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明導國際 (Mentor Graphics Corporation) 集成電氣系統部軟件開發經理 Artem Kornilov 不久前，汽車電氣系統設計師還要依靠紙筆畫的圖表以及電線列表來將他們的新設計記錄成文。設計師創建出這些文件的初稿，最后的工作由制圖人完成，他們負責制作出整齊連貫的圖表。制圖人在逐行確定對象和連接線的布局時，都會遵守公認的標準和規范。“自動圖表生成”等未來技術似乎只是一個遙不可及的夢想。 如今的電氣系統設計師則通過工作站或個人電腦進行工作，他們設計的電氣系統將被集成到更大的電動機械平臺上，如乘用車、農場設備、飛機甚至船艇。設計師所在的設計部門負責管理整個設計流程，包括需求開發、電路和布線設計以及驗證等。設計師的終端產品方案通常包括一個可行的原型，但更重要的是，方案中的文件必須使整個設計能夠投入生產并最終投入使用。 在當今典型的汽車電氣系統設計流程中，設計師以兩種形式中的一種來制定設計規格：可視化圖表（圖表）或文字形式的表單和表格。許多設計師仍在期待一個軟件工具集的出現，這種工具集不僅要能夠簡化他們的構想和記錄工作，還要能創建出可以將他們的設計記錄成文的圖表。 經過多年的構想和努力，電氣計算機輔助設計 (ECAD) 工具終于出現了。這種工具自動生成的圖表能夠描述一輛汽車的整體或部分電氣系統。圖表或表格的制作都能采用現代化的 ECAD 技術。生成的圖表不僅可用于內部的電氣設計流程，也適用于內部生產部門和外部供應商。企業內部或其它地區的生產廠都能采用符合公認規范的這些圖表。 圖表可用于汽車設計、生產和服務 不論一個企業是從事端到端電氣設計還是僅負責其中一個流程并將結果交給第三方供應商，文件交付是必不可少的。每個流程和/或整個電氣設計流程最后都需要交付文件。這些文件分為以下幾類： 交付給全方位服務供應商的產品需求文件 交付給按圖加工供應商的產品設計文件 交付給客戶以便進行產品維護和服務的服務文件 交付給監管部門以便在售予客戶前進行審批的產品設計文件 在絕大部分電氣設計應用中，圖表是交付物中必不可少的一部分。在許多機構中，圖表的格式和布局都沿用常見的制圖慣例，而制作圖表是設計師的例行工作。但這些圖表僅僅是設計方案的一部分，必要的列表和支持信息必須單獨完成。 在主要使用表格法的機構中，當然不會有實際的圖表。相反，表格傳達的是詳細的點到點連接信息。與圖表法（必須建立列表來補充圖表）相反，在使用表格法時，必須單獨建立必要的圖表。 無論是圖表法還是表格法，傳統流程都需要設計師手動創建文件，力求保持文件與設計本身的同步，即便是經歷多次變動。這不可避免地需要多次手動操作并且容易出錯。 相比之下，自動圖表生成方案（如果用于現代化的 ECAD 環境）能夠綜合設計數據庫中眾多必要的圖表，無需手動操作。此外，自動化應用還可以為服務技術人員生成某個具體配置（一輛汽車）的正確的最新電氣圖，協助排除故障。圖1對兩種能夠為服務提供商提供數據的設計流程做了說明和比較。箭頭右邊的“輔助”流程表示的是一種全功能解決方案（如明導國際 CAPITAL 線束設計工具集）的功能。右邊的流程或多或少包含了一些自動化的環節。箭頭左邊的流程在環節上看起來相似，但它是完全手動的。這是當今汽車行業較常見的方案。 
圖1：傳統手動服務文件流程與新的自動化解決方案的對比 避免重復和多余 在手動圖表法設計環境中，設計師根據一些規定的格式和結構創建圖表。這通常意味著，多個圖表中的數據元素完全相同。比如，電源和接地線可能出現在單個子系統和獨立的電源和接地線圖表中。顯然，首次信息輸入之外的所有這些重復對于設計師來說都是多余的工作。手動重復輸入相同的數據不僅耗時，也容易多次出現錯誤，因為設計師必須一遍又一遍重復輸入相同的信息，而每一次都有可能敲錯鍵或輸入錯誤命令。相比之下，自動圖表生成方案可以從根本上防止出現錯誤和不一致。 圖表法和表格法這兩種形式都可以使用多種圖表。設計師可能希望對描述電路走線、線束、功能、系統甚至是自己選擇的具體可訂購的產品配置的圖表進行檢查。每種形式都有助于設計師了解不斷變化的系統。圖2是一個自動生成的具體系統（汽車的音響系統）單頁示意圖。該圖顯示了這一系統的實際布局。如果不借助自動化圖表生成工具，很難準確描述出所有這些變量，更別說手動創建圖表所耗費的成本和時間。
圖2：圖表生成工具可以生成某個具體系統的單頁示意圖。圖表的一部分被放大，用以突顯系統中某個部分的連接 超越線條和模塊 若要符合所有相關應用的要求，理想的圖表生成器必須滿足非常高的期望值。它必須提供一種方法來在一個或多個結構合理的圖表中自動顯示出汽車電氣系統的指定部分。所生成的圖表必須要： 傳達出電氣設計意圖 符合相關制圖標準 遵守公認規范 當然，該工具集還必須提供一種便利的方法來控制其自身的特性與功能，以及通過設置和自定義來滿足用戶具體流程的要求。美觀也非常重要，因為整潔有序的布局設計更能吸引眼球，也更易理解。訓練有素的設計師能夠制作出滿足所有這些標準的連貫圖表，但是個人對美觀的判斷很難編成電腦程序。有時候人為調整是取得最后畫龍點睛之筆的唯一方法。 圖表生成的設置 任何自動圖表生成工具都需要在“真正的”工作開始之前在應用中進行一些配置。畢竟電腦無法知曉設計師在指定類型項目中需要哪些專門的元素，或者需要多詳細的細節。設計師至少要從一套預定義模板中進行選擇，如電路走線或線束圖。另一方面，功能齊全的解決方案能提供在生成的圖表上顯示出最小細節的方法。 多樣化的選擇滿足了用戶多項技能的要求與用戶的偏好。通過網頁界面來利用 ECAD 查看電路走線的新設計師可能希望僅靠輸入信號名稱就能獲得所需圖表。相反，經驗豐富的高級用戶可能更樂意控制一切——從整體配置到用于設備和電線等圖表元素的精確制圖規范。 為了滿足不同配置等級的要求，該圖表生成工具可以對用戶進行高效的人員分工。例如，高級用戶可以創建供全團隊使用的配置，根據整個團隊的經驗水平或技術需求來優化這些配置。 工具的配置極為關鍵，因為這會影響用戶和應用的效率。全面的一次性配置流程能減少圖表生成過程中的費用并且只是偶爾需要手動調整。 在配置汽車圖表生成工具集時要考慮幾個方面，文章后面的部分對此進行了總結。 選擇合適的圖表 一個自動化的圖表生成器如果只能生成“鳥瞰”式的全系統圖，那它的用處可能不大。毫無疑問，鳥瞰圖非常重要，但是用戶也需要具體查看局部的細節。許多日常工作只需要一個能夠直觀地查看特定細節的工具，例如圖3中的電路走線。該圖標出了所有與特定信號（如本例中汽車的電源連接）直接或間接相連的環節，有助于進行故障處理。高級用戶則需要一種能夠針對問題給出不同詳細程度的答案的解決方案，就像一個搜索引擎，輸入一個查詢單詞會返回很多結果，搜索字符串越長，匹配結果就越精確、越少，如圖4所示。圖4是一張精確到某一特定功能配置的示意圖。但其他設計師希望圖表生成工具能夠接受用戶編寫的插件，從而自動挑選出指定部分，例如通過貫穿導體和保險絲標出一個指定設備的所有接地路徑。
圖3：電路走線示意圖通過總結所有與特定信號直接或間接相連的環節加快了故障處理過程
圖4：該示意圖描述了精確到特定裝置配置的汽車電氣子系統 隨著移動設備和筆記本電腦的廣泛使用，在多種平臺上獲取生成的圖表的能力變得越來越重要。如果該應用能夠在這些小型的高清平臺（見圖5）上達到其效果，那么用戶便可以放心地在采用該應用的車輛之間自由移動，甚至從一個服務或制造點向另一個移動，與此同時還可以獲得可靠、最新的圖表信息。
圖5：最新的技術進步已經使在 iPad™ 等移動設備上使用當今的圖表生成工具成為可能 圖表的構造與分割 迫切需要圖表自動化的復雜的大型開發項目會采用多頁圖表集。這可能需要根據規律或功能、或者按照機構的特殊要求進行分割。無論是哪一種情況，用戶都需要一個方法來指定將要生成的圖表和每張圖表都應該包含的元素。元素可能很多，分布也很復雜。盡管如此，頁碼的指定也不能很繁瑣，要便于用戶從不同的視角快速瀏覽他們的設計。 這就是 ECAD 工具集和其圖表生成功能的好處。例如它可以幫助用戶指定一個屬性，然后自動將擁有相同屬性值的所有元素分配至一個圖表下。這種方法便于為每個線束創造單獨的線束圖表。此外，設計師還可以選擇將主要元素分配至某些圖表，然后讓生成工具自動完成分配過程，必要地組織數據，從而在圖表上顯示出每個元素，以及與其最密切相連的設備。 遵守制圖標準 汽車制圖標準確保企業內外部的不同設計師和制造技術員都能以相同的方式解讀圖表。至少用戶應能指定各類元素的顏色和線條風格。而從最專業的角度，用戶應能根據各類元素的屬性及相互間的關系來控制具體的形狀和外觀。例如，用戶可能希望將公連接器與母連接器或焊接套管接頭和聲波焊接接頭區分開來。 此外，按照標準，對于出現在不同情況下的某個特定元素，用戶可能需要顯示出不同的屬性、表格和指標。確定哪種“情況”適用的規則可能很簡單；例如確定某個屬性是否有固定的值。這些規則還可能涉及與元素相關的復雜問題，甚至延伸到定制插件。功能強大的 ECAD 圖表生成工具可輕松捕捉所有這類信息，以便在之后的圖表生成環節甚至是手動圖表編輯過程中自動應用于相關元素。 遵守布局規范 通常，企業必須針對布局和其它制圖慣例制定內部規范。例如，圖表的布局是自左向右還是自上而下？這些方面的一致性有助于圖表使用者更快地理解圖表上的內容。另一個常見規范是將連接最多的設備放在圖紙中央。這使得圖表更易于理解，從而將用戶的目光吸引到圖表上信號活動的中心。但是，為了清晰起見，這種集中顯示方式往往需要從圖表上去掉無關的電線。圖表上的其余電線被“切斷”并在其它圖表上顯示出來。這就需要嚴格的制圖規范來確定這些電線在圖表上如何放置和交叉參考。 表達設計意圖和美學 從根本上說，圖表必須能夠表達設計意圖，并且在一定程度上讓人賞心悅目。有時一些美學細節無法自動操作——并非每個細節都能以一致的方式向電腦“解釋”。在這種情況下，必須手動調整生成的圖表。之后，圖表生成工具在電氣系統內相同或類似零件的所有圖表生成過程中都必須考慮這些調整。 主觀變量（尤其是與美學和設計意圖相關的變量）的處理仍然是圖表生成技術最難捉摸的方面。這與語音識別和自動語言翻譯等其它電腦技術相似。近年來，這些領域都取得了巨大的進步，但依然任重而道遠。領先的電子設計自動化創新企業正不斷改進用戶與圖表生成工具之間的這種關鍵互動。 結論 如今，自動圖表生成正在改變 ECAD 在汽車設計應用中的作用。重要的是，它可以減少繁忙的設計師必須完成的制圖量。此外還能管理新設計所有相關文件的同步和傳播，從而大大提高開發階段（從最開始的設計理念到制造再到現場服務）的生產效率。自動化可確保必要的一致性和標準化，同時允許進行專門的定制。當今的汽車圖表生成工具能夠比以往更有效地發揮這些能力并將帶來現代化的電氣設計。 |
