EWIS线束敷设路径自动规划分析

于 涛

（航空工业西安飞机工业（集团）有限责任公司，西安 710089）

在飞机线束EWIS设计中，线束综合是线束设计中的关键内容。线束综合程度越高，越有助于敷设安装与生产，可为后续维护升级提供更多便利。线束作为全机整体系统与成品协调的神经网络，在各个区域均有所设计，其敷设质量对飞行系统功能、安全与改造升级具有重要影响。因此，技术人员应借助网络技术对象线束最短和最佳敷设路径进行探索，并对线束装配顺序规划模块进行开发和利用。

1 线束敷设最短路径自动规划

1.1 算法思路

利用数组D记录每对顶点距离，再按照顺序浏览各个节点，并在此基础上识别各个对定点Dij的数值，确定是否经过本节点，使节点间的距离达到最小值。在算法实现方面，起初单纯允许经过1号节点后中转，再允许1号和2号逐渐向下扩展，直至允许1到n节点中转，使任意两个节点间的最短距离不断更新。先创建邻接矩阵ArrEE的节点数值，将NetWork中的全部节点导出后，利用代码自动获取节点数量。然后对单纯允许经过1号和2号节点状态下的任意两个节点间最短距离求解，使i到j号节点均只能经过前1号点为最短路径。此时，将2号节点加入其中，与先前最短距离对比[1]。

1.2 创建通道资源

首先，设计者应制作出全机在整体环境模型中可敷设线束通道空间资源，在CATIA中层创建点、线几何图形集，由此获取的通道资源与DMU实际敷设环境需求相符合。为避免敷设路径相互交叉，主通路区域模只需开辟一条通路即可。设备之间可敷设的通道可利用1根线段替代。需要注意，在创建点、线几何图形时，应事先将点和线相连，以免在最短路径规划中使规划模块认为该线路无法连通而产生误差。在可敷设通道资源创建后，几何图形集创建完毕，通过CATIA二次开发批量导出的方式，绘制全机通道几何图形，包括点与线关系表。最短路径规划是在该表基础上计算而成的，但全机敷设线束资源并非固定不变，属于不断优化创新的过程。为便于全机可敷设资源的增减，可在自动规划模块中增设可灵活控制导出点线关系的功能，以随时掌握通道变化情况。

1.3 线路规划与显示

实际操作中，在界面的目标点下方利用“/”将所需规划的全部目标点隔离开，便可在某根线束中围绕核心设备规划敷设路径。利用切换功能分析起始点与不同目标点间的最短距离，并将其存储到文件中，可为后续修改和查看提供便利。此外，界面可将全部设备节点间的最短路径显示在NetWork中。在设计分工明确的情况下，功能分配更合理。不同部门间的信息共享对设计质量产生的影响更大，因此如何快速精准地在各部门间传递信息受到了广泛关注。在本文研究系统中，设计者规划线束最佳路径后，可将线束最短路径的字符串通过表格的方式记录到NetWork，以供设计者查看线路敷设路径。此外，系统还可采用敷设路径的方式抽取Part文件，再将其转移给设计者。实际工作中，设计者打开Part文件后，可采取两种方式分析信息传输速度与准确性[2]。设备A到B的最短敷设路径如图1所示。

2 线束敷设路径规划模块开发与应用

2.1 软件开发

以往线束敷设仿真系统由MFC、WTK以及Pro/E这3项内容构成，其中Pro/E的作用在于完成机电产品中零部件的设计，在Pro/ToolKit中提取装配体的信息，并将信息传入MFC文档类中，将WTK程序代码集成到MFC视图类中。线束集成和敷设规划与大量信息相关，因此应对数据库信息进行查询、处理与存储。Matlab软件具有较强的可视性与数值计算功能，只需少量函数便可显示出数据图形。因此，本文研究中的线路敷设路径模块开发将数据库、Matlab引入其中，由此丰富功能，使界面更加友好。

图1 设备A与B间的最短路径

2.2 关键技术

在数据提取方面，MFC程序的数据提取流程包括以下3个方面。一是将系统中的文件传入AtdAfx.h，对ADO库文件进行引入和初始化。二是在MFC窗口中明确与之相连的变量m_pConnection与变量m_pRecordset。三是在MFC对话框中加入一个控件，属性为Style设置。在数据处理方面，将MFC应用程序中遗传算法获取的最佳路径记录到数据库中。首先，创建BOM数据库，表格命名为sequence，主要记录敷设路径的顺序与相应线束。其次，因数据库中数据类型与MFC不同，需要先转变数据类型，采用delete语句删除原本表格中的数据，保障表格实时更新，再采用SQL中的insert语句将转变后的数据插入表中。最后，启动程序，将最佳敷设路径与相应线束以数据库形式展示出来[3]。

2.3 实例应用

在虚拟环境下，线束规划研究对飞行安全、飞行系统功能以及安全与改造升级具有重要影响。在线束虚拟装配系统中进行实例演示，主要分为虚拟环境中的线束设计和线束装配顺序规划两项内容。

2.3.1 线束设计

以电气柜线束设计为例，通过建模信息转换和虚拟敷设系统设计虚拟样机，在系统内部完成线束路径规划和几何建模等工作。在该台面上进行路径敷设，利用鼠标操作，从多个视角观察路径敷设情况。在模型导入方面，通过程序展示CAD环境中刚性部件的拓扑信息，并融入敷设系统。此外，在虚拟系统中对内部线束路径进行规划和建模。

2.3.2 线束路径绘画

路径规划应确保线束不会发生干涉与碰撞，并与相邻对象间保留一定的缝隙，同时要符合最小弯曲半径的要求，关键在于线束精确几何建模。在虚拟样机中，先获得连接关系表并计算两点间最短距离对线束进行综合判断，判断其是否与敷设要求相符合，最后获得最优路径。线束路径绘画如图2所示。

图2 线束路径绘画

2.3.3 路径规划实现

首先，程序开启后点击“查询”按键将MFC与数据库相连，再点击“读写”按键，使MFC读取数据库。其次，点击“生成敷设最短路径矩阵”菜单，便会显示出AUPM矩阵与初始规划顺序。再次，点击“遗传算法参数设置”菜单，显示遗传算法中几个关键参数设置界面。用户可根据需求进行参数调整。最后，点击“开始计算”的按键，系统会自动利用遗传算法进行计算，并显示出最佳敷设路径，并将所需信息录入到数据库。需要注意，输出信息文档由迭代期间每代平均适应度、最大适应度以及最佳装配顺序3项内容构成。结合算法中不同参数，需及时更新装配信息文档内的数据信息。为了更加清楚地展示遗传算法中的关键信息，可点击“查看结果”按键，将Matlab与数据库相连，利用MAC与Matlab进行编程。

3 结语

大量实践研究表明，多设备线束规划需要分批开展，难以直接将本线束所用设备投入某个线束敷设路径。因此，技术人员应创建供全机使用的资源通道，增加最短路径的迭代次数，探索出最合理的敷设路径。在最短路径规划中，所需计算时间较长，虽节点通道数量较多，但可自动剔除无用节点，为技术人员节约更多时间和精力投入，从而更快更准地获取EWIS线束敷设的最佳路径。