CN111090913A - 一种飞机ewis线束敷设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种飞机EWIS线束敷设方法，该方法首先统计全机用电设备交联关系；建立全机敷设通道资源，并不断更新完善所述敷设通道资源；然后，根据最新的敷设通道资源，在布线网格中进行线束敷设设计，在线束综合设计工作完成后，保存线束敷设路径；最后，在实际的DMU环境中加载线束综合设计人员抽取出来的线束文件，辅助线束的敷设工作；DMU设计者实时反馈线束的敷设状态，优化线束敷设工作。利用CATIA的二次开发以及Excel的VBA语言，在全机线束敷设设计中完成线束的综合、记录敷设路径、保存、显示敷设路径、抽取方案供DMU敷设设计人员进行实际的线束敷设设计工作，使线束EWIS设计更加省时、规范与专业。
Description
技术领域
本发明涉及飞机EWIS系统布线技术领域，具体涉及一种飞机EWIS线束敷设方法。
背景技术
飞机EWIS(Electrical Wiring Interconnection Systems，简称EWIS)线束综合设计是飞机研发设计过程中的一个重要环节，也是开展详细线束敷设设计工作的前提。线束是全机各系统、以及各成品协调工作的“神经网络”，数量多、范围广、质量大，分布在全机绝大部分区域中。全机线束综合设计、线束敷设设计质量对飞机各系统的功能实现、安全保障、升级维护、飞行安全都有非常重要的意义。
目前国内的飞机EWIS线束敷设设计工作，还主要依靠有经验的设计人员进行经验设计。线束综合设计以及线束敷设路径等详细设计工作，主要依靠设计人员的重复迭代设计过程为主。当然也有少数利用国外的某信息综合管理系统软件，来辅助设计人员进行全机的线束详细敷设设计工作。但是这种方式既增加了线束综合设计的迭代时间，延长了全机详细设计阶段的时间，使型号设计节点推迟，同时也使型号设计的质量取决于国外的全机信息管理系统的优劣，这也显然不符合自主创新的理念。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种飞机EWIS线束敷设方法，目的是使线束EWIS设计更加省时、规范与专业。丰富了国内飞机设计在全机线束EWIS设计过程中的设计方法。在飞机的详细设计阶段，利用CATIA的二次开发以及Excel的VBA语言，在全机线束敷设设计中完成线束的综合、记录敷设路径、保存、显示敷设路径、抽取方案供DMU敷设设计人员进行实际的线束敷设设计工作。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种飞机EWIS线束敷设方法，包括以下步骤：
D1：统计全机用电设备交联关系，根据全机的敷设输入状态，经过多轮的设计资源整合，设计了一套能够全面整合全机敷设资源的文档格式，并获得以该文档格式记录的设备交联关系文档；
D2：建立全机敷设通道资源，基于全机用电设备交联关系，在CATIA中根据实际的数模环境，建立可用通道资源PathWay的布线网格NetWork，导出布线网格NetWork中的敷设通道资源，并不断更新完善所述敷设通道资源；数模环境是指包含各系统管路，设备模型等三维模型环境。敷设环境指的是在实际数模环境下，可用于或通过协调可用于线束敷设的通道环境。
D3：线束敷设路径规划，根据最新的敷设通道资源，在布线网格NetWork中进行线束敷设设计，在线束综合设计工作完成后，保存线束敷设路径；
D4：线束敷设路径的优化，根据DMU设计人员反馈的线束敷设状态，在EWIS设计规范下优化调整线束敷设路径，将最新的敷设路径覆盖之前的敷设路径数据；同时，将不同方案的线束敷设路径保存下来；优化是对所有线束敷设设计的优化，包括手动规划以及自动规划出来的线束敷设路径。
D5：全机线束敷设路径的查看和抽取；
D6：DMU实际敷设工作。
进一步，步骤D1中整合设备交联关系文档包括统计全机的交联关系表、用电设备位置表以及整理用电设备之间的线束敷设需求。
进一步，所述文档格式包括XML数据格式，且利用XML数据格式进行不同交联关系文档间的信息相互传递。
进一步，步骤D2中当实际数模环境发生变化或者DMU敷设设计人员在实际数模中开辟了新的敷设通道时，需要在可用通道资源中增加新的敷设通道资源，实现可用通道资源的更新。
进一步，步骤D3的线束敷设路径规划具体包括手动模式和自动模式，其中，
手动模式，综合设计人员手动在NetWork中敷设路径，并保存线束敷设路径；此处不一定是最短路径，只是设计人员根据设计经验设计的线束敷设路径。在实际线束敷设时，有些重要余度的线束需要满足一些特性的规范与标准比如馈线与光纤，因此增加手动敷设功能，并能够保存设计人员手动敷设的路径。
自动模式，利用Floyd算法，规划出线束的最短敷设路径，并保存最短敷设路径，方便下次或者另一位设计者查看。也为了下一步抽取线束敷设方案Part文件提供路径数据。
进一步，步骤D4中对最短敷设路径进行微调具体为：根据隔离和/或余度的要求，在步骤D3的最短线束敷设路径规划中，对某线束增加限制条件和/或设置规避通道。
进一步，线束的敷设路径全部通过字符串来保存，DMU设计人员在布线网格NetWork工具中能查看所有线束的综合设计信息，显示全机任意线束的敷设路径；或者将线束敷设路径通过抽取功能完成线束敷设路径的扫略。可以将任意线束、任意方案的线束敷设设计路径抽取成线束Part文件。
具体的，步骤D6具体包括DMU实际敷设设计人员，在实际的DMU环境中加载线束综合设计人员抽取出来的线束Part文件，辅助线束的敷设工作；在实际敷设工作中，DMU设计者实时反馈线束的敷设状态，优化线束敷设工作。
进一步，在实际的DMU线束敷设中还包括线束敷设迭代过程：当计算出线束的最短敷设路径后，根据线束敷设设计要求，判断所述最短敷设路径是否满足敷设设计的各项要求，如果不满足设计要求，则增加限制条件和/或设置避开通道，重新进行最短敷设路径的规划，直至规划后的线束敷设路径满足设计要求，获得线束的最优敷设路径。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种飞机EWIS线束敷设方法，在飞机的详细设计阶段，利用CATIA的二次开发以及Excel的VBA语言，在全机线束敷设设计中完成线束的综合、记录敷设路径、保存、显示敷设路径、抽取方案供DMU敷设设计人员进行实际的线束敷设设计工作，使线束EWIS设计更加省时、规范与专业，同时可以给已完成详细线束设计工作的型号进行优化减重设计，提供线束敷设减重方案。即分析全机所有导线的敷设路径与最短敷设路径，设计人员可以根据两者的差值，快速评估是否存在通过更改敷设路径进行线束敷设减重的可能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明飞机EWIS线束详细设计流程示意图。
图2是全机资源整合文档(部分)示意图。
图3是建立的全机的NetWork示意图。
图4是构建的全机可敷设通道几何图形集示意图。
图5是布线网格工具界面(线束敷设)示意图。
图6是布线网格工具界面(通道规划)示意图。
图7是布线网格工具界面(线束规划)示意图。
图8是布线网格工具界面(最短路径规划)示意图。
图9是线束扫略模型示意图。
图10是最优路径规划迭代流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明的一种飞机EWIS线束敷设方法，是一种用于全机EWIS线束详细敷设设计过程中的全流程线束详细敷设设计方法。包括以下步骤：
D1：统计全机用电设备交联关系，根据全机的敷设输入状态，经过多轮的设计资源整合，设计了一套能够全面整合全机敷设资源的文档格式，并获得以该文档格式记录的设备交联关系文档；包括统计全机的交联关系表、用电设备位置表以及整理用电设备之间的线束敷设需求。
D2：建立全机敷设通道资源，基于全机用电设备交联关系，在CATIA中根据实际的数模环境，建立可用敷设通道资源PathWay的布线网格NetWork，导出布线网格NetWork中的敷设通道资源，并不断更新完善所述敷设通道资源；数模环境是指包含各系统管路，设备模型等三维模型环境。敷设环境指的是在实际数模环境下，可用于或通过协调可用于线束敷设的通道环境。
D3：线束敷设路径规划，根据最新的敷设通道资源，在布线网格NetWork中进行线束敷设设计，在线束综合设计工作完成后，保存线束敷设路径；线束敷设路径规划包括手动模式和自动模式，其中，手动模式：可以根据设计人员以往型号的设计经验，在NetWork中敷设路径，保存路径；自动模式：利用Floyd算法，规划出线束的最短敷设路径。
D4：线束敷设路径的优化，根据DMU设计人员反馈的线束敷设状态，在EWIS设计规范下优化调整线束敷设路径，可以将最新的敷设路径覆盖之前的敷设路径数据；也可以同时，将不同方案的线束敷设路径保存下来；优化是对所有线束敷设设计的优化，包括对手动规划以及自动规划出来的线束敷设路径的优化。
D5：全机线束敷设路径的查看和抽取；设计人员可以在NetWork中显示全机任意线束的敷设路径；可以将任意线束、任意方案的线束敷设设计路径抽取成线束Part文件。
D6：DMU实际敷设工作。DMU实际敷设设计人员，在实际的DMU环境中加载线束综合设计人员抽取出来的线束Part文件，辅助线束的敷设工作；在实际敷设工作中，DMU设计者实时反馈线束的敷设状态，优化线束敷设工作。
在此方法中，设计研发了一系列的线束综合方法，线束路径自动规划、保存、传递的辅助设计工具软件，以及在实际DMU线束敷设时的敷设与设计的迭代设计方案。
(1)文件模块
首先，根据全机的敷设输入状态，经过多轮的设计资源整合。设计了一套，能全面整合全机敷设的资源的文档格式，可以方便快捷地应用到新型号中。团队的所有设计人员可以实时查询所需的信息，保持文件实时更新。相比以往，数据文件数量进行了精简，增加了一些体现文件。此外，还利用XML数据格式进行信息相互传递。辅助设计软件在实际应用时，需要加载这些文件，来完成敷设设计工作。如图2所示为部分文件用例，包括全机标准件选用矩阵文档、全机交联关系查询表、全机数模环境统计表、全机线束敷设需求表、全机用电设备信息表等。
(2)敷设通道资源
在CATIA中根据实际的数模环境，建立全机的可用敷设通道资源(简称PathWay)(几何图形集)。此通道敷设资源也是在不断更新完善的过程。比如实际数模环境发生变化后，PathWay也必须完成对应的更新调整。比如DMU敷设设计人员在实际数模中开辟了新的敷设通道，在PathWay中也需要增加新开辟的通道资源。线束敷设设计人员均在最新的PathWay网格中进行设计工作。
如图3所示，根据全机用电设备信息，在布线网格(简称NetWork)中建立所有用电设备，方便线束敷设设计工作。图3中构建了NetWork结构树以及包含所有设备位置模型(图中黑色方块)，其中EQT2、EQT1、EQT13、EQT7为部分设备位置模型。如图4所示为根据全机可用敷设通道资源表构建的全机可敷设通道几何图形集，在几何图形集中建立点、线模型。如图4中的Pt1为图中黑色箭头所指示的点(包含点的空间位置坐标)，Line43为图中黑色箭头所指示的线段(包含起始点以及终点)，EQT50为设备位置模型。另外在线束综合设计工作完成以后，也可以将全机的工艺分离面体现在NetWork中。
(3)EWIS线束敷设路径软件工具
在敷设路径设计阶段，设计了一些辅助敷设设计的工具，比如布线网格工具。为了方便设计者保存敷设设计路径，基于CATIA的Automation利用VBA脚本语言完成二次开发，实时保存设计者设计的线束敷设路径。
另外，利用常用的最短路径算法、全机PathWay，批量计算出设备之间的最短敷设路径。如果有隔离、余度等要求，可以在工具中添加规避通道。线束的敷设路径全部通过路径字符串来保存，并记录设计员的设计时间与方案构型。如图5所示为布线网格工具界面(线束敷设)，在该界面可以载入全机线束敷设需求表文件，当设计人员输入设备1的设备代号后，单击确定就可以查询出全机线束敷设需求表中所有设备1的连接器以及和设备1有交联关系的设备2的设备代号供设计人员选择。当设计人员选定设备1、设备1的连接器、设备2、设备2的连接器以后，工具可以在CATIA中显示设备1与设备2的设备模型，便于设计人员敷设两设备之间的路径。当设计人员完成敷设后，单击获取通道，即可获取已选定连接关系的敷设路径，并将敷设的路径信息、长度、重量保存至全机线束敷设需求表中。另外设计人员可以查看任意导线的敷设路径，实时查看路径的长度、重量等信息。如图6所示为布线网格工具界面(通道规划)，在该界面设计人员可以导出任意通道内经过的所有导线，统计出导线的隔离代码种类，设计人员可以根据设计规范要求进行分组，并计算每一个Group内的线组直径。辅助设计人员进行线束综合设计。如图7所示为布线网格工具界面(线束规划)，在该界面设计人员可以进行线束综合设计，将选定的导线加入至选定的线束中，也可以更改选定线束的导线集合，也可以增加线束号以及删减线束号，辅助设计人员进行线束综合设计。如图8所示为布线网格工具界面(最短路径规划)，在该界面设计人员可以选择设备号添加至集合中，然后规划选中设备的最短敷设路径，规划好最短敷设路径之后，可以将路径保存至选定的线束号中，包括路径的长度、重量信息。
(4)线束敷设路径保存、查看、抽取
当线束综合设计人员完成线束综合设计以后，DMU敷设设计人员需要根据综合设计人员综合设计的线束敷设路径进行实际的DMU敷设工作，并记录实际的线束敷设情况，反馈线束敷设的问题。综合设计人员设计的线束敷设路径，或最短路径规划模块计算出的路径，工具的线束敷设模块将通过记录通道名称字符串(使用分隔符)来进行保存。DMU设计人员可以在布线网格工具中查看所有线束的综合设计信息，查看线束段的线束直径。也可将线束敷设路径通过抽取功能完成线束敷设路径的扫略，如图9所示为线束扫略模型图中示例了某线束交联设备为EQT35、EQT36、EQT42(其余的EQT设备不在示例线束中)，线束的每一个线束段(Bundle)的直径都对应实际的线束段直径，即扫略圆的直径为线束段的实际直径如图9中的数字10、4.8、6.2，并在线束段的中间位置添加直径的三维标签。这样方便DMU敷设设计人员更加直观的查阅，辅助其设计工作。
(5)实际的DMU线束敷设的迭代过程
在实际的线束敷设路径规划中，最短路径并不一定是最优的线束敷设路径。同时，最短路径也不一定满足EWIS设计规范与要求。因为规划出的最短路径可能不满足空间要求，比如敷设空间小，与结构或系统管路干涉、不满足余度、电磁兼容等隔离要求。需要线束综合设计人员在充分融入EWIS设计规范理念情况下，同时满足系统功能、EMC、余度等要求的前提下，进行线束综合工作。在实际规划线束敷设路径时，可以使敷设通道避开某些通道或者特定的区域来满足设计要求以及规范文件。如图10所示最优路径规划迭代流程，想要获得一根线束最优的敷设路径就需要EWIS综合设计人员与DMU设计人员进行多次交互迭代，使线束敷设满足敷设要求。在满足以上这些限制条件之后的最短路径就可以认为是优化后的线束敷设路径。避免了多余的线束敷设，也减轻了线束敷设的重量。最终完成全机的线束敷设设计工作。
输入处理输出获取输入，得到连接关系表计算出线束的最短敷设路径DMU或者线束综合判断是否敷设设计的各项要求增加限制条件，设置避开通道获得线束的最优路径YN多次迭代。
总结：通过某型号的详细线束敷设工作的总结与提炼再到创新，提出了上述的基于规范模型的一种飞机EWIS线束详细设计方法。从实际的敷设设计结果和取得的成绩来看，此方法的完善性、准确性以及鲁棒性都得到了很好的检验。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：包括以下步骤：
D1：统计全机用电设备交联关系，根据全机的敷设输入状态，经过多轮的设计资源整合，设计了一套能够全面整合全机敷设资源的文档格式，并获得以该文档格式记录的设备交联关系敷设需求文档；
D2：建立全机敷设通道资源，基于全机用电设备交联关系，在CATIA中根据实际的数模环境，建立可用通道资源PathWay的布线网格NetWork，并以表格形式导出布线网格NetWork中的敷设通道资源，并不断更新完善所述敷设通道资源；
D3：线束敷设路径规划，根据最新的敷设通道资源，在布线网格NetWork中进行线束敷设设计，在线束综合设计工作完成后，保存线束敷设路径；
D4：线束敷设路径的优化，根据DMU设计人员反馈的线束敷设状态，在EWIS设计规范下优化调整线束敷设路径，将最新的敷设路径覆盖之前的敷设路径数据；同时，将不同方案的线束敷设路径保存下来；
D5：全机线束敷设路径的查看和抽取；
D6：DMU实际敷设工作。
2.如权利要求1所述的飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：步骤D1中整合设备交联关系文档包括统计全机的交联关系表、用电设备位置表以及整理用电设备之间的线束敷设需求。
3.如权利要求1所述的飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：所述文档格式包括XML数据格式，且利用XML数据格式进行不同交联关系文档间的信息相互传递。
4.如权利要求1所述的飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：步骤D2中当实际数模环境发生变化或者DMU敷设设计人员在实际数模中开辟了新的敷设通道时，需要在可用通道资源中增加新的敷设通道资源，实现可用通道资源的更新。
5.如权利要求1所述的飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：步骤D3的线束敷设路径规划具体包括手动模式和自动模式，其中，
手动模式，综合设计人员手动在NetWork中敷设路径，并保存线束敷设路径；
自动模式，利用Floyd算法，规划出线束的最短敷设路径，并保存最短敷设路径。
6.如权利要求1所述的飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：步骤D4中对最短敷设路径进行微调具体为：根据隔离和/或余度的要求，在步骤D3的最短线束敷设路径规划中，对某线束增加限制条件和/或设置规避通道。
7.如权利要求1所述的飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：线束的敷设路径全部通过字符串来保存，DMU设计人员在布线网格NetWork工具中能查看所有线束的综合设计信息，显示全机任意线束的敷设路径；或者将线束敷设路径通过抽取功能完成线束敷设路径的扫略。
8.如权利要求1所述的飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：步骤D6具体包括DMU实际敷设设计人员，在实际的DMU环境中加载线束综合设计人员抽取出来的线束Part文件，辅助线束的敷设工作；在实际敷设工作中，DMU设计者实时反馈线束的敷设状态，优化线束敷设工作。
9.如权利要求1所述的飞机EWIS线束敷设方法，其特征在于：在实际的DMU线束敷设中还包括线束敷设迭代过程：当计算出线束的最短敷设路径后，根据线束敷设设计要求，判断所述最短敷设路径是否满足敷设设计的各项要求，如果不满足设计要求，则增加限制条件和/或设置避开通道，重新进行最短敷设路径的规划，直至规划后的线束敷设路径满足设计要求，获得线束的最优敷设路径。
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