CHS线束设计软件功能简介及应用前景

杨国超 吴泽民 苟斌

摘要：本文针对传统汽车线束设计开发中存在的问题，介绍了CHS软件的主要功能模块以及基于CHS软件的线束设计开发流程。同时说明了基于CHS软件的线束设计方法在汽车领域的重要意义。

关键词：CHS;线束;设计流程

1 引言

线束为汽车的神经网络系统，是汽车系统组成中重要且不可或缺的部分。目前国内汽车线束设计主要应用AutoCAD、ProE、uc和Catia等机械软件完成，主要存在以下问题：

（1）二维设计与三维设计脱节

使用以上软件进行线束设计，各系统的电气属性关联，与三维软件的设计不能有效结合，无法通过接口将接线图中的信息传至三维环境中进行自动布线，无法生成与真实线束几何尺寸相同的实体，无法协调电缆和线束通道，达到合理的总体布置效果。

（2）设计与仿真脱节

机械的软件（如AutoCAD）与系统仿真软件没有数据接口，完成的设计没有电气属性，无法进行仿真分析，造成设计流程中仿真分析与设计脱节，电气系统性能验证只能通过实验室物理验证、试飞验证和外场考核验证三种方式来完成，造成人力、物力和经费的巨大浪费。

（3）自动化程度不高，效率低下

机械软件（如AutoCAD）没有计算、统计和数据关联功能，不能自动进行电气规则、机械属性匹配等检查，无法自动生成相关图样的明细表、导线表，设计员统计、协调的工作量很大而且容易出错，以致工作需要重复多次，效率低下;

（4）缺乏统一的数据管理

纯机械软件没有数据库的概念，与PDM的数据交联也仅限于设计图样的保存，而不涉及电气属性，没有电气元器件库、电气标准件库、电气器材库、设计特征库等内容。车型配置丰富或设计更改时，由于缺乏有效的数据管理，往往出现设计或更改遗漏，导致数据不一致等问题，不能保证设计或更改的完备性。

针对以上问题，国内外各个汽车厂商陆续采用专用化的线束设计软件进行线束设计，提高线束的设计水平。Mentor Grahpics公司的CHS（Capital Harness System）软件作为设计平台拥有先进的设计方案及合理人性化的设计流程，非常适合汽车线束设计工作。

2 CHS特征及应用情况

CHS（Capifal Harness System）线束设计软件涵盖了电气原理到线束工程化设计，直至最后生产制造的整个流程。CHS为整个设计流程提供了请打的数据管理功能，接线图设计数据域线束图同步，自动生成线束图的接线表，设计数据高度重复，避免了传统设计过程中的大量重复操作和人工操作，减轻设计人员的工作量，提高设计效率和准确性。其与线束三维布置设计通信，实现机械和电气一体化设计。

CHS线束设计软件特点如下：

基于以数据为中心（data-centric）的思想，支持广泛使用的Oracle数据库，整个流程中所有的数据实施统一管理，可以被各个阶段的设计软件访问;

先进的线束设计理念如复合设计（设计派生、选项）、模块化没计等;

支持全面的数据管理，提供数据、项目、器件库、用户等管理功能;

支持功能强大的仿真和分析;

支持与主流MCAD、PDM软件的连;

Mentor公司的CHS软件在国内外汽车领域有广泛的用户群。欧洲、美国和日本（一部分）的主流汽车厂商和线束厂商全部采用CHS的设计软件做线束设计，包括标致雪铁龙、福特、马自达、捷豹、现代汽车、沃尔沃、路虎、AFL、Delphi、Lear、Yazaki、Sumitomo等。国为汽车设计厂商使用CHS软件主要包括：长春一汽轿车股份有限公司、长春一汽设计研究院;奇瑞汽车、东风标致雪铁龙、长安汽车，Lear中国线束厂、Delphi中国线束厂等。

3 CHS模块介绍

CHS主要包括基础管理模块（数据库管理）和设计工具模块。其中基础管理模块包括Capital Project、 Capital Symhol、 Capital Lihrary、 Capital User，設计工具模块包括Capital Logic、Capilal HarnessXC、 CHS CATIA V5 Bridge和Capital Report。

3.1 Capital Project（项目管理）

Capital Project是CHS的项目管理工具，主要用来设定项目的各种参数和管理设计，比如图纸参数设定、发布等级设定、设计规则设定、命名规则设定，对象名称属性设定、图纸变更策略、共享对象设定和图纸版本管理。

3.2 Capital Symbol（符号库管理）

Capnal Symhol是原理图和线束图的图形符号的建库工具，在Capital Symhol中可以建立不同类型的符号，定义电气管脚号和外形，建立完成后可供原理图、接线图和线束图调用。

3.3 Capital Library（库管理）

Capital Lihrary是Part Numher建立工具，用来创建电气设计中所用到的所有器件的PartNumher，并且该软件为不同类型器件（Connector/wire/splice/clip/tube等）事先分类，并日.拥有不同类型的特性描述，比如连接器可定义孔位数、所用端子、适用导线、匹配插座（插头）等，导线可定义线色、材料、规格、CSA等。

3.4 Capital User（用户管理）

Capital LTser是CHS的用户管理工具，CHS软件的登陆是需要用户名和密码的，每个设计师和管理者都拥有自己的帐户和密码，并且有自己所属的域和所具有的权限，Capital User就是用来建立和管理这些帐户。

3.5 Capital Logic（原理，接线图设计）

Capital Logic是一个易学易用的基于电气特性的专业原理图/接线图设计工具，设计中的任何电气对象（导线、连接器、设备）都是可以被软件识别的，能够对所有电气对象指定Pan Numher，支持高级自动命名功能。

树状目录结构，浏览查询方便，可直接调用CapiIal Symhol中建立的符号库进行绘图，可用快捷键对设计内对象进行快速定位和缩放，支持鼠标缩放、平移，笔划命令，操作简单、快捷。

3.6 Capital HarnessXC（线束图设计）

Capital HarnessXC是一个功能完善的线束设计工具，能够从接线图获取连接器管脚互连信息和导线信息，能够从CATIA获取三维线束的拓扑和分支长度信息，以及Clip、Tube、Tape等信息。在Capnal HarnessXC也可以编辑和定义所有的线束细节，比如改变分支长度、改变保护方式、改变导线连接关系等等。Capital HarnessXC中还可以对连接器自动选择所用Terminal和Seal，自动计算所有导线的长度。所有生产用报告文档可在CapitalReport中生成。图纸可输出成PDF格式或者dxf格式。

3.7 CHS CATIA V5 Bridge（与CATIA接口）

CHS CATIA V5 Bridge可实现CHS与Catia之间的数据交互。该接口又分成两部分，第一个部分是接线图与CATIA的接口，能够将接线图的导线连接关系导人CATIA，将连接器进行链接后布线，得到真实的导线信息后返回接线图。对于交互式流程来说，更重要的是第二部分接口，能够将CATIA的三维模型，导入到Capilal HarnessXC中，包括导线、连接器、线束包扎、Clip、Grommet等。

3.8 Capital Report（报告生成器）

Capital Report是用来输出各种文档报告的工具，可以从不同项日的接线图、线束图等图纸中按照各种属性查询提取所需要的信息。并且提供“where used”查询功能，即可以查询到某器件在哪些图纸上用到，具有信息跟踪能力。文档可输出成pdf、csv （excel）、html、xml等格式。

4 CHS线束设计基本流程步骤

CHS软件的设计流程为交互式的设计流程，主要包括数据库建立、接线图和梳理物料表，其中三维数据接口缩短二维图纸的设计时间，CHS提高了线束图纸的一致性和可靠性，主要设计流程如下：

4.1项目创建

在开始系统功能型设计时，需要先创建一个项目，可进行设计规则制订和版本管理。使用CHS的Capital Project模块，具体管理的内容如下：

管理版本状态

设计规则制订

优先选择规则一包括设计规则检查（ DRc）、图形符号及文字的字形、线形选定

预设命名一设置图中器件属性名称

列表（ build list）一可以将一系列设计按照不同版本状态组合在一起

共享对象一管理不同设计图中共用的连接器、设备及互联的导线。

设计管理一对Project目录下的所有设计进行编辑管理。

4.2建库

在进行功能性设计之前，库的建设同样必不可少。其中包括Symhol和Lihrary两种库。

Symbol库是设计图中的图形符号库，由CHS的Capital Symbol完成。

Lihrary库是与设计图中器件、信号相关联的产品信息库，由CHS的Capital Library完成。

4.3原理设计和接线设计

原理和接线图设计由CHS软件的CapitalLogic模块完成。提供了标准的图形化电气设计环境，具有可扩展的电气设计规则检查，减少设计失误。

4.4 线束图设计

线束图设计使用Capital HarnessXC模块，绘制详细的电缆图。

4.5导出报告

在所有設计完成后，使用Capital Report模块导出相关的设计报告和各种物料清单、电线表。

5 CHS使用评估

5.1强大的数据管理功能

CHS软件的核心模块是Capital Managei，与之相连接的是Oracle数据库。所有的设计数据都通过Capital Manager与数据库相连。

CHS软件具有强大的数据管理功能，具体表现在以下方面：

传统设计中，对于电气设计图样的管理，只有三维设计的进入了VPM系统，二维图纸没有进行足够管理。与之相比，CHS可以很方便的进行设计图样的版本管理，生命周期管理，可以根据设计需要进行批架次有效性管理。可订制设计图纸的审签流程，可订制电气设计规则。可以将一系列设计按照不同版本状态组合在一起，成为一个设计列表，便于查询。若干设计人员可以对一个方案进行并行工作，完成电气图样设计，提高了工作效率。

对设计者角色、权限进行管理，使每个人的设计目的更明确，进行Capiral Logic设计的人，没有对标准库中的元件进行更改的权限。不会出现标准混乱的现象。

进行报告管理，可以很方便的查询设计中的任何一个元件或者电线的信息。可以进行报告的导入和导出，这使得对设计数据的统计更加方便，明细表、电线表、物料清单等自动生成，大大提高了设计效率。

Capital Lihrary所涵盖的信息非常全面，提供了对各种类型设备的信息选项。如每种单根电线的线号、外径、颜色、单位重量、客户订制颜色、供应商及用户标识甚至是进入连接器需要切割的长度（add on、knock off选项）都订制登记入库。另外，可改变成品的状态是新品、当前货架产晶还是已淘汰产晶，在进行功能性设计的时候，新品和已淘汰产品会自动提示引起设计者的注意。

5.2规范的设计流程

传统的设计流程中，二维设计图样与三维器件、线束安装图之间没有信號的传递，为了在CATIA V5三维环境中敷设电缆，必须使用软件自带的EFD功能模块，但该模块以表格的形式进行定义，对于复杂的系统定义，效率低、易出错，十分繁琐。

CHS软件与CATIA V5实现了无缝连接，在CATIA V5电气设计环境中嵌入了CHS的图标，

在CATIA V5中完成线束的敷设后，调入电线的接线信息，完成设备与逻辑关系之间的匹配，即可实现电线的自动敷设，并将分支长度等信息反馈到CHS当中，完成最后的电缆图和电线表，使设计的电缆长度更加准确，节省成本、减少了日后修改的工作量。

5.3软件应用特性

5.3.1提高设计准确性

CHS软件具有白查功能，所有的器件和电线符号标示均是唯一的，当输入一个重复的名称时会自动提示命名错误。DRC设计规则检查使得在功能图设计中，没有连接到设备端、冗余电线、设备命名不规范、共用管脚号冲突等不容易查出的错误全部显现出来，使得设计更加的准确，减少校对的工作量。

5.3.2提高设计效率

在功能图设计中，器件直接从svmbol库中调用，连线自动捕捉到设备上，能够自动走成规范线形。

设备和连线可作为一个整体进行拖曳，与AuroCad设计相比，非常容易的实现设备的移位和布局。

图中所有的器件信息都在左侧的工具栏内显示，与AutoCad设计相比，可以很方便的查询任何一个器件的位置并进行修改，大大缩短了搜索查找的时间，提高了工作的效率。

5 结束语

汽车电子电器系统日趋智能化复杂化，车辆的配置也日益丰富多样化，这就极大的提高了电气系统工程师（线束设计工程师）的工作量，同时对工程师的能力要求也越来越高。

汽车产品质量，与电气系统的设计和线束设计密切相关。当前一般的电气设计流程和方法：冗余繁杂的工程师手工工作、缺乏监控的数据迁移、缺乏追踪的版本变更、缺乏仿真验证手段、与三维设计与工程制造缺乏接口等问题，成了制约线束设计和产品研发的一个瓶颈。

CHS软件具有良好的交互界面、结构化的数据管理、规则的功能核查和先进的设计流程，减少了工作中的错误率，提高了工作效率，缩短了开发周期，同时提高了设计质量。

在汽车设计开发过程中，应用CHS软件（或同类设计软件）将会是汽车线束设计的主要趋势。