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摘 要：本文为三维布线技术应用篇。主要介绍三维布线工艺如何具体落实在我公司组合电器柜产品上的设计验证和线长统计工作。
关键词：高速磁浮车辆;三维布线EPLAN Harness ProD;协同设计
1 背景介绍
高速磁浮车辆车上电器柜为研究对象，其具有数量多，内部布线复杂，难拆卸、不易接近等特点，基于以上特点，必须严格把控电器柜内部原理设计和布线设计的准确率，研究一套先进的设计方法和规范化的设计流程，利用软件实现产品数字化和模型化设计，通过三维空间环境下进行布线模拟和虚拟验证，形成设计和生产数据的验证闭环。
2 三维布线工艺流程介绍
2.1 EPLAN Harness proD 简介
EPLAN Harness ProD是一个专业提供电缆/线束设计和文档编制的三维软件系统，简称HPD。这个系统的优势在于以下自动化的设计步骤：从EPLAN平台中或其他平台中导入部件信息和接线信息，自动完成布线，进行设计校验，完成线束文档编制以及自动生成二维钉板图，从而完善产品设计，减少产品缺陷，提高产品研发效率，降低错误。
2.2 可行性分析
（1）三维模型，HPD 与 CATIA 模型无缝隙兼容，可直接导入，并形成连体关系，CATIA 改动会直接作用于 HPD 中的导入模型。
（2）电气连接关系，传统工艺中，设计师会提供 EXCEL 格式的电路接线表。对表格进行模板处理后便可以导入 HPD 中。
（3）需求分析，HPD 模拟布线功能可满足目前生产中的任何细节问题，基本做到真实模拟，可用于前期布线分析，省去科研阶段再研究布线的问题。
（4）三维布线目的，运用三维布线，完成布线工艺，做到协同设计，科研试制阶段直接投入使用预布线图纸。
2.3 三维布线工艺流程
通过EPLAN Harness ProD进行三维布线工艺处理及验证工作，仅需七个关键步骤，如下：
（1）部件库准备。由于本公司产品选用布线相关物料，如连接器、端子、线缆、接触器等均较多，因此独立建立了数据库，完成31种线缆、12种连接器、80种端子、15种布线辅材数据导入，基本覆盖了次研究柜體的常用元件。
（2）导入柜体模型，装配连接部件。将CATIA制作的柜体导入至HPD，利用HPD的装配功能将连接器，端子，接触器等元件安装至柜体结构中。可使用 HPD 提供的点、线、面配 合、句柄/安装点捕捉、坐标系对齐和移动/旋转等功能， 实现器件的快速精准放置（如图3）。
（3）导入接线表数据。从电气设计软件中导出EXCEL格式的接线表，并微调成如下图格式，另存成CSV 或TXT格式。可将其导入至HPD，形成3D导线。接线表导入时，HPD 也提供了导入模板，提高导线 导入的效率。
（4）创建布线路径及布线。HPD软件中，布线路径是通过在产品设计的扎线杆、扎线架等结构上放置走线路径，使用自动、半自动、手工布线功能实现导线按照预期规划的路径走线。
（5）设计验证。完成柜内导线的布线设计和线束分配后，就需要进行设计验证。如下图，通过设计检查，可以检测线束是否与柜体结构发生碰撞，通过高标标记和实时跳转，清晰识别问题点，有助于提高排错效率。
（6）导出文件。可以将每根线的长度导出至EXCEL表，从而精准统计此电器柜内线的用量。
3 总结
通过研究利用 EPLAN Harness proD 软件，对电气柜进 行布线工艺设计和生产流程优化发现，使用EPLAN Harness proD 进行布线工艺设计的优点主要有：
（1）软件操作方法简便，易上手，且设计流程逻辑清晰明了，无需要大量的学习便能熟练掌握和使用。（2）提前介入前端设计，减少器件布置、结构设计不合理导致的各类布线问题，实现布线工艺仿真功能。（3）提高产品实物布线质量一致性，提升产品生产效率。（4）显著减少首件试制导线损耗率，对比其它电气柜，经统计导线损耗率由30%降低至5%。
关键词：高速磁浮车辆;三维布线EPLAN Harness ProD;协同设计
1 背景介绍
高速磁浮车辆车上电器柜为研究对象，其具有数量多，内部布线复杂，难拆卸、不易接近等特点，基于以上特点，必须严格把控电器柜内部原理设计和布线设计的准确率，研究一套先进的设计方法和规范化的设计流程，利用软件实现产品数字化和模型化设计，通过三维空间环境下进行布线模拟和虚拟验证，形成设计和生产数据的验证闭环。
2 三维布线工艺流程介绍
2.1 EPLAN Harness proD 简介
EPLAN Harness ProD是一个专业提供电缆/线束设计和文档编制的三维软件系统，简称HPD。这个系统的优势在于以下自动化的设计步骤：从EPLAN平台中或其他平台中导入部件信息和接线信息，自动完成布线，进行设计校验，完成线束文档编制以及自动生成二维钉板图，从而完善产品设计，减少产品缺陷，提高产品研发效率，降低错误。
2.2 可行性分析
（1）三维模型，HPD 与 CATIA 模型无缝隙兼容，可直接导入，并形成连体关系，CATIA 改动会直接作用于 HPD 中的导入模型。
（2）电气连接关系，传统工艺中，设计师会提供 EXCEL 格式的电路接线表。对表格进行模板处理后便可以导入 HPD 中。
（3）需求分析，HPD 模拟布线功能可满足目前生产中的任何细节问题，基本做到真实模拟，可用于前期布线分析，省去科研阶段再研究布线的问题。
（4）三维布线目的，运用三维布线，完成布线工艺，做到协同设计，科研试制阶段直接投入使用预布线图纸。
2.3 三维布线工艺流程
通过EPLAN Harness ProD进行三维布线工艺处理及验证工作，仅需七个关键步骤，如下：
（1）部件库准备。由于本公司产品选用布线相关物料，如连接器、端子、线缆、接触器等均较多，因此独立建立了数据库，完成31种线缆、12种连接器、80种端子、15种布线辅材数据导入，基本覆盖了次研究柜體的常用元件。
（2）导入柜体模型，装配连接部件。将CATIA制作的柜体导入至HPD，利用HPD的装配功能将连接器，端子，接触器等元件安装至柜体结构中。可使用 HPD 提供的点、线、面配 合、句柄/安装点捕捉、坐标系对齐和移动/旋转等功能， 实现器件的快速精准放置（如图3）。
（3）导入接线表数据。从电气设计软件中导出EXCEL格式的接线表，并微调成如下图格式，另存成CSV 或TXT格式。可将其导入至HPD，形成3D导线。接线表导入时，HPD 也提供了导入模板，提高导线 导入的效率。
（4）创建布线路径及布线。HPD软件中，布线路径是通过在产品设计的扎线杆、扎线架等结构上放置走线路径，使用自动、半自动、手工布线功能实现导线按照预期规划的路径走线。
（5）设计验证。完成柜内导线的布线设计和线束分配后，就需要进行设计验证。如下图，通过设计检查，可以检测线束是否与柜体结构发生碰撞，通过高标标记和实时跳转，清晰识别问题点，有助于提高排错效率。
（6）导出文件。可以将每根线的长度导出至EXCEL表，从而精准统计此电器柜内线的用量。
3 总结
通过研究利用 EPLAN Harness proD 软件，对电气柜进 行布线工艺设计和生产流程优化发现，使用EPLAN Harness proD 进行布线工艺设计的优点主要有：
（1）软件操作方法简便，易上手，且设计流程逻辑清晰明了，无需要大量的学习便能熟练掌握和使用。（2）提前介入前端设计，减少器件布置、结构设计不合理导致的各类布线问题，实现布线工艺仿真功能。（3）提高产品实物布线质量一致性，提升产品生产效率。（4）显著减少首件试制导线损耗率，对比其它电气柜，经统计导线损耗率由30%降低至5%。