数字化电缆网设计流程管理实践

◎北京宇航系统工程研究所 李铎 李皓伟 张青学 李亚群

中国运载火箭技术研究院 李征

数字化电缆网设计流程管理实践

◎北京宇航系统工程研究所 李铎 李皓伟 张青学 李亚群

中国运载火箭技术研究院 李征

数字化电缆网设计作为一种较先进的设计技术，通过合理的设计研制流程应用，可在系统设计中优化设计流程、提高设计效率，解决传统电缆网设计技术手段不能满足新型号科研进度要求的问题。

随着电子技术的进步，各型号对电缆网的功能要求在逐步提高。火箭电缆网设计普遍具有专业多、人员多、环节多、周期长的特点，大到航天器电气系统间的功能接口，小到单机的功能接口，任何一个环节都要依靠电缆网紧密相连。

电缆网的设计工作依托系统总布置图、单机任务书、电量图、非电量图、仪器电缆安装图、电缆网分支图纸等设计输入。电缆网设计贯穿型号电气系统的整个设计环节，并跨越了电子和结构2个专业领域，而且在各项设计输入最终状态确认后才能确定电缆网的最终技术状态。因此，电缆网通常是在系统设计阶段最后确定技术状态，但却要在试验中首先齐套的电气系统产品。

随着火箭设计各专业技术的突飞猛进，电气系统的功能也越来越强，整个电气系统的线束变得越来越复杂，线束设计的工作量越来越大，传统的设计思路以及工具已经无法满足设计周期的要求。这就需要新的设计方法、设计流程和设计工具来满足日益复杂的实际需求。

一、数字化电缆网设计实践

电缆网作为系统的重要组成部分，主要功能是实现箭上设备间的连接。电气系统所有的信息采集、传送、处理、供配电等功能都离不开电缆网产品。

运载火箭测量系统的设计流程如图1所示。

图1 运载火箭测量系统设计流程

1.数字化电缆网设计流程

进行数字化电缆网设计时，设计师将设计工作分为元器件建库、总布置图、原理图、电缆分支图几个阶段，并采用并行协同设计以提高工作效率。

元器件建库应用Capital Library软件添加相关元器件属性以及元器件符号等信息，为后期电缆网绘制提供元器件级的基础信息支持。总布置图利用Capital Topology模块进行手工绘制，原理图利用Capital Logic模块进行手工绘制。原理图设计完成后，可提供给三维结构设计相关电气接口文件，ProE软件可根据该接口数据进行三维敷设；同时，Capital Logic模块可将原理图中的连接器、导线属性等信息传递给线束设计模块Capital HarnessXC，以完成线缆分支图的生成过程。节点表、物料清单、下料表则直接通过Capital HarnessXC模块自动生成。电气系统基本设计流程如图2所示。

图2 电气系统基本设计流程

使用数字化平台进行设计，各个环节的设计内容可以直接互相交换，下游设计环节直接读取上游设计环节的设计内容，节省了设计师的时间，缩短了周期。由电脑直接读取设计内容的方式也更加准确，不易出错。

2.设计软件的工作流程优化

电缆网图纸最终包含的设计要素主要为电缆网的电缆外形、接插件连接关系与器件选型信息内容。电缆网设计师将各个信息汇总在电缆网设计图纸中，完成设计工作。生产工艺师再将电缆网图纸中各类信息分类提取，编制备料、下线、焊接、绑扎、刻字等文件并提供给不同岗位的生产人员。

在传统的测量系统设计过程中，上述工作由3个不同岗位的设计师共同完成，其分工为：系统设计师负责系统构成，系统连接关系，接插件粗选型(选择接插件系列)；原理图设计师负责连接器细选型，导线接点关系；电缆网设计师负责电缆分支外形，导线选型，电缆网接点图。

在改用数字化电缆网设计技术后，设计师沿用了传统的设计分工模式与流程，按照原有岗位进行各类文件的设计。在进行了一段时间的设计工作后，发现数字化电缆网设计软件有其自身的特点与思路，与传统流程配合进行设计时会有不匹配或者重复工作的情况发生。

根据设计师反馈，对后续工作进行了分工调整，梳理了专业内容并依据Capital软件的特点重新划分了岗位。具体分工为：系统设计师负责系统构成，系统连接关系；原理图设计师负责连接器选型，导线接点及选型；电缆网设计师负责电缆分支外形。

在重新梳理了岗位分工后，各岗位的工作分工与数字化设计流程更加匹配顺畅。重新梳理的专业分工使得各岗位的人员更加贴近产品本身。型号研制过程中由多名设计师联合负责所有设计环节改为每名设计师负责部分设计环节，设计师需要全面掌握所负责环节的所有技术状态，有利于产品质量的提升。

二、取得的成效与后续思路

1.取得成效

数字化电缆网设计流程优化了电缆网设计工作效率，提升了电缆网设计专业的工程设计能力。

应用了数字化电缆网设计流程后，电缆网的设计周期相比传统设计流程缩短了30%以上，电缆网设计师的工作量减少40%以上，生产工艺师的工作量减少30%以上。数字化电缆网设计技术基本缓解了目前新型号研制背景下电缆网设计专业工作量大、设计周期长的工作压力，并将在后续的型号研制中发挥重要作用。

2.后续思路

随着数字化电缆网设计技术在设计环节的流程优化，电缆网设计工作的效率在不断提高，后续工作可以依托数字化电缆网设计技术，向电缆设计的上下游继续延伸。通过与物资系统建立接口、与生产厂家的自动化生产设备建立接口，打通整个电缆网产品的备料、生产环节，进一步缩短研制周期。