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本文針對傳統汽車線束設計開發中存在的問題，介紹了CHS軟件的主要功能模塊以及基于CHS軟件的線束設計開發流程。同時說明了基于CHS軟件的線束設計方法在汽車領域的重要意義。
1 引言
線束為汽車的神經網絡系統，是汽車系統組成中重要且不可或缺的部分。目前國內汽車線束設計主要應用AutoCAD、ProE、uc和Catia等機械軟件完成，主要存在以下問題：
（1）二維設計與三維設計脫節
使用以上軟件進行線束設計，各系統的電氣屬性關聯，與三維軟件的設計不能有效結合，無法通過接口將接線圖中的信息傳至三維環境中進行自動布線，無法生成與真實線束幾何尺寸相同的實體，無法協調電纜和線束通道，達到合理的總體布置效果。
（2）設計與仿真脫節
機械的軟件（如AutoCAD）與系統仿真軟件沒有數據接口，完成的設計沒有電氣屬性，無法進行仿真分析，造成設計流程中仿真分析與設計脫節，電氣系統性能驗證只能通過實驗室物理驗證、試飛驗證和外場考核驗證三種方式來完成，造成人力、物力和經費的巨大浪費。
（3）自動化程度不高，效率低下
機械軟件（如AutoCAD）沒有計算、統計和數據關聯功能，不能自動進行電氣規則、機械屬性匹配等檢查，無法自動生成相關圖樣的明細表、導線表，設計員統計、協調的工作量很大而且容易出錯，以致工作需要重復多次，效率低下;
（4）缺乏統一的數據管理
純機械軟件沒有數據庫的概念，與PDM的數據交聯也僅限于設計圖樣的保存，而不涉及電氣屬性，沒有電氣元器件庫、電氣標準件庫、電氣器材庫、設計特征庫等內容。車型配置豐富或設計更改時，由于缺乏有效的數據管理，往往出現設計或更改遺漏，導致數據不一致等問題，不能保證設計或更改的完備性。
針對以上問題，國內外各個汽車廠商陸續采用專用化的線束設計軟件進行線束設計，提高線束的設計水平。Mentor Grahpics公司的CHS（Capital Harness System）軟件作為設計平臺擁有先進的設計方案及合理人性化的設計流程，非常適合汽車線束設計工作。
2 CHS特征及應用情況
CHS（Capifal Harness System）線束設計軟件涵蓋了電氣原理到線束工程化設計，直至最后生產制造的整個流程。CHS為整個設計流程提供了請打的數據管理功能，接線圖設計數據域線束圖同步，自動生成線束圖的接線表，設計數據高度重復，避免了傳統設計過程中的大量重復操作和人工操作，減輕設計人員的工作量，提高設計效率和準確性。其與線束三維布置設計通信，實現機械和電氣一體化設計。
CHS線束設計軟件特點如下：
基于以數據為中心（data-centric）的思想，支持廣泛使用的Oracle數據庫，整個流程中所有的數據實施統一管理，可以被各個階段的設計軟件訪問;
先進的線束設計理念如復合設計（設計派生、選項）、模塊化沒計等;
支持全面的數據管理，提供數據、項目、器件庫、用戶等管理功能;
支持功能強大的仿真和分析;
支持與主流MCAD、PDM軟件的連;
Mentor公司的CHS軟件在國內外汽車領域有廣泛的用戶群。歐洲、美國和日本（一部分）的主流汽車廠商和線束廠商全部采用CHS的設計軟件做線束設計，包括標致雪鐵龍、福特、馬自達、捷豹、現代汽車、沃爾沃、路虎、AFL、Delphi、Lear、Yazaki、Sumitomo等。國為汽車設計廠商使用CHS軟件主要包括：長春一汽轎車股份有限公司、長春一汽設計研究院;奇瑞汽車、東風標致雪鐵龍、長安汽車，Lear中國線束廠、Delphi中國線束廠等。
3 CHS模塊介紹
CHS主要包括基礎管理模塊（數據庫管理）和設計工具模塊。其中基礎管理模塊包括Capital Project、 Capital Symhol、 Capital Lihrary、 Capital User，設計工具模塊包括Capital Logic、Capilal HarnessXC、 CHS CATIA V5 Bridge和Capital Report。
3.1 Capital Project（項目管理）
Capital Project是CHS的項目管理工具，主要用來設定項目的各種參數和管理設計，比如圖紙參數設定、發布等級設定、設計規則設定、命名規則設定，對象名稱屬性設定、圖紙變更策略、共享對象設定和圖紙版本管理。
3.2 Capital Symbol（符號庫管理）
Capnal Symhol是原理圖和線束圖的圖形符號的建庫工具，在Capital Symhol中可以建立不同類型的符號，定義電氣管腳號和外形，建立完成后可供原理圖、接線圖和線束圖調用。
3.3 Capital Library（庫管理）
Capital Lihrary是Part Numher建立工具，用來創建電氣設計中所用到的所有器件的PartNumher，并且該軟件為不同類型器件（Connector/wire/splice/clip/tube等）事先分類，并日.擁有不同類型的特性描述，比如連接器可定義孔位數、所用端子、適用導線、匹配插座（插頭）等，導線可定義線色、材料、規格、CSA等。
3.4 Capital User（用戶管理）
Capital LTser是CHS的用戶管理工具，CHS軟件的登陸是需要用戶名和密碼的，每個設計師和管理者都擁有自己的帳戶和密碼，并且有自己所屬的域和所具有的權限，Capital User就是用來建立和管理這些帳戶。
3.5 Capital Logic（原理，接線圖設計）
Capital Logic是一個易學易用的基于電氣特性的專業原理圖/接線圖設計工具，設計中的任何電氣對象（導線、連接器、設備）都是可以被軟件識別的，能夠對所有電氣對象指定Pan Numher，支持高級自動命名功能。
樹狀目錄結構，瀏覽查詢方便，可直接調用CapiIal Symhol中建立的符號庫進行繪圖，可用快捷鍵對設計內對象進行快速定位和縮放，支持鼠標縮放、平移，筆劃命令，操作簡單、快捷。
3.6 Capital HarnessXC（線束圖設計）
Capital HarnessXC是一個功能完善的線束設計工具，能夠從接線圖獲取連接器管腳互連信息和導線信息，能夠從CATIA獲取三維線束的拓撲和分支長度信息，以及Clip、Tube、Tape等信息。在Capnal HarnessXC也可以編輯和定義所有的線束細節，比如改變分支長度、改變保護方式、改變導線連接關系等等。Capital HarnessXC中還可以對連接器自動選擇所用Terminal和Seal，自動計算所有導線的長度。所有生產用報告文檔可在CapitalReport中生成。圖紙可輸出成PDF格式或者dxf格式。
3.7 CHS CATIA V5 Bridge（與CATIA接口）
CHS CATIA V5 Bridge可實現CHS與Catia之間的數據交互。該接口又分成兩部分，第一個部分是接線圖與CATIA的接口，能夠將接線圖的導線連接關系導人CATIA，將連接器進行鏈接后布線，得到真實的導線信息后返回接線圖。對于交互式流程來說，更重要的是第二部分接口，能夠將CATIA的三維模型，導入到Capilal HarnessXC中，包括導線、連接器、線束包扎、Clip、Grommet等。
3.8 Capital Report（報告生成器）
Capital Report是用來輸出各種文檔報告的工具，可以從不同項日的接線圖、線束圖等圖紙中按照各種屬性查詢提取所需要的信息。并且提供“where used”查詢功能，即可以查詢到某器件在哪些圖紙上用到，具有信息跟蹤能力。文檔可輸出成pdf、csv （excel）、html、xml等格式。
4 CHS線束設計基本流程步驟
CHS軟件的設計流程為交互式的設計流程，主要包括數據庫建立、接線圖和梳理物料表，其中三維數據接口縮短二維圖紙的設計時間，CHS提高了線束圖紙的一致性和可靠性，主要設計流程如下：
4.1項目創建
在開始系統功能型設計時，需要先創建一個項目，可進行設計規則制訂和版本管理。使用CHS的Capital Project模塊，具體管理的內容如下：
管理版本狀態
設計規則制訂
優先選擇規則一包括設計規則檢查（ DRc）、圖形符號及文字的字形、線形選定
預設命名一設置圖中器件屬性名稱
列表（ build list）一可以將一系列設計按照不同版本狀態組合在一起
共享對象一管理不同設計圖中共用的連接器、設備及互聯的導線。
設計管理一對Project目錄下的所有設計進行編輯管理。
4.2建庫
在進行功能性設計之前，庫的建設同樣必不可少。其中包括Symhol和Lihrary兩種庫。
Symbol庫是設計圖中的圖形符號庫，由CHS的Capital Symbol完成。
Lihrary庫是與設計圖中器件、信號相關聯的產品信息庫，由CHS的Capital Library完成。
4.3原理設計和接線設計
原理和接線圖設計由CHS軟件的CapitalLogic模塊完成。提供了標準的圖形化電氣設計環境，具有可擴展的電氣設計規則檢查，減少設計失誤。
4.4 線束圖設計
線束圖設計使用Capital HarnessXC模塊，繪制詳細的電纜圖。
4.5導出報告
在所有設計完成后，使用Capital Report模塊導出相關的設計報告和各種物料清單、電線表。
5 CHS使用評估
5.1強大的數據管理功能
CHS軟件的核心模塊是Capital Managei，與之相連接的是Oracle數據庫。所有的設計數據都通過Capital Manager與數據庫相連。
CHS軟件具有強大的數據管理功能，具體表現在以下方面：
傳統設計中，對于電氣設計圖樣的管理，只有三維設計的進入了VPM系統，二維圖紙沒有進行足夠管理。與之相比，CHS可以很方便的進行設計圖樣的版本管理，生命周期管理，可以根據設計需要進行批架次有效性管理。可訂制設計圖紙的審簽流程，可訂制電氣設計規則。可以將一系列設計按照不同版本狀態組合在一起，成為一個設計列表，便于查詢。若干設計人員可以對一個方案進行并行工作，完成電氣圖樣設計，提高了工作效率。
對設計者角色、權限進行管理，使每個人的設計目的更明確，進行Capiral Logic設計的人，沒有對標準庫中的元件進行更改的權限。不會出現標準混亂的現象。
進行報告管理，可以很方便的查詢設計中的任何一個元件或者電線的信息。可以進行報告的導入和導出，這使得對設計數據的統計更加方便，明細表、電線表、物料清單等自動生成，大大提高了設計效率。
Capital Lihrary所涵蓋的信息非常全面，提供了對各種類型設備的信息選項。如每種單根電線的線號、外徑、顏色、單位重量、客戶訂制顏色、供應商及用戶標識甚至是進入連接器需要切割的長度（add on、knock off選項）都訂制登記入庫。另外，可改變成品的狀態是新品、當前貨架產晶還是已淘汰產晶，在進行功能性設計的時候，新品和已淘汰產品會自動提示引起設計者的注意。
5.2規范的設計流程
傳統的設計流程中，二維設計圖樣與三維器件、線束安裝圖之間沒有信號的傳遞，為了在CATIA V5三維環境中敷設電纜，必須使用軟件自帶的EFD功能模塊，但該模塊以表格的形式進行定義，對于復雜的系統定義，效率低、易出錯，十分繁瑣。
CHS軟件與CATIA V5實現了無縫連接，在CATIA V5電氣設計環境中嵌入了CHS的圖標，
在CATIA V5中完成線束的敷設后，調入電線的接線信息，完成設備與邏輯關系之間的匹配，即可實現電線的自動敷設，并將分支長度等信息反饋到CHS當中，完成最后的電纜圖和電線表，使設計的電纜長度更加準確，節省成本、減少了日后修改的工作量。
5.3軟件應用特性
5.3.1提高設計準確性
CHS軟件具有白查功能，所有的器件和電線符號標示均是唯一的，當輸入一個重復的名稱時會自動提示命名錯誤。DRC設計規則檢查使得在功能圖設計中，沒有連接到設備端、冗余電線、設備命名不規范、共用管腳號沖突等不容易查出的錯誤全部顯現出來，使得設計更加的準確，減少校對的工作量。
5.3.2提高設計效率
在功能圖設計中，器件直接從svmbol庫中調用，連線自動捕捉到設備上，能夠自動走成規范線形。
設備和連線可作為一個整體進行拖曳，與AuroCad設計相比，非常容易的實現設備的移位和布局。
圖中所有的器件信息都在左側的工具欄內顯示，與AutoCad設計相比，可以很方便的查詢任何一個器件的位置并進行修改，大大縮短了搜索查找的時間，提高了工作的效率。
5 結束語
汽車電子電器系統日趨智能化復雜化，車輛的配置也日益豐富多樣化，這就極大的提高了電氣系統工程師（線束設計工程師）的工作量，同時對工程師的能力要求也越來越高。
汽車產品質量，與電氣系統的設計和線束設計密切相關。當前一般的電氣設計流程和方法：冗余繁雜的工程師手工工作、缺乏監控的數據遷移、缺乏追蹤的版本變更、缺乏仿真驗證手段、與三維設計與工程制造缺乏接口等問題，成了制約線束設計和產品研發的一個瓶頸。
CHS軟件具有良好的交互界面、結構化的數據管理、規則的功能核查和先進的設計流程，減少了工作中的錯誤率，提高了工作效率，縮短了開發周期，同時提高了設計質量。
在汽車設計開發過程中，應用CHS軟件（或同類設計軟件）將會是汽車線束設計的主要趨勢。
CHS是MentorGraphics公司專門為電氣線束設計而出品的一款軟件，涵蓋了電氣原理設計到線束工程化設計，直至最后生產制造的整個流程。其全稱是Capital Harness System，目前越來越多的主機廠和線束廠已經開始使用。CHS軟件適合有一定需求的線束工程師，并且需要對整車線束設計基本入門。大家在練習軟件的過程中，需要理解線束設計的邏輯。作為專門的線束設計軟件，里面的設計思路值得借鑒學習。
編輯：黃飛
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工商網監
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