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Capital应用于KSK线束设计介绍

2020-02-26 10:27:26·  来源：数字化工业软件技术期刊  作者：许志刚  
　
1业务背景随着汽车市场的不断深入发展，汽车用户的消费需求及消费心理也变得日趋成熟，从而针对汽车用户需求的客户定制化成为各大整车厂的又一项重要发展策略。
1业务背景
随着汽车市场的不断深入发展，汽车用户的消费需求及消费心理也变得日趋成熟，从而针对汽车用户需求的客户定制化成为各大整车厂的又一项重要发展策略。区别于传统的按整车零件号进行设计研发的模式，整车厂将针对汽车用户的产品定制化设计模式称为KSK设计模式（德语缩写，客户定制化）。KSK设计模式也不同于JIT（即时设计）的方式，KSK是预先将可能的用户需求进行模块化划分来完成整车设计，不允许在设计定版后再临时添加新的功能需求，从而在兼顾汽车用户定制化需求的同时，还能够实现批量化的生产需求。汽车线束作为汽车上最复杂、最难以管理的零部件，如何快速、准确的实现逻辑设计的选项定义向物理设计的模块定义转化，如何快速绘制单个模块的图纸和核算单个模块的物料及成本，是本文的重点研究内容。
 
2解决方案
2.1方案思路
传统的图形化或表格化的设计方法主要依赖于人为的核算能力和设计经验，这在KSK线束设计过程中，根本无法满足设计效率和设计质量的需求。Capital作为一款数字化的电子电气设计软件，除了能够高效的完成传统线束项目（衍生子图）的设计，还能够有效的提供KSK线束设计功能，主要实现以下两大功能：
  1. 快速、准确的实现逻辑设计的选项定义向物理设计的模块定义转化
  2. 快速绘制单个模块的图纸和核算单个模块的物料及成本
2.2 实现步骤
1）绘制逻辑功能设计图纸
汽车线束的逻辑功能设计来源于电子电气架构设计的硬线（导线）实现部分，可以有电子电气架构设计完成后直接导入到Capital logic模块中，得到电气的逻辑功能设计，或者在Capital Logic模块内直接绘制逻辑功能设计，并且在逻辑功能设计中完成选项（Option）的定义。
Option通常来源于整车厂的市场规划需求。在Capital Project内有专门的位置用于存储Option,并完成Option之间的关系定义的录入，包括强制应用、关联、互斥等等。
图1在Capital完成Option的录入   
图2 在Capital完成Option的关系定义的录入
在Capital Logic内容完成逻辑功能设计图纸，并对导线、针脚或设备等等零件完成Option的定义，通常由多个Option之间以“或（||）”、“与（&&）”、“非（！）”等等关系组合完成。
图3 在Capital Logic中完成逻辑功能设计
2）在Capital Integrator中绘制整车物理拓扑设计
在线束原理设计过程中，如何将逻辑功能设计转化成物理接线设计，并按照模块化定义的方式来完成，需要根据整车定义来计算逻辑回路衍生的真实导线，这项工作几乎不可能由人工计算来完成。所以在Capital工具中，Capital Integrator通过完成的整车物理拓扑设计和整车模型定义来承担这部分设计任务，并自动的链接逻辑功能设计，通过MWS自动衍生出模块化设计需求的真实导线。
图4 整车拓扑设计
图5 整车的Vehicle Mode车型定义
通过名称匹配、规则定义等等方式完成拓扑设计和逻辑功能设计的关联，并通过DRC检查。下一步即可通过Capital软件的MWS（Modular Wiring Synthesis）功能自动由逻辑回路衍生出物理导线。
图6，MWS自动衍生导线
3）完成接线设计的模块定义
当通过MWS自动衍生出导线后，逻辑回路上的Option定义将延续到导线上，接下来就需要针对导线进行模块定义，而其他线束零件的定义将跟随导线的模块定义来决定。在实际的设计过程中，采用KSK模块化设计的整车厂都会有一份Option选项组合与模块定义的关系对照表，如图7，在Capital Integrator设计中就可以根据这份关系对照表，通过定制插件自动完成导线上的模块定义。
图7，Option与Function Module的关系对照表
在Capital Project中也有专门的位置用于储存功能模块代码（Function Module Code）,并需要完成模块之间的关系定义的设置。
图8 功能模块创建和模块之间的关系定义的设置
图9 在Capital Integrator完成接线设计的模块定义
还有另外一种情况，整车厂在初始采用KSK设计的方式时，可能无法提供Option组合与功能模块的关系对照表，或者不能提供全部的关系对照。此时，可以从Capital将所有导线的Option组合定义全部导出，用于比对，或由整车厂规划部门进一步进行模块的标准化编制。这些自动导出、自动设别、自动编译的功能都是Capital作为一款数字化设计软件能够充分展示的优越性。
4）线束设计自动生成模块设计和核算单个模块的物料及成本
由Capital Integrator完成的拓扑设计，再配合3D设计的MCAD功能，在Capital ModilarXC模块中快速完成线束总图设计，再线束总图设计上，针对除导线之外的其他线束零件确定模块归属，该步骤在Capital中可依照规则自动完成。
图10 根据导线的模块定义确定其他线束零部件的模块归属
接下来就可以自动衍生功能模块的设计，并通过Breakdown的功能自动生成单个子模块的图纸。
图11 自动由线束总图拆分出单个模块的子设计图纸
针对单个模块的物料统计，可以在单个模块的设计中进行，或者在总图设计上，由定制插件来统一完成。
图12 通过定制插件，自动统计单个功能模块的物料
3 价值体现
Capital软件作为一款数字化设计工具，其应用范围不仅仅局限于传统线束设计，在KSK线束设计过程中也能够提供非常优秀的解决方案，在Integrator综合设计中提供的MWS功能可以基于Vehicle Model定义最大化自动衍生模块化设计模式下的导线需求，能够快速、准确的协助电气工程师完成从逻辑功能设计到物理接线设计的转化。在Capital ModularXC中提供的由总图自动拆分单个功能模块图纸的功能和自动计算单个功能模块物料的功能，也充分展示了Capital软件在数据处理方面的强大功能。综上，采用Capital完成KSK线束设计，能够有效的缩短KSK线束设计周期，并大幅提升KSK线束设计质量。
 
 
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