Растущий спрос на решения для совместной работы при проектировании электрических систем

Пару недель назад я опубликовал статью о необходимости совместной работы инженеров-электриков и инженеров-механиков «Для танго нужны двое: современные процессы проектирования печатных плат». В ней я писал о том, что проектирование печатных плат действительно требует тесной междисциплинарной работы, потому что и в электрической, и в механической частях проекта имеются ограничения, которые необходимо соблюдать.

Однако проектирование печатных плат — не единственный процесс создания «умных» изделий, требующий согласования работы инженеров-электриков и инженеров-механиков. Еще одни пример — трассировка электрических проводов, кабелей и жгутов. Его мы и рассмотрим в этом посте.

Электропроводка — нервная система интеллектуальных и обменивающихся данными изделий.

Начнем с того, что вспомним анатомию «умных» и обменивающихся данными изделий. Датчики — это органы чувств. Программное обеспечение, процессоры и печатные платы образуют мозг. Антенны играют роль голосовых связок, обеспечивая общение. Приводы служат мускулами, позволяя изделию воздействовать на окружающий мир.

И все эти элементы следует соединить между собой. Датчики отправляют данные в систему управления. Система управления при помощи антенны связывается с платформами Интернета вещей, а также посылает сигналы на приводы.

Жгуты проводов соединяют все элементы вместе и подают на них электропитание. В каком-то смысле проводка — это нервная система изделия.

Логическое и физическое представления проводки

Необходимо четко уяснить, что существуют два существенно различных представления электропроводки: логическое и физическое. Рассмотрим оба представления подробнее.

Логическое представление проводки — это электрическая схема, создаваемая в ECAD-системе. На схеме указаны провода, соединяющие между собой датчики, антенны, печатные платы и приводы. В этом представлении все соединяется именно проводами. Подобное логическое представление разрабатывают инженеры-электрики.

Физическое представление проводки — это трассировка проводов и кабелей по 3D-моделям механических сборок, что выполняется в MCAD-системе. На этом этапе создаются геометрические модели проводов и кабелей, которые идут от разъемов, объединяются в жгуты, проходят по каналам конструкции и заканчиваются на других разъемах. Трассировку проводки по 3D-моделям механических узлов выполняет инженер-механик.

Совместный циклический процесс разработки электропроводки

Итак, инженер-электрик разрабатывает электрическую схему, содержащую всю информацию об электрических соединениях, и передает ее инженеру-механику, который выполняет трассировку. Все правильно? Ну, в целом да. Так выглядит первой цикл. Однако на нем процесс не заканчивается. Это только начало.

При любом проектировании разработчики сталкиваются с ограничениями.

Электросистемы должны отвечать огромному количеству требований. Если сигнальный провод оказывается слишком длинным, то происходит чрезмерное ослабление сигнала, и электронный блок на другом конце не сможет его распознать. Силовой провод создает электромагнитное излучение, способное вызывать помехи. Поэтому необходимо экранирование или раздельная трассировка силовых и сигнальных проводов.

На конструкцию механической части также накладывается множество ограничений. Например, в определенном месте провода должны образовывать каплеуловительные петли, чтобы конденсат безопасно отводился и не попадал на разъемы. Подвижные части могут защемить или перерезать провода, поэтому трассировка возможна далеко не во всех местах изделия.

Вот почему разработку не удается выполнять за один цикл. И электросхема, и трассировка должны проверяться на соблюдение ограничений, а все выявленные проблемы — устраняться. Правда, подобные проблемы обычно весьма непросто решить. И инженеру-электрику, и инженеру-механику приходится оценивать предлагаемые решения на предмет выполнения соответствующих ограничений.

Вот почему проектирование электропроводки по самой сути является междисциплинарным и циклическим процессом, совместно выполняемым инженерами-электриками и механиками.

Правильное сочетание ECAD- и MCAD-систем

Компьютерные системы отлично справляются с поддержкой совместной работы специалистов. Для этого ECAD- и MCAD-системы должны ассоциативно обмениваться изменениями.

В недавнем посте «Проектирование электропроводки: на критической траектории» я писал о важнейших функциях ECAD- и MCAD-приложений, помогающих инженерам-электрикам и инженерам-механикам проводить изменения при параллельном проектировании проводки и соединяемых поводами элементов конструкции. Эти же функции находят самое широкое применение и при поддержке совместной работы.

«Важнейшие нововведение последних лет — глубокая ассоциативность между ECAD-системой, в которой разрабатывается электросхема, и MCAD-системой, в которой выполняется трассировка жгутов проводки по 3D-моделям механических узлов. В случае изменения требований по электропитанию или передаче данных инженер-электрик корректирует электросхему. Возможно, придется изменить типоразмер или цвет провода, иначе перекоммутировать схему, и т.д. Затем внесенные изменения автоматически передаются в конструкцию жгутов электропроводки, представленных на 3D-модели механического узла. Благодаря подобной ассоциативности инженеры-электрики и инженеры-механики получают возможность визуализации вносимых изменений. Помимо этого, внесение изменений в трассировки значительно упрощается и ускоряется, что облегчает работу всех вовлеченных специалистов».

Ассоциативная двунаправленная передача изменений — важнейшая составляющая совместного и циклического процесса проектирования электропроводки. Интерактивная выделение объектов — это еще одна функция, помогающая инженерам-электрикам и инженерам-механикам успешно справляться с самыми сложными задачами проектирования.

«Внесение изменений в накладываемые на электропроводку ограничения — очень непростое дело. Оно может не ограничиться простой заменой типоразмера провода. Иногда приходится заменять или прокладывать по новой трассе целый жгут. А для этого снова нужен циклический процесс совместной работы инженеров-электриков и инженеров-механиков. Однако такой процесс вызывает определенные трудности. Инженеру-электрику непросто изучить трассировку проводки по 3D-моделям механических узлов и сопоставить ее с электросхемой, а инженеру-механику столь же затруднительно изучить электросхему и сопоставить ее с 3D-моделью механического узла. Для совместной работы и обсуждений инженеры должны работать в привычном контексте.

Именно здесь на сцену выходит вторая важнейшая функция: интерактивное выделение объектов. Она не выглядит революционной, но в данном случае это критически важный элемент. Идея заключается в том, что при выборе провода на электросхеме этот же провода одновременно подсвечивается на 3D-модели механического узла. И наоборот: при выборе провода на 3D-модели механического узла он подсвечивается на электросхеме. Подобная взаимосвязь между ECAD- и MCAD-системами — важнейший фактор совместной работы и циклических обсуждений, позволяющих успешно проводить самые сложные изменения».

Благодаря интерактивному выделению объектов вносимые изменения отображаются в привычной для специалиста среде.

Заключение

  • Электропроводка — это нервная система интеллектуальных и обменивающихся данными изделий. Провода соединяют датчики, системы управления, антенны и приводы, позволяя им работать как единое целое.
  • Электропроводка имеет логическое представление в виде электросхемы, разрабатываемой инженером-электриком, и физическое представление в виде трассировки проводов по 3D-моделям механических узлов.

  • В разработке электропроводки нельзя обойтись простой передачей проектных решений от инженера-электрика инженеру-механику. Существуют требования и ограничения, соблюдение которых необходимо постоянно проверять. Проблемы должны разрешаться совместными усилиями в ходе взаимодействия соответствующих специалистов.

  • Новые возможности ECAD- и MCAD-приложений, включая глубокую ассоциативность и интерактивное выделение объектов, стали важнейшим фактором, помогающим инженерам-электрикам и инженерам-механикам успешно выявлять и устранять проблемы при проектировании электрооборудования.

Автор: Chad Jackson, Principal Analyst, Siemens Digital Industries Software

Оригинал статьи


Подписаться на рассылку
Оформите подписку, чтобы получать советы по настройке продуктов, ссылки на новые статьи базы знаний, информацию о выходе новых версий и сроках окончания поддержки обеспечения и другие полезные новости.
Подписываясь на новости, вы принимаете
«Заявление о конфиденциальности»
Поля, отмеченные звездочкой, обязательны для заполнения.