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放眼未来

基于模型的系统工程设计可提高规划流程、文档编制和设计可靠性

系统工程设计需要进行层级思考,规划过程需开发主系统和子系统,并对详细设计阶段进行区分(从第一次功能描述到最终的接线)。系统规划和文件编制通常涉及各类专业人员,需匹配各种不同工具。因此,这方面的主要挑战就是在掌控大局的同时确保所有小细节自始至终的一致性。

自上而下的系统工程设计方法一般应用于复杂的高预算系统,此类系统在技术、安全和安保方面有着精确的需求。这适用于从紧凑系统设计(如核磁共振设备)到ATM设计的所有环节,但更重要的是,特别适合航空航天工业和国防部门。

纸上谈兵?

征服天空,然后再征服宇宙空间,与人们对未来的展望密切相关,正应了“跳出固有思维模式”这句著名的格言。因此更加令人惊叹的是,即使具有前瞻性的先进卫星和空间技术规划也在一定程度上需要借助书面图纸文件和各类电子表格。结果通常手动传送,理想情况下可借助电子接口,但这都伴随着行政工作和费用。

即使电子文件往往只是计算机辅助列表或图形,无任何逻辑或详细信息支撑。软件开发商AUCOTEC轨道交通行业产品经理Georg Hiebl在传统文档编制背景下对WYSIWYG(“所见即所得”)作出以下评述:

“不幸的是,在这种情况下,你所看到的就是你能得到的全部。整个工程设计过程不存在贯穿始终的线索。”

数据,而非文档

因此,AUCOTEC公司开发出一套采用多层架构且以数据库为中心的系统。该系统用于执行跨学科协同而独立结构的工程设计任务,同时以明确且一致的方式满足自上而下的层次化需求。

Hiebl先生补充道,“这使我们专注于工程设计的宝贵财产 - 数据,而非文档”。

Engineering Base(EB)平台是30年实践经验的结晶。此种情况下,文档(无论是列表还是图形)仅仅是中央数据模型中所保存信息的一种表述方式。事实远非看起来那么简单,因为相关对象上所有背景数据均可通过这些文件获取,包括那里未显示的项目(例如:接线信息和其他详细信息)。

始终如一的规划与循环

系统工程设计通常划分为四部分。开始进行设计之前首先需要确定所涉及的系统和子系统,然后确定接线信息,而后详细设计物理接线关系。EB根据层级链上得到的数据确定各部分所需信息,因此不需要进行重复工作。用于各相关学科互联的错误理解和冗长程序得以忽略。这同样适用于信息相关物理特征,因为双向链接保持了2D和3D领域之间的相互匹配。

“因此,EB在确保一致性和质量的同时创建了系统物理配线线束的‘数字化双胞胎’。从初步规划到相关接线详细信息都包含在数字化的数据库模型中,并且可供浏览和进一步编辑 - 适用于各层级所有相关方面”,这位产品经理解释说。如此一来,不同学科中的项目相关任务可并行执行,不会存在任何错误条目、过程重叠以及该过程通常可能产生的不良后果。从单线图到详细接线图的所有逻辑关系此时都可使用,具有精确定位每个端子和每条导线自始至终的状态。EB还允许用户自由决定是否仅使用图形、遵循数字化接线原则或将两者相结合。

一个完整的系统可通过清晰独立子项目进行创建。项目创建后,其可用于另一子装置详细工作,甚至是作为新项目模板。

自动检测错误与变更

早期错误自动检测可确保相关数据较高的质量,同时保持细节的准确性,以实现及时可靠的计划安排。例如,结构工程师可使用电气系统上的2D信息防止接线线束相关物理碰撞,而流程图顶部生成的关键变更警告信息有助于进一步保持设计数据一致性。单独配置的数据跟踪系统还能总览所进行的任何修改,因为其不仅支持跨学科同步多用户设计过程,还能验证外部供应商规范。

一个安全可靠的海量数据库

航空航天部门已有平台用户从间断性的文件思维跃升到以数据为中心的方法。AUCOTEC于2017年1月组织了一次“航空航天技术日”活动,来自Airbus空客防务OHB System AG泰雷兹阿莱尼亚宇航公司Sysberry的专家分享了如何利用EB应对配线布局设计背景下更复杂的系统工程挑战。

他们都在处理巨量数据,而且所有人都认为,EB以数据库为中心的系统是满足系统工程对自上而下方法及效率提升需求的重要前提条件,包括始终得到保证的海数据的质量。

“只有对所有相关方开放的单个数据模型才允许进行跨专业和跨地域同步协同工程设计,包括不同系统之间的界线”。 Georg Hiebl认为,“这意味着变更现在只需进行一次”。 EB的开放性确保3D数据连同ERP和其他外部系统与相关设计过程密切相关。

实践验证

航空专家引用的巨大实用优势包括(例如)EB的灵活性与极高适用性。工程师不再需要使其工作流程受制于特定系统限制条件。此外还可显著减少接口数量和数据传送次数(特别是以手动方式进行的数据传送),使用自动生成的配线图可有效减少此类操作。同样,从第一幅流程图到生产数据的输出,设计相关时间和效率都得到显著改善,而且这不仅仅局限于卫星和航空航天系统。