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选择最佳的线束设计自动化工具
作者:Mentor Graphics
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上海2015年1月14日电 -- 电子设计自动化技术的领导厂商 Mentor Graphics 近日发布一份题为《选择最佳的线束设计自动化工具》的研究报告(作者:Paul Johnston)。全文内容如下。

人们想要按规定的规范和性能以及最优化成本大量生产日益复杂的组件,线束产品设计由此诞生。不论是乘用车、卡车、公共汽车、越野车或是飞机的原始设备制造商,还是这些原始设备制造商的线束供应商,一个世纪来的趋势就是电子电气化程度越来越高。过去约50年里,计算机系统和软件自动化已经成为工程和商务管理领域不可缺少的一部分。


车辆内电子电气化程度越来越高,车辆中铜制品的重量平均达到了40Kg

技术发展、商业推动力以及消费者需求共同促进了设计和生产线束方面的创新以及大部分工程规范的发展。设备上的技术发展涉及车辆、电子控制、传感器和驱动系统,这些使信号和电路的数量大大增加。客户对于设备质量的期望值已经提高,以及由于市场增长带来的消费者口味变化,消费者希望能够获得更多的新功能和舒适性。每家汽车厂商都选择一个不同的设计流程。有的选择直接监管生产,有的选择让原始设备制造商负责设计流程,有的选择外包。不论他们选择何种方式,线束的方式不尽相同,多年来始终存在差异。不论与线束制造商的合约关系是按图生产还是积极主动的设计协助专业服务,双方都必须密切合作。


车辆中电子成本的比例

选择“优秀的”工具套装?

选择线束设计工具并非一件小事。2006年,我开始研究 Mentor 收到的信息需求书(RFI)和询价(RFQ)文件。在这项私人研究中,我从数据中得出一些模式,这些模式表明,选择和评估一项自动化工具可以分解成几方面的需求,在本文中为四方面。

A 约四分之一坚持精确充分地对电子平台线束产品建模。这对用户十分重要,因为如果你在工程中不注意技术复杂性和差异性,你可能会不得不在工作完成后进行修正。但修正的唯一方式就是以迂回的方式进行修正,但这会让结果大打折扣。如果模型有缺陷,最终这些缺陷会降低整个系统的效率。同样地,如果工程变更过程或设计工作流无法容纳全部功能,那么软件就不合用。

B 另外四分之一需要能产生商业效益的软件套装。简单说来,人们需要以更低的成本产出更高效益,并消除浪费,最大化效率。

C 约四分之一要求,通过参考蓝图输出、制图、图表等计算机辅助设计工件来理解电气互连系统。这些通常都设有企业能够遵守的标准。

D 最后四分之一要求必备企业内部的互用性。下游,有时候是上游,也包括物料需求计划/企业资源计划、生产、模拟器、测试设备,即使不同地区和不同时区,设计流程的每一部分都是互连的。不同规模的企业已经发现,购买新工具之后,紧接着系统整合就是一项巨大的隐藏成本开支。


研究发现,这四个方面都与选择自动化系统有关

在这些需求中取得平衡至关重要。不平衡可能成为一个大问题。A和C对于用户企业而言是一种策略,但B和D从战略上而言更贴合企业的高层目标和计划。因此不同案子之间的重点有所差别 -- 医疗设备的按图生产线束供应商有着不同的需求,并且与卫星和导弹电气互连系统设计机构的表达方式有所不同。研究更多的询价文件可以从宏观上看到这样的趋势。

充分的产品和流程建模

参考产品和流程的总结性建模原则时,让我们分为两个方面来探讨,您怎样使用IT来建造设计产品和工作流的模型以及您开发的方式(从设计到实物生产)。

成品的建模以及对产品模型的改进。因为产品开发时并没有适宜、充分的细节考虑,因此具有一定的缺陷。对于在既定区域或设计某一阶段的细节水平,人们可能会有大量的讨论。我认为所有人都会赞同精确度最重要这一点,例如,如果一个电子部件的基本模拟模型有缺陷,FMEA 研究就会不可靠或无效。

能够按你想要的方式进行建模也很重要。如果您考虑一个新的工作方式,想要拓展或重新规划工作流,或因外界压力不得不这样做,能够拥有一个精确知道凯芙拉纤维混编织管、热熔和绝缘移位连接器之间区别的软件系统就会很有用。但如果这个软件有一定的限制,无法提供汽车厂商需要的所有功能,就会让人很失望,不得不让设计人员将工作流、合作步骤与协作以及发布安全能够符合软件的限制。这类问题必须重新进行描述,需要充分解释,人们可能会在评估时忽略这些问题,只有在低效率和需要折中方法变得更加明显时,才会引起用户的主意,导致用户的不满。

商业价值和投资回报

令人惊讶的是,当组织开始考虑为了系统互连工具的集成而提升自己的能力时,竟然往往会忽视通过拥有自动化软件来获利。参与评估供应商产品的IT专业人士知道他们需要的是什么,而电气工程师、线束设计师和布线专家也清楚达成目标所需的各项技术。然而,大约四分之一的自动化工具研究应该直指拥有软件的商业用例的核心。

如果一个软件应用程序看起来不错自然很好,但如果有令人印象深刻的特点,比如有些功能可以快速执行就更妙了。但是,除非经过一番研究后,这套新工具让你相信你的业务运作会更高效(效率提高和/或成本降低),否则这些特点或功能并没有太大意义。

企业理念 -- 需求的关键所在。选择电气互连设计系统的其它三个原则都要次于这个原则,它们回答了这个问题:“使用某个特定工具或工具套装可以顺利完成这项工作吗?”而这个原则是另一个问题的答案:“我能从中得到什么好处?”答案最好是清楚的、合理的并且有事实依据的。换一种方式来问就是:“为了拥有新软件来满足需求,你准备牺牲哪些其它资源或支出?”

有些动机是有积极意义的,例如扩大市场份额、扩张和打入不同市场的雄心壮志。你需要根据市场状况来降低成本,甚至进一步缩减工程人力资本预算。市场竞争也会激起你去创新和更新软件的欲望。

在分享预期投资回报率、经营目标,行政级别的举措以及与软件供应商共同打击竞争对手的策略计划的同时,也是对未来建立成功合作关系的一种信心。当然应该签订非公开协议,一开始保密些是明智之举。不告诉你未来的业务合作伙伴你想如何提高性能、效率和降低成本,就像在大街上问一个人如何去公园时,他们会说:“哪个公园?”你回答:“我不能告诉你,这是个人隐私。我只能说,那个公园里有一些树和一些儿童游乐设施,其它的我就不能说了。但是如果你指给我方向,让我到达这座城市里我说的这个公园,那么我将非常感激。”说完,你顶多会得到一个充满疑惑的笑容和同情。

下面是一些如何在陈述要求时明确指出商业价值的示例。

我们需要一些可以将我们目前的设计开发时间缩短一半的软件;

最多3天内报价给我们的客户,目前平均要10天;

我们将重组,因此图纸由工程师制作和发布,而不是 CAD 绘图部门远程提供;

平均每年在每个项目的质量问题和物料清单(BOM)错误上的支出达83.7万美元,去年造成两个项目未能按时交付;

我们不知道线束供应商的报价就其应该完成的工作而言是否公平。但我们知道必须控制不断上涨的成本,同时也相信在不影响生产的同时也能将单件成本降低10%。

许多人在做预算报告时都要制作一个商业论证、计算投资回报率和净现值等。采购项目在获得批准并被财务和采购部接纳之前要历经不同的程序,但商业用例必须足够强大。

CAD 输出

汽车电气平台工程领域的计算机辅助设计工件,如原理图、蓝图和设计图,是电气和布线工程师展开工作的绝对核心。它们以一个简明的方式来呈现设计,这样同行评审、团队审核以及最终的发布都可以在取得达成共识的基础上进行,同时使用固定的图形呈现标准。如果没有这些图形,电气工程师和他们的同事就不能对产品有一致的理解。电气 CAD 就是以图纸为基础并将其作为参考和观点沟通的主要来源。

厂商很少被要求能够改变或提高制图标准。几乎无一例外地只是要求与现有的图形外观一致。

我经常看到的一种典型要求是:图形用户界面(GUI)能够放大和缩小a)至图纸的特定部分;b)至特定装置;c)至导体区;d)至图纸模板/框架区....等等。最终用户最看重的是这方面的要求,不符合图纸外观要求通常是多年来已经熟悉某种特定工作方式的最终用户有所抱怨的原因。

如果没有以一种恰当的方式引入新的 CAD 功能,产品知识和对高度复杂系统的改变的管理可能会陷入混乱。这一点必须谨慎对待。下面是一些有代表性的要求和陈述方式示例:

文件格式必须是.pdf、.dwg或.svg;

定向不同页面的链接应参照图14A;

应用程序将自动把标题栏信息放到图纸上;

不用自定义,软件安装后即符合附录D所示的标准。

这些实例看起来乏味,但却可以分成多个需求子集。举第一个例子来说,哪个类型的 PDF?什么版本的.dwg 格式?在最后一个例子里,“无需定制”是否意味着用户不需要因为担心安全和配置控制问题而安装他们自己的 ECAD 软件客户端?或是指您会因为需要通过工具搜索绘图以进行绘图整理而担心背离常规流程,过去对您的内部IT团队为制定和维护自定义代码来实现绘图本地化而投入的维护管理费用并不满意。设计图格式要求的表达看似简单,但却可能有着潜在深层次的需求。

在评估新工具方面需要仔细规划。2-300项“制图工具必备”清单不仅需要时间编制,也需要一定的时间才可获得作为绘图标准管理人员的很多利益相关者的批准。最佳建议是单独考虑一些最高的要求,计划通过快速追踪的挑选评估流程对厂商的能力进行具体分析。

还需牢记的是,从一个系统转化到另一个系统是审核绘图需求的绝佳机会。在选择工具的同时,我建议您对 CAD 标准和输出要求进行检查,看是否存在有利的要求保留或放宽案例。企业可以借助哪些机会对标准进行统一?现在是时候仔细观察竞争对手在做什么?这也可能是您几年来第一次这样做。您能在部分设计审查流程中不需要图表复印件吗?调整工作方法是否能够节省成本和时间?这点值得好好研究。

扩展企业的互操作性

如同需求子集涉及业务需求和投资回报一样,第四部分所描述的要求与保持企业战略合作关系和企业运营密切相关。电气平台系统互连的产品定义和向制造部门的发布说明并不能独立于机械 CAD 信息系统而进行,产品生命周期数据基础架构(PLM和PDM系统)同样如此,甚至还需与销售(客户关系管理)、财务(报价追踪和设计变动管理控制)和企业资源规划相互配合。

如果更仔细地研究系统间互相依赖的关系,您会发现在运输和安装切线剥皮压接自动化机器之前用于线束测试的制造工具的接口对接要求。这有时会被描述为设计制造流程的“后端”。

可能需要基于服务的技术输出结果,考虑的软件可在综合环境中通过一项功能性产品满足这些需求,或者提供输入/输出切换接口。所有接口连接要求都应明确规定,便于理解,并且实现合理化和文档化。最难处理且需付出最高成本代价的情况是:撤回软件后发现新系统无法提供下游系统完全依赖的输出结果。


该图表对自动化系统(例如明导Capital软件)满足四大类客户研究需求所需的所有功能进行了说明

系统整合的成本非常高,应完全透明化。如果预算报价和商业案例中没有包含系统整合准备金,那么信息系统专业人员将遭遇缺陷问题,之后需要对缺陷进行校正,这样一来不仅降低了生产效率,同时也会增加成本。从一开始就把所有因素都考虑在内。你们都是朝着同一个目标 -- 企业的健康发展而努力。除了您之外,通常会有更多人首先考虑到利益相关者!

需要注意维护所蕴含的意思。如果格式X或标准Y或系统Z半年后或六年后出现变化会怎样?对一系列基本界面进行调整的频率和类型进行预测。

检查互操作性与接口连接要求。这是否意味着需要能力更强的工具管理软件供应商或合作伙伴?如果厂商无法保持扩展企业的信息系统关联性和让其适应未来的需要,那么你必须认识到,任务压力将会落到企业自身的头上。因此,在对厂商的反应和能力证明进行评估时,他们在与其它机械 CAD 或 PLM 企业合作方面的行业资质会显得更为重要。

结论

为线束挑选软件自动化工具是一项极为复杂的工作。然而,此文中的研究表明,为了简化搜索工作,可将要求分成四大类。通过使用这项研究数据,您目前可在数周内而不是数月内完成厂商挑选,从而节省了时间和成本。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2015-1-14)
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