Viele Experten sind jeden Tag mit dem mühsamen und komplexen Prozess der Konstruktion elektrischer Systeme konfrontiert, der zum gegebenen Zeitpunkt viel Zeit, Mühe und Geld erfordert. Dies liegt an der Tatsache, dass die Verwendung von unterschiedlichem CAD den Entwicklungsprozess und die Qualität der Produkte negativ beeinflusst. Viele Unternehmen entwerfen und verkaufen immer noch Produkte, die nicht den modernen digitalen Standards entsprechen. In diesem Artikel werden wir darüber sprechen, wie Sie Entwicklung, Engineering, Konstruktion und Produktion in einer einzigen digitalen Umgebung kombinieren können.
Gegenwärtig verwenden die meisten Unternehmen ein typisches Verfahren zum Entwerfen elektrischer Schaltkreise, das aus drei Stufen besteht:
- Entwicklung des Systems;
- Dreidimensionales Design;
- Kabelbaum für die Produktion vorbereiten.
Diese Prozesse werden in der Regel in verschiedenen Programmen durchgeführt, und eine ähnliche Verteilung des Projekts führt zu spürbaren Schwierigkeiten. Beispielsweise werden beim Entwurf elektrischer Schaltkreise am häufigsten spezielle Programme von Zuken, IGE-XAO und anderen verwendet. Wenn Sie mit einer dreidimensionalen Darstellung des elektrischen Systems arbeiten, können Programme wie CATIA V5 beteiligt sein. Und alles endet mit der Vorbereitung des Elektrokabels für den Produktionsprozess. In diesem Fall wird eine vielfältige Software verwendet, um die Aufgabe zu lösen.
Wie Sie sehen, nehmen all diese Schritte viel Zeit und finanzielle Kosten in Anspruch und garantieren kein wirklich qualitativ hochwertiges Endprodukt. Das Hauptproblem eines solchen typischen Prozesses ist das Fehlen einer vollständigen Integration, die Daten zwischen allen Entwurfsphasen überträgt.
Als nächstes werden wir den Prozess des End-to-End-Designs am Beispiel der schrittweisen Arbeit in allen drei Phasen erklären und zeigen.
Elektrisches Design
Das Entwerfen elektrischer Schaltkreise ist eine der wichtigsten Arbeitsschritte. Kommt darauf an: die Qualität des Produkts, der Zeitpunkt und die Kosten für die Auslegung des gesamten elektrischen Systems als Ganzes. Eines der Hauptdokumente der Projektdokumentation ist ein Schaltplan, der die Grundzusammensetzung elektrischer Geräte und die Beziehungen zwischen ihnen bestimmt. Basierend auf dem Schaltplan werden die folgenden Schaltkreise erstellt: Schaltplan, Schaltplan und alle technologischen Dokumentationen.
Im Modul "Design elektrischer Systeme" auf der 3DExperience-Plattform können Sie UGOs (grafische Symbole) für verschiedene elektrische Komponenten wie Geräte oder Geräte, Instrumentenanschlüsse, Kabelanschlüsse, verschiedene Arten von Drähten usw. erstellen oder bearbeiten. Für multidisziplinäre Geräte können Sie eine andere Anzeige von UGO erstellen.
Auf der Plattform können verschiedene Methoden zum Entwerfen elektrischer Systeme für verschiedene Geschäftsprozesse des Unternehmens implementiert werden. Als Beispiel wird die Erstellung elektrischer Schaltkreise beschrieben, beginnend mit dem Blockschaltbild und endend mit dem Schaltplan.
In diesem Fall besteht der Prozess zum Erstellen elektrischer Systeme aus den folgenden Schritten:
- Definition eines Strukturdiagramms;
- Definition des Konzepts;
- Definition des Schaltplans.
Es ist notwendig, eine bestimmte Struktur des Konstruktionsbaums zu beachten. Die hierarchische Struktur des Baums wird mithilfe der logischen Referenz erstellt. Die erste logische Komponente enthält Geräte oder Vorrichtungen, die zweite enthält Komponenten für ein Blockschaltbild, die dritte enthält Komponenten für einen Schaltplan und die vierte enthält Komponenten für einen Schaltplan.
Der erste Schritt beim Entwurf elektrischer Systeme besteht darin, das Strukturdiagramm zu bestimmen, das die Ausrüstung und die Beziehungen zwischen ihnen enthält. Alle diese Daten befinden sich in einer logischen Komponente namens "Blockdiagramm".
Zur Anzeige des Strukturdiagramms wird eine Zeichnung verwendet, die sich ebenfalls innerhalb dieser logischen Komponente befindet.
Der nächste Schritt besteht darin, ein Konzept zu erstellen. Dazu wird im Konstruktionsbaum eine logische Komponente mit dem Namen "Schematisches Diagramm" erstellt.
Zuerst zeigt das Diagramm die erforderlichen Geräte oder Geräte, und dann wird ihnen ein Geräteanschluss mit Kontakten hinzugefügt. Auf dem Gerät können nur die verwendeten Stifte des Instrumentensteckers angezeigt werden. Danach stellen wir eine kontaktlose Verbindung zwischen verschiedenen Arten von Geräten her. Die erstellte Verbindung enthält nur Informationen über das elektrische Signal.
Der nächste Schritt besteht darin, einen Schaltplan zu erstellen. Dazu wird im Konstruktionsbaum eine logische Komponente mit dem Namen „Verbindungsdiagramm“ erstellt. Zuerst zeigt das Diagramm Geräte oder Geräte, dann Instrumentenanschlüsse. Neben dem Schaltplan können im Anschlussplan nur verwendete Kontakte des Gerätesteckers angezeigt werden. Dann stecken wir Kabelstecker in die Schaltung. Wie bei Instrumentensteckern können auch bei Kabelsteckern nur verwendete Kontakte angezeigt werden. Dann stellen wir eine elektrische Verbindung zwischen Kabel und Instrumentensteckern her. Der letzte Schritt beim Erstellen eines Schaltplans besteht darin, der Schaltung Drähte hinzuzufügen.
Um die Qualität des Schaltungsdesigns sicherzustellen, gibt es spezielle Überprüfungswerkzeuge. Eines der Tools überprüft die Schaltung auf Integrität, wodurch die Verbindung von Geräten oder Ausrüstungen unter Verwendung von Drähten miteinander überprüft wird.
Es ist wichtig zu beachten, dass Sie auf der 3DExperience-Plattform alle elektrischen Schaltkreise erstellen können, von Strukturdiagrammen bis zu Schaltplänen, die Schaltkreise analysieren und Berichte erstellen können.
Datenübertragung von der Schaltung in den dreidimensionalen Raum
Nach der Entwicklung des Stromkreises gehen wir zur dreidimensionalen Entwurfsphase des elektrischen Systems über. Es umfasst die folgenden Schritte:
- Platzierung von Geräten oder Vorrichtungen im dreidimensionalen Raum (Datenübertragung von der Schaltung in 3D);
- Platzierung von Kabelsteckern (Datenübertragung von der Schaltung in 3D);
- Platzierung von Befestigungselementen für den Gurt (nur in 3D arbeiten);
- Erstellung einer dreidimensionalen Geometrie des Bündels (nur in 3D arbeiten);
- Kabelbaum (Datenübertragung vom Stromkreis in 3D).
Die Funktion Logisch zu Physikalisch wird verwendet, um Daten von der Schaltung zu sammeln und in den dreidimensionalen Raum zu übertragen. Diese Funktion analysiert den Stromkreis, sammelt automatisch die erforderlichen Informationen und stellt sie dem Konstrukteur in bequemer Form zur Verfügung. Im Dialogfeld werden die Daten nach Art der elektrischen Komponente (Geräte oder Geräte, Steckverbinder, Drähte usw.) gruppiert.
Die erste Stufe ist die Platzierung von Geräten oder Vorrichtungen im dreidimensionalen Raum. Führen Sie dazu die Funktion Logical tp Physical aus, starten Sie die Schaltungsanalyse und wählen Sie nur die Geräte aus, die in den dreidimensionalen Raum übertragen werden sollen. Damit nur Geräte übertragen werden können, müssen alle anderen Elemente des elektrischen Systems im Dialogfeld Verwaltung von logischer zu physischer Synchronisierung ausgewählt, der Wert Abgelehnt in der Spalte Status festgelegt und auf die Schaltfläche Synchronisieren geklickt werden.
Nachdem das Gerät dem dreidimensionalen Raum hinzugefügt wurde, muss es an den richtigen Stellen platziert werden.
Der nächste Schritt ist das Hinzufügen von Kabelverbindern zum dreidimensionalen Raum. Hierfür wird auch die Funktion Logisch zu Physikalisch verwendet. Sie analysiert auch die gesamte Schaltung im Dialogfeld in der Spalte Änderung gegenüber den Geräten mit der Bezeichnung „Unverändert“ und gegenüber den Kabelverbindern und Drähten mit der Bezeichnung „Neu“.
Wählen Sie im Dialogfeld alle Drähte aus und geben Sie den Status "Ablehnen" an.
Nach der Synchronisation werden alle Kabelstecker automatisch an den erforderlichen Geräten angebracht. Dieses Verhalten wird erreicht, indem auf dem UGO die gleichen Namen und die dreidimensionale Darstellung der elektrischen Komponente angegeben und die erforderlichen Informationen von der Schaltung übertragen werden.
Das Erstellen einer dreidimensionalen Geometrie des Kabels ist auf zwei Arten möglich:
- Die erste Möglichkeit besteht darin, die tragenden Elemente zu platzieren und dann eine dreidimensionale Geometrie des Bündels zu erstellen.
- Die zweite Methode ist die vorläufige Erstellung einer dreidimensionalen Geometrie des Bündels, die Bestimmung der optimalen Position der Stützelemente und das anschließende Durchführen des elektrischen Bündels durch die beabstandeten Stützelemente.
- Die dritte Methode ist eine Kombination der ersten beiden Methoden.
Um einen elektrischen Kabelbaum zu erstellen, wählen wir zuerst den Kabelstecker oder die Steckerabdeckung aus, dann alle erforderlichen Stützelemente, und mit dem letzten Element müssen wir den Kabelstecker oder dessen Abdeckung auswählen. Wenn Sie einen elektrischen Kabelbaum erstellen, können Sie einen Zweig erstellen, der am Kabelbaum beginnt, durch die erforderlichen Stützelemente verläuft und am Kabelstecker oder am Gehäuse endet.
Wenn Sie den elektrischen Kabelbaum auf die zweite Weise erstellen, müssen Sie den Kabelstecker oder sein Gehäuse auswählen. Dann geben wir ungefähr die Punkte an, durch die der elektrische Kabelbaum verlaufen soll, und der letzte wählt den Kabelstecker aus. Als nächstes platzieren wir alle Stützelemente für diesen Gurt und eine spezielle Funktion ermöglicht es Ihnen, die Geometrie des Gurtes automatisch durch diese Stützelemente zu führen.
Beim Verbinden von Geräten mit einem Kabelstecker, beim Erstellen eines Kabelbaums mit Kabelverbindern und Stützelementen werden elektrische und geometrische Beziehungen zwischen allen Objekten hergestellt. Die Bewegung eines Elements des elektrischen Systems im Raum führt zu einer geometrischen Rekonstruktion des gesamten Systems.
Und der letzte Schritt ist die Übertragung von Drahtinformationen von der Schaltung nach 3D. Die Funktion Logisch zu Physikalisch wird ebenfalls verwendet, um diesen Vorgang auszuführen. Nach der Analyse der Schaltung wird in einem Dialogfeld angezeigt, dass die Geräte oder Geräte, Kabelstecker bereits in der Schaltung platziert sind und noch kein Kabel vorhanden ist. Beim Synchronisieren von Drähten aus einem Stromkreis werden die folgenden Informationen in 3D übertragen - von welchem Kontakt des Kabelsteckers der Draht herauskam und zu welchem Kontakt des Kabelsteckers er kam, sowie die Eigenschaften jedes Drahtes.
Nach der Synchronisation in 3D werden gerade Linien angezeigt, die zeigen, wohin und wohin die Drähte führen.
Beim Starten der Trace-Funktion geben wir die dreidimensionale Geometrie des Bündels an. Die Drähte werden unter Berücksichtigung der dreidimensionalen Geometrie des Bündels verlegt. Der Durchmesser des elektrischen Bündels wird in Abhängigkeit von der Anzahl der Drähte in jedem Segment des Bündels aktualisiert.
Wir schließen daraus, dass Ihnen bei der Entwicklung einer dreidimensionalen Darstellung des Gurtzeugs ein großes Arsenal an Werkzeugen und Funktionen zur Verfügung steht. Ein bequemer Prozess zur Aufteilung der Arbeitsbereiche des Projekts für die Umsetzung integrierter Arbeit, der nicht durch die Änderungen eines anderen Spezialisten verletzt wird.
Vorbereitung des elektrischen Kabelbaums für die Produktion
Wenn wir mit dem Entwurf des Stromkreises und der Erstellung der dreidimensionalen Geometrie fertig sind, fahren wir mit der nächsten Arbeitsstufe fort. Vorbereitung für die Produktion.
In dieser Entwurfsphase wird auf der Grundlage der dreidimensionalen Geometrie des elektrischen Kabelbaums eine flache Darstellung erstellt, die aus den folgenden Schritten besteht:
- Erstellen Sie eine Technologiebaugruppe
- Sweep-Parameter definieren
- Extraktion und Vervielfältigung der dreidimensionalen Geometrie des elektrischen Kabelbaums
- Den elektrischen Kabelbaum in einem Flugzeug ausklappen
- Sweep-Modifikation
- Ausgabe der Konstruktionsdokumentation
Vor dem Erstellen eines Scans des elektrischen Kabelbaums muss eine technologische Baugruppe erstellt und die Parameter des Scans festgelegt werden. Als Parameter wird eine Ebene festgelegt, die Fähigkeit, tragende Elemente zu übertragen und deren Ausrichtung auf der Scanebene.
Als nächstes müssen Sie die dreidimensionale Geometrie des elektrischen Kabelbaums von der Hauptbaugruppe zur technologischen Baugruppe extrahieren und duplizieren. Bei dieser Operation werden alle dem Bündel zugeordneten Elemente (Kabelverbinder, vorgefertigte Kabelverbinder, Anschlussabdeckungen, Schutzelemente des Bündels) ermittelt und an die Prozessbaugruppe übertragen.
Beim Extrahieren und Duplizieren wird automatisch eine Analyse gestartet, die den Techniker über Probleme beim Duplizieren aller Elemente des elektrischen Kabelbaums informiert. Wenn der Kreis vollständig grün gefärbt ist, wurden beim Duplizieren der Geometrie keine Probleme festgestellt.
Mit Werkzeugen modifizieren wir den Scan des elektrischen Kabelbaums so, dass er vollständig in einen bestimmten Bereich passt. Die folgenden Optionen stehen beim Ändern eines Sweeps zur Verfügung:
- Segmentrotation relativ zu einem Verzweigungspunkt;
- Biegen eines Bündelsegments an einem bestimmten Punkt und mit einem bestimmten Biegeradius;
- Parallele und senkrechte Anordnung eines Segments des Bündels relativ zu einem anderen.
Nun fahren wir mit der Veröffentlichung der Konstruktionsdokumentation fort. Basierend auf dem Scan des elektrischen Kabelbaums wird eine Zeichnung erstellt. Die Erstellung erfolgt vollautomatisch. Die Anordnung der Anmerkungen in der Zeichnung, die Erstellung einer Verbindungstabelle erfolgt automatisch.
Wenn das Gerät im Weltraum bewegt wurde, kann sich die Länge des Segments des Bündels vergrößern oder verkleinern, und alle diese Änderungen werden auch am Scan und an der Zeichnung vorgenommen.
Daher können wir feststellen, dass die Plattform alle erforderlichen Dateien und Arbeitsdokumente für die Erstellung des Produkts vorbereitet. Die Plattform bietet einen vollständigen automatischen Prozess zum Erstellen von Zeichnungen und Diagrammen, zum Überprüfen auf Fehler und zur Analyse der Funktionsfähigkeit der Schaltung. Beseitigt die geringsten Ungenauigkeiten und Fehler aufgrund des reibungslosen Übergangs von einer Stufe zur anderen.
Auf der 3DEXPERIENCE-Plattform von Dassault Systèmes wird ein End-to-End-Prozess zum Entwerfen elektrischer Systeme implementiert, von der Erstellung von Schaltkreisen bis zur Vorbereitung der Produktion aufgrund der digitalen Kontinuität von Informationen. Der gesamte Arbeitsablauf kann in Echtzeit angezeigt werden. Die Teilnehmer können Änderungen vornehmen, ohne die Arbeit eines anderen Spezialisten zu beeinträchtigen. Und das Hauptunterscheidungsmerkmal der Plattform ist die Integration.
Dieser Prozess ermöglicht es Ihnen, vom Beginn des Projekts bis zu seiner Fertigstellung in einem nahtlosen Modus zu arbeiten, und die Daten zwischen den Phasen werden automatisch synchronisiert.
Gepostet von Semyon Lyakh, Technischer Spezialist, Dassault Systèmes. semen.lyakh@3ds.com