部件的关联关系（如插接件和选用端子的关联关系）等来满足设计及工程计算需求。

图4

通过数据库可以建立管理机制：零部件的数据查询，条件查询；关联零部件的使用情况，零部件被借用的项目查询等等，并可赋予特定零部件状态特性，如“新增（new）”、“在用（current）”、“废止（obsolete）”等状态，为生产和后续车型选用提供依据。

管理和维护CHS软件中的各类代码：插接件和导线颜色代码、零部件类型代码、线径及材料代码、零部件供应商代码等等，在建立新的零部件时，设计人员可以通过直接选用代码来定义零部件，达到部件建立高效率和准确性。

图5

2.2 项目系统设计过程

基于CHS的软件设计流程线束设计过程通过CHS软件中的Capital project模块与汽车车型的设计过程进行统一，项目中的线束设计概要流程如下图：

图6

Project模块是CHS的项目管理模块，设计人员可以通过它设定项目的系统参数和设计使用的基础数据，创建线束设计模板，如图纸参数设定，发布等级设定、设计规则设定、命名规则设定、对象名称/属性设定、图纸变更策略、车型选项/配置设定及图纸版本和权限管理（草图、发布、废止）等，并通过“域”的概念来设定项目团队人员的权限控制（设计人员，库管理人员、项目管理人员等等）。

项目建立完成后，就进入整车电气系统实现交付物的设计过程。设计员根据设计方案运用 CHS平台的Capital Logic设计工具绘制原理图，通过直接调用图形符号库中的图形符号，把器件、系统之间的逻辑关系通过软件提供的功能联系起来。

2.3 系统的设计

电气总线路的系统设计包含拓扑设计/原理设计/接线图设计/二维生产图设计，是整个设计流程的核心部分，在此过程输出整车开发的电气线路设计交付物，具体的设计过程如下：

设计布置阶段根据整车开发的造型及配置设计要求绘制整车topology架构，定义A-Ⅱ整车电气零部件的布置位置和Inline的分布情况，辅助原理接线图设计。

使用已建立的图形数据库，绘制完成开发型项目基础原理图，并通过基础原理图复用功能可移植在共电气平台车型上，确保设计质量和效率。

通过共用原理图转换成接线图纸，定义各电气部件的功能，线束的规格、整车的配置Code，完成开发车型整车电气原理和线束的基础设计。

图7

通过三维设计软件绘制完成A-Ⅱ整车线束数模，并导入各线束附件的电气设备属性定义。利用3D模型数据转换，将线束的导线长度，直径和分支直径、插接件位置功能信息导入软件，完成A-Ⅱ的线束基线图纸绘制。

基于基线，自动抽取原理图中回路信息进入A-Ⅱ线束二维图，并通过Style设置，自动生成回路切线表和物料清单BOM、配置选项表等。

图8

3.4 设计规则的检查

图9

根据设计标准定义设计规则，再把具体的设计规则定义到系统综合中。规则的种类有：属性规则定义 (Attributes and Properties)、放置规则定义 ( Placement)接地规则定义(Ground Refinement)、布线规则定义 (Routing) 规则可定义到 Slot、Ground、Connector、nline Connector、Bundle等，也可以对整个车型定义规则，也可以对整个线束定义规则，也可以整个接地定义规则，规则定义可对整个系统设计文件的准确性和完整性进行检查。

2.5 设计的仿真

通过工具的仿真功能能将整车电气系统的功能兼容性测试，器件筛选和极限测试，失效模式影响分析等工作提前到设计阶段；

将整车电路设计数据进行仿真模拟、功能对比，对整车电气系统质量的提高，研发成本降低，工程更改的减少有非常积极的作用，“设计阶段”的仿真分析结果，也能为“验证阶段”进行的实体测试提供案例指导和关注重点。

图10

3 结论

基于信息化工具的汽车线束设计流程充分体现了汽车设计中在信息化产业不断发展的过程中可以取得更大的进步，而此流程的建立和应用也为主机厂提供规范输出文件和零部件选用提供方案，也为设计校核时间提前至设计初及工程设计结果的成本重量校核奠定了基础。

Analysis of the design process of automotive wire bundles based on software applications

Wu Zhenyun, Yu Shiyun, Li Yue
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In the automotive wiring harness design process is presented based on the information design process method,based on the information of the electric principle and wiring harness design process project can established the principle of electric circuitry design + topology location design and connector hole defined + + model configuration design rules to automatically generate streamline of wire connection, professional design process. The design of parts and graphics database of electrical circuit was established through the project, and the selection process of parts was standardized, and the design modularization/generalization requirement was achieved. New process deliverables, such as wiring diagrams, are introduced to improve design levels; Design rule checking and simulation will design the wrong identification process early in the design phase; The cost of the project will be greatly enhanced by the auto-generated EBOM combination of the database to the components and other weights. Through the development of the project, the design capability of the linear beam is improved, and the experience of the application of information design tools is accumulated.

the wiring design process; Application of information tools; Specification; Design level improvement

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-76-04

U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-76-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.024

吴震云，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。