电气图样标准化自动审查软件开发及应用

张春玲

（北京电子工程总体研究所，北京，100854）

文 摘：使用传统的人工设计、人工审查的方式进行标准的实施和标准化审查存在着诸多缺陷和不足，无法满足数字化、智能化、网络化智能制造工业发展需求。本文提出基于ECIM（电气电缆智能制造平台）在电气电缆设计过程中实施标准化、自动化审查。

在航天产品研制中，电气系统在原理设计、接线设计、外形设计和工艺设计等阶段会产生大量的设计图样。以电缆为例，电缆承载着结构与电气特性，是繁杂的机电产品，研制中需要电气、结构、工艺、制造、检测、试验等各个部门的协同配合，涉及到多个标准文件的落实与实施。标准化审查由标准化管理部门或机构组织有关专家或专业技术人员，依据有关标准、规范、文件的标准化要求，对各类新产品、新技术、新工艺相关文件进行的审查。

电气图样标准化审查的内容繁多，需要占据较多的人力资源和时间。在标准化管理的发展过程中，行业内在标准化审查的方式方法上不断做着改进和优化。经过文献查阅，在使用计算机辅助标准化审查方面，国内部分业内领头企业已经取得了一定的研究成果，但多是基于传统设计模式下的标审方法，对于数字化电气设计的自动标审研究还比较少见。

1 电气图样标准化审查的困难与机遇

1.1 电气图样标准化审查的困难

随着武器装备系统集成化和一体化设计程度的不断提高，电缆所传输的信息交互关系越来越复杂，对电缆的设计、生产和装配要求越来越高，电缆的设计质量要求也提升到一个新高度，要求“一次设计到位，实现精益设计”。由于电气接口各部件之间具有相关的逻辑信号关系，可谓“牵一发而动全身”。电气设计图样的准确性和标准化落实程度是电气设计质量的最终体现。

以往使用AutoCAD、Protel等软件进行电气设计时，主要采用人工设计、人工审查的方式进行标准化的实施和审查。这种传统模式对人的依赖性较强，存在一定的不足之处。

第一，在标准化审查过程中，主要依赖于设计人员对标准化的重视程度和理解深度，可能导致在标准化审查过程中多次反复，造成大量重复工作。

第二，随着航天项目数量的大幅增加以及技术难度的增大，武器装备研制中产生的电气设计图样数量和复杂程度也大幅提升，造成标准化审查人员工作量和难度大幅增加。

1.2 电气图样标准化自动审查的机遇和条件

ECIM（ElectricCableIntelligentManufacturePlatform，电气电缆智能制造平台）针对电缆传统研制流程中的痛点，打破专业间、部门间的壁垒，采用信息化、数字化设计手段应用智能制造相关技术，突破复杂拓扑结构电缆三维协同设计、三维下厂制造等多项关键技术，实现基于唯一模型数据源的数字化管控体系，解决了以往电缆设计效率低、准确率低、结构布局干涉、长度不合理等问题，大幅提升电缆研制质量和效率，降低了研制成本，缩短了研制周期。

随着航天工业现代化的发展需求，ECMI平台的应用前景越来越广泛，采用数字化设计手段开展复杂产品机电协同设计成为一种趋势，也为标准化自动审查的实施提供了一个嵌入式平台。

2 电气图样标准化自动审查软件概述

2.1 电气图样标准化自动审查软件应用范围

电气图样标准化审查内容覆盖图样上所有的电气要素和图形描述要素，这是标准化审查工作量大的主要原因。根据图样类型不同，其标准化审查工作以各项电气专业国家标准为依据，实现对数据库及图样的审查。自动标准化审查应用范围见表1。

表1 电气图样标准化自动审查软件应用范围

2.2 电气图样标准化自动审查软件开发

ECIM立足电缆电气设计、结构设计、工艺设计全过程，建立了完整的电气设计数据库，包括电缆连接器数据库、电气符号标准化数据库、电气设计格式标准化模板数据库、导线辅助材料数据库等；同时还具备电气绘图规则、标准化规则自动检查功能，实现复杂拓扑结构电缆图样关联性设计、报表“一键”自动输出、三维协同自动布线设计、工艺文件自动生成功能。这些功能为电气图样标准化自动审查奠定了基础，实现了基础数据的标准化准备。在此基础上开发标准化自动审查软件，达到了3个层面目标。

首先，电气图样标准化自动审查软件在集成电气电缆智能制造平台使用，采用基于唯一数据源的电气自动化设计、电气、结构与工艺的三维协同设计技术，可以实现二维及三维数据库、电气图样图框、图元的合规性自动化审查工作。

第二，通过将标准、规范等标准化要求转化为具体的标准化自动审查规则，在执行标准化自动审查时利用这些规则对图样进行审查，并形成完整的问题项审查结果清单，便于设计人员对照修改。

第三，通过与PDM（产品数据管理）系统对接，在图样签审前自动强制执行标准化审查工作，将图样标准审查与图样发布流程整合在一起，进一步提高了工作效率，降低图样标准化审查错漏的风险。

2.3 电气图样标准化自动审查软件特点

电气图样标准化自动审查软件是一个独立的模块，与ECIM电气设计工具集成运行，获取图样、检查图样，并输出图样检查结果。具体特点如下。

a）对数据库信息进行审查并出示审查结果，数据库经过修正、共享、保证设计基础信息的正确且符合标准化要求。

b）根据电气图样特点建立专业检查规则，对图样和线表图样上的所有元素，包括电气专业的各种符号、图元、属性、表格的格式以及内容的合规性进行检查。

c）对图样上的图元绘制方法进行审查，同时还对电缆原理和工艺流程进行审查。通过对电气设计/生产原理的检查，从标准化角度对电气设计进行深入检查，并提出合理化建议。

d）在同一套标审软件中对原理设计图样和工艺设计图样进行完整标审，统一工作环境，同时也扩大了软件的适用范围。

e）针对发现问题的严重程度，建立错误和警告两种问题分类，并梳理了可能出现这两类问题的原因，以及对应的解决方案。

f）对一个项目中的多张图样批量执行标审，并输出完整的问题报告。

g）实现与PDM系统的整合，在图样提交签署流程前执行图样自动标审，及时修改和调整，避免签署流程反复。

3 电气图样标准化自动审查软件的应用

电气图样标准化自动审查软件在企业标准化工作中的应用不仅仅体现在减少标准化审查人员的工作量，更重要的是通过将标准化审查工作嵌入到设计工作中，实现设计质量和设计效率的提升。电气图样标准化自动审查软件从几个层次为企业带来效益。

3.1 有效缩短产品研制周期

标准化自动审查软件嵌入ECIM平台中使用，实现了电缆的电气、结构基于统一标准化模型数据库的协同设计，实现不同专业间高速信息转换，将电缆设计效率提高5倍以上；通过逻辑关联信号数字化设计功能和标准化自动审查功能，仅需较少的图样内容校核即可确保源设计文件的正确性，实现设计准确率达到100%，进一步缩短了图样下厂的周期。数字化精益设计省了很多模装阶段产品的投产时间，大大缩短了产品的研制周期。

3.2 有效降低产品研制成本

标准化自动审查软件嵌入ECIM平台使用，通过电缆三维设计，提升了电缆设计质量，省去了电缆模装样件的投产，电缆研制资金成本降低20%～30%。电气设计师在使用ECIM平台进行电缆设计过程中，可手动调用标准化自动审查软件，将大量的沟通、修改工作消化在设计师绘制图样的过程中，提高设计师图样输出的质量。通过与PDM系统融合，在电气设计图样签署前强制执行标准化审查，并输出标准化审查结果，提醒设计人员修改到位直至通过标准化审查，避免了标准化人员因个人原因造成的审查工作遗漏，大大减少标准化工作人员的工作量，有效降低产品研制过程中人力、物力投入的成本。

3.3 有效建立智能制造链的密切联系，增加贸易机会

电气图样标准化自动审查软件依托的ECIM平台以计算机互联网为载体，建立了统一的产品设计、工艺设计以及生产制造标准化环境。处于产品制造链中的设计方、工艺方、制造方、装配方如果进入具有自动化标准化审查功能的ECIM平台，能够获得大量符合标准化要求的数据信息，并在产品设计、工艺设计以及产品制造过程中遵循统一的标准化要求，可有效增加各个环节沟通交流的流畅度，有利于输出高质量的文件和产品。处于产品制造链下游的配套协作厂家可因此更容易获得贸易机会，企业之间易于达成和谐的合作关系，实现共赢、多赢的良好局面。

3.4 有利于行业内数据信息的共享

在ECIM平台运行过程中，通过长期使用标准化自动审查软件，将会积累大量的符合标准化要求的数据资源，包括电气设计相关的元件、材料、辅材等。这些数据资源是行业内通用资源，经过标准化审查后，可以在行业内实现信息共享。由于数据库是基于计算机互联网传输的，可以规避时间和空间的限制，实现大容量、高速信息交换和更新。行业内企业加入平台即可通过同一服务器对数据库信息进行采集和使用，还可以根据个性化需求对信息进行补充。

3.5 有利于行业技术水平的整体提升

数字化自动设计工具的开发和应用是中国航天电气领域的技术革命，是实现智能制造的基础。随着电气设计手段的优化，设计师用于设计实现的过程更为简便快捷，节省出来的时间即可投入创新工作。随着标准化自动审查软件循序渐进的嵌入使用和推广应用，将有利于提高整个行业的标准实施水平，提升行业设计人员的标准化意识，促进行业技术水平的整体提升。

4 基于ECIM平台的电气图样标准化自动审查软件推广价值

嵌入标准化自动审查软件的ECIM平台具有广泛的推广价值。首先，在航天工程领域，能够用于含电气产品的装备研制生产。目前，该平台已在业内一定范围得到推广，并逐步扩大影响范围。其次，该平台还可以在军用或民用领域大型产品设计与制造企业推广使用，如车辆、船舶、高铁、飞机等产品设计、研制企业，实现企业经济效益的提升。第三，该平台也可在IT、通讯等小型企业推广使用，提高电气与结构的协同设计能力，提升产品质量和顾客满意度。

标准化自动审查软件嵌入ECIM平台进一步缩短了研制周期，降低了研制成本，提高了电缆及其他电气产品的设计效率和设计质量，推动了航天电子产品数字化设计、标准化设计的发展，具有广阔的推广和应用价值，在电气产品智能制造领域率先迈开一步，为中国航天以及其他行业电气产品智能制造奠定了技术基础。