Mentor董事長：電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)呼喚EDA工具

近日，Mentor在北京舉行了“IESF China2012航空航天電氣技術(shù)論壇”。中國航空工業(yè)集團(tuán)成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所、上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院、北京航天自動(dòng)控制研究所、韓國航宇工業(yè)公司，及業(yè)內(nèi)的200多位研發(fā)專業(yè)人士出席了本次會(huì)議。

電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)呼喚EDA工具

Mentor董事長兼CEO Walden C. Rhines在主題演講中指出，軍工與航空航天系統(tǒng)的電氣化程度越來越高，并已成為網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算平臺(tái)。例如，包含CAN、以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)、ARINC網(wǎng)，上千個(gè)電子控制設(shè)備，大量的線纜線束互聯(lián)、電子傳感器和嵌入式軟件等。因此，配置管理是確保飛機(jī)設(shè)計(jì)正確的關(guān)鍵因素。

將多個(gè)廠商研發(fā)制造的上百套系統(tǒng)集成在一個(gè)平臺(tái)上，還要遵守電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)(EWIS)、DO254和DO178B等標(biāo)準(zhǔn)，這些使設(shè)計(jì)更加復(fù)雜、嚴(yán)苛。同時(shí)，還面臨著知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)與涉密數(shù)據(jù)的保護(hù)問題。

以往用繪圖軟件研發(fā)復(fù)雜系統(tǒng)的方法很難滿足上述設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，而EDA軟件可自動(dòng)生成線束設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)互聯(lián)和集成，即邏輯圖+拓?fù)鋱D形成可設(shè)計(jì)制造(DFM)的線束圖。因此，EDA工具參與設(shè)計(jì)正成為發(fā)展趨勢。

不同領(lǐng)域的V型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程如圖1所示，左側(cè)從上到下是各種抽象層(Abstraction Level)實(shí)現(xiàn)的過程，直到最終的零部件設(shè)計(jì)。右側(cè)是集成與驗(yàn)證過程。水平方向的延伸則包括了制造和售后服務(wù)流程。

圖1 不同領(lǐng)域的V型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程示意圖

為了提高質(zhì)量，降低成本，縮短設(shè)計(jì)周期，加快上市時(shí)間，需要壓縮上述抽象層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間。這需要對V型結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)同時(shí)優(yōu)化，并縮短水平方向的尾部。包括3個(gè)方面：

1.使不同領(lǐng)域內(nèi)部及之間的數(shù)據(jù)流通暢，增加透明度，提高復(fù)用率。

2.提高設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度。通過流程合成，縮短驗(yàn)證流程，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和整個(gè)流程的復(fù)用率，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的生成及確保正確。

3.可制造性設(shè)計(jì)流程。

Mentor集成電氣系統(tǒng)事業(yè)部業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)Nick Smith表示，電氣工程平臺(tái)工具Capital可以縮短20~70%的設(shè)計(jì)流程時(shí)間。

美國審計(jì)署2008年提供給國會(huì)的“防務(wù)采購入選武器項(xiàng)目評(píng)估”審計(jì)報(bào)告顯示，38%的項(xiàng)目存在1~24個(gè)月的延遲，15%的項(xiàng)目存在25~48個(gè)月的延遲，14%的項(xiàng)目存在48個(gè)月以上的延遲，而準(zhǔn)時(shí)交付的項(xiàng)目只占33%。另外，還存在系統(tǒng)不符合要求，研發(fā)成本嚴(yán)重超支的情況。

因此，對于上述及類似問題，有必要改進(jìn)設(shè)計(jì)流程。通過系統(tǒng)級(jí)建模與仿真實(shí)現(xiàn)虛擬系統(tǒng)集成;允許工程師對跨領(lǐng)域系統(tǒng)(機(jī)械、電氣、控制和軟件)進(jìn)行仿真，包括虛擬原型、物理驗(yàn)證、集成與測試;允許在所有抽象層對上述系統(tǒng)建模，如高端行為模型、低端物理模型，及期間的所有模型。

EWIS設(shè)計(jì)和適航取證的挑戰(zhàn)

上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院機(jī)械電氣室副主任劉麥玲在演講中分析了中國商用飛機(jī)面臨的EWIS設(shè)計(jì)和適航取證挑戰(zhàn)。

她指出，中國大型商用飛機(jī)(C919大型客機(jī))設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)匱乏，電氣系統(tǒng)互聯(lián)關(guān)系變的更復(fù)雜，系統(tǒng)信號(hào)的多樣性導(dǎo)致信號(hào)敏感程度增加;電氣互聯(lián)系統(tǒng)的適航取證從設(shè)備、系統(tǒng)級(jí)要求上升到飛機(jī)級(jí)要求;原有的設(shè)計(jì)手段已不足以應(yīng)付更大復(fù)雜度的飛機(jī);原有的設(shè)計(jì)流程充滿了手工數(shù)據(jù)傳遞無法確保設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳遞的可靠性和及時(shí)性，及傳遞過程良好的可追溯性。

對此，在設(shè)計(jì)時(shí)借鑒了國外大型商用飛機(jī)制造商的經(jīng)驗(yàn)，采用信息化和電子化設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，復(fù)雜數(shù)據(jù)的自動(dòng)檢查和驗(yàn)證，數(shù)據(jù)傳遞過程的追蹤和監(jiān)控。在設(shè)計(jì)軟件中固化流程和標(biāo)準(zhǔn)。

潛力巨大的中國航空航天市場

Rhines表示，中國是全球最具活力的飛機(jī)市場之一，未來20年，預(yù)計(jì)將有4000架客機(jī)投入使用。“十二五”期間，中國政府計(jì)劃在航空領(lǐng)域投資1.5萬億元人民幣。還將建立航天空間站，并確立了2016年從月球采集樣本的目標(biāo)。另外，國防開支持續(xù)增加，如擴(kuò)編潛艇艦隊(duì)，建造首艘航母，推進(jìn)旋翼飛機(jī)和軍用飛機(jī)的投資等。這些都要求高水平的設(shè)計(jì)能力，相應(yīng)的設(shè)計(jì)需求也在不斷增長。因此，Mentor首次在中國舉辦了航空航天電氣技術(shù)論壇。