圖表生成工具將實現(xiàn)汽車電氣設(shè)計流程的現(xiàn)代化
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
如今的電氣系統(tǒng)設(shè)計師則通過工作站或個人電腦進行工作，他們設(shè)計的電氣系統(tǒng)將被集成到更大的電動機械平臺上，如乘用車、農(nóng)場設(shè)備、飛機甚至船艇。設(shè)計師所在的設(shè)計部門負責(zé)管理整個設(shè)計流程，包括需求開發(fā)、電路和布線設(shè)計以及驗證等。設(shè)計師的終端產(chǎn)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(shè)計能夠投入生產(chǎn)并最終投入使用。
在當(dāng)今典型的汽車電氣系統(tǒng)設(shè)計流程中，設(shè)計師以兩種形式中的一種來制定設(shè)計規(guī)格：可視化圖表（圖表）或文字形式的表單和表格。許多設(shè)計師仍在期待一個軟件工具集的出現(xiàn)，這種工具集不僅要能夠簡化他們的構(gòu)想和記錄工作，還要能創(chuàng)建出可以將他們的設(shè)計記錄成文的圖表。
經(jīng)過多年的構(gòu)想和努力，電氣計算機輔助設(shè)計 (ECAD) 工具終于出現(xiàn)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(tǒng)。圖表或表格的制作都能采用現(xiàn)代化的 ECAD 技術(shù)。生成的圖表不僅可用于內(nèi)部的電氣設(shè)計流程，也適用于內(nèi)部生產(chǎn)部門和外部供應(yīng)商。企業(yè)內(nèi)部或其它地區(qū)的生產(chǎn)廠都能采用符合公認規(guī)范的這些圖表。
圖表可用于汽車設(shè)計、生產(chǎn)和服務(wù)
不論一個企業(yè)是從事端到端電氣設(shè)計還是僅負責(zé)其中一個流程并將結(jié)果交給第三方供應(yīng)商，文件交付是必不可少的。每個流程和/或整個電氣設(shè)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(wù)供應(yīng)商的產(chǎn)品需求文件
交付給按圖加工供應(yīng)商的產(chǎn)品設(shè)計文件
交付給客戶以便進行產(chǎn)品維護和服務(wù)的服務(wù)文件
交付給監(jiān)管部門以便在售予客戶前進行審批的產(chǎn)品設(shè)計文件
在絕大部分電氣設(shè)計應(yīng)用中，圖表是交付物中必不可少的一部分。在許多機構(gòu)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(shè)計師的例行工作。但這些圖表僅僅是設(shè)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(gòu)中，當(dāng)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(tǒng)流程都需要設(shè)計師手動創(chuàng)建文件，力求保持文件與設(shè)計本身的同步，即便是經(jīng)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(xiàn)代化的 ECAD 環(huán)境）能夠綜合設(shè)計數(shù)據(jù)庫中眾多必要的圖表，無需手動操作。此外，自動化應(yīng)用還可以為服務(wù)技術(shù)人員生成某個具體配置（一輛汽車）的正確的最新電氣圖，協(xié)助排除故障。圖1對兩種能夠為服務(wù)提供商提供數(shù)據(jù)的設(shè)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(dǎo)國際 CAPITAL 線束設(shè)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(huán)節(jié)。箭頭左邊的流程在環(huán)節(jié)上看起來相似，但它是完全手動的。這是當(dāng)今汽車行業(yè)較常見的方案。
避免重復(fù)和多余
在手動圖表法設(shè)計環(huán)境中，設(shè)計師根據(jù)一些規(guī)定的格式和結(jié)構(gòu)創(chuàng)建圖表。這通常意味著，多個圖表中的數(shù)據(jù)元素完全相同。比如，電源和接地線可能出現(xiàn)在單個子系統(tǒng)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(fù)對于設(shè)計師來說都是多余的工作。手動重復(fù)輸入相同的數(shù)據(jù)不僅耗時，也容易多次出現(xiàn)錯誤，因為設(shè)計師必須一遍又一遍重復(fù)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(xiàn)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(shè)計師可能希望對描述電路走線、線束、功能、系統(tǒng)甚至是自己選擇的具體可訂購的產(chǎn)品配置的圖表進行檢查。每種形式都有助于設(shè)計師了解不斷變化的系統(tǒng)。圖2是一個自動生成的具體系統(tǒng)（汽車的音響系統(tǒng)）單頁示意圖。該圖顯示了這一系統(tǒng)的實際布局。如果不借助自動化圖表生成工具，很難準(zhǔn)確描述出所有這些變量，更別說手動創(chuàng)建圖表所耗費的成本和時間。
超越線條和模塊
若要符合所有相關(guān)應(yīng)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(jié)構(gòu)合理的圖表中自動顯示出汽車電氣系統(tǒng)的指定部分。所生成的圖表必須要：
傳達出電氣設(shè)計意圖
符合相關(guān)制圖標(biāo)準(zhǔn)
遵守公認規(guī)范
當(dāng)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(shè)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(shè)計更能吸引眼球，也更易理解。訓(xùn)練有素的設(shè)計師能夠制作出滿足所有這些標(biāo)準(zhǔn)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(diào)整是取得最后畫龍點睛之筆的唯一方法。
圖表生成的設(shè)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(yīng)用中進行一些配置。畢竟電腦無法知曉設(shè)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(jié)。設(shè)計師至少要從一套預(yù)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(jié)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(wǎng)頁界面來利用 ECAD 查看電路走線的新設(shè)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(jīng)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(shè)備和電線等圖表元素的精確制圖規(guī)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(chuàng)建供全團隊使用的配置，根據(jù)整個團隊的經(jīng)驗水平或技術(shù)需求來優(yōu)化這些配置。
工具的配置極為關(guān)鍵，因為這會影響用戶和應(yīng)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(diào)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(jié)。
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(tǒng)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(jié)。許多日常工作只需要一個能夠直觀地查看特定細節(jié)的工具，例如圖3中的電路走線。該圖標(biāo)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(huán)節(jié)，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(jié)果，搜索字符串越長，匹配結(jié)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(shè)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(dǎo)體和保險絲標(biāo)出一個指定設(shè)備的所有接地路徑。
隨著移動設(shè)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(yīng)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(yīng)用的車輛之間自由移動，甚至從一個服務(wù)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。
圖表的構(gòu)造與分割
迫切需要圖表自動化的復(fù)雜的大型開發(fā)項目會采用多頁圖表集。這可能需要根據(jù)規(guī)律或功能、或者按照機構(gòu)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(yīng)該包含的元素。元素可能很多，分布也很復(fù)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(shè)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(chuàng)造單獨的線束圖表。此外，設(shè)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(shù)據(jù)，從而在圖表上顯示出每個元素，以及與其最密切相連的設(shè)備。
遵守制圖標(biāo)準(zhǔn)
汽車制圖標(biāo)準(zhǔn)確保企業(yè)內(nèi)外部的不同設(shè)計師和制造技術(shù)員都能以相同的方式解讀圖表。至少用戶應(yīng)能指定各類元素的顏色和線條風(fēng)格。而從最專業(yè)的角度，用戶應(yīng)能根據(jù)各類元素的屬性及相互間的關(guān)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(qū)分開來。
此外，按照標(biāo)準(zhǔn)，對于出現(xiàn)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(biāo)。確定哪種“情況”適用的規(guī)則可能很簡單；例如確定某個屬性是否有固定的值。這些規(guī)則還可能涉及與元素相關(guān)的復(fù)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(huán)節(jié)甚至是手動圖表編輯過程中自動應(yīng)用于相關(guān)元素。
遵守布局規(guī)范
通常，企業(yè)必須針對布局和其它制圖慣例制定內(nèi)部規(guī)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(nèi)容。另一個常見規(guī)范是將連接最多的設(shè)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(guān)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(yán)格的制圖規(guī)范來確定這些電線在圖表上如何放置和交叉參考。
表達設(shè)計意圖和美學(xué)
從根本上說，圖表必須能夠表達設(shè)計意圖，并且在一定程度上讓人賞心悅目。有時一些美學(xué)細節(jié)無法自動操作——并非每個細節(jié)都能以一致的方式向電腦“解釋”。在這種情況下，必須手動調(diào)整生成的圖表。之后，圖表生成工具在電氣系統(tǒng)內(nèi)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(diào)整。
主觀變量（尤其是與美學(xué)和設(shè)計意圖相關(guān)的變量）的處理仍然是圖表生成技術(shù)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(shù)相似。近年來，這些領(lǐng)域都取得了巨大的進步，但依然任重而道遠。領(lǐng)先的電子設(shè)計自動化創(chuàng)新企業(yè)正不斷改進用戶與圖表生成工具之間的這種關(guān)鍵互動。
結(jié)論
如今，自動圖表生成正在改變 ECAD 在汽車設(shè)計應(yīng)用中的作用。重要的是，它可以減少繁忙的設(shè)計師必須完成的制圖量。此外還能管理新設(shè)計所有相關(guān)文件的同步和傳播，從而大大提高開發(fā)階段（從最開始的設(shè)計理念到制造再到現(xiàn)場服務(wù)）的生產(chǎn)效率。自動化可確保必要的一致性和標(biāo)準(zhǔn)化，同時允許進行專門的定制。當(dāng)今的汽車圖表生成工具能夠比以往更有效地發(fā)揮這些能力并將帶來現(xiàn)代化的電氣設(shè)計。
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