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)計研究所、上海飛機(jī)設(shè)計研究院、北京航天自動控制研究所、韓國航宇工業(yè)公司，及業(yè)內(nèi)的200多位研發(fā)專業(yè)人士出席了本次會議。

電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計呼喚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)化計算平臺。例如，包含CAN、以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)、ARINC網(wǎng)，上千個電子控制設(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)計正確的關(guān)鍵因素。

將多個廠商研發(fā)制造的上百套系統(tǒng)集成在一個平臺上，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)計更加復(fù)雜、嚴(yán)苛。同時，還面臨著知識產(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)計挑戰(zhàn)，而EDA軟件可自動生成線束設(shè)計，實現(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)計制造(DFM)的線束圖。因此，EDA工具參與設(shè)計正成為發(fā)展趨勢。

不同領(lǐng)域的V型結(jié)構(gòu)設(shè)計流程如圖1所示，左側(cè)從上到下是各種抽象層(Abstraction Level)實現(xiàn)的過程，直到最終的零部件設(shè)計。右側(cè)是集成與驗證過程。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)計流程示意圖

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

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)計自動化程度。通過流程合成，縮短驗證流程，提高設(shè)計質(zhì)量和整個流程的復(fù)用率，從而實現(xiàn)設(shè)計的生成及確保正確。

3.可制造性設(shè)計流程。

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，電氣工程平臺工具Capital可以縮短20~70%的設(shè)計流程時間。

美國審計署2008年提供給國會的“防務(wù)采購入選武器項目評估”審計報告顯示，38%的項目存在1~24個月的延遲，15%的項目存在25~48個月的延遲，14%的項目存在48個月以上的延遲，而準(zhǔn)時交付的項目只占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)計流程。通過系統(tǒng)級建模與仿真實現(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)計和適航取證的挑戰(zhàn)

上海飛機(jī)設(shè)計研究院機(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)計經(jīng)驗匱乏，電氣系統(tǒng)互聯(lián)關(guān)系變的更復(fù)雜，系統(tǒng)信號的多樣性導(dǎo)致信號敏感程度增加;電氣互聯(lián)系統(tǒng)的適航取證從設(shè)備、系統(tǒng)級要求上升到飛機(jī)級要求;原有的設(shè)計手段已不足以應(yīng)付更大復(fù)雜度的飛機(jī);原有的設(shè)計流程充滿了手工數(shù)據(jù)傳遞無法確保設(shè)計環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳遞的可靠性和及時性，及傳遞過程良好的可追溯性。

對此，在設(shè)計時借鑒了國外大型商用飛機(jī)制造商的經(jīng)驗，采用信息化和電子化設(shè)計工具，實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，復(fù)雜數(shù)據(jù)的自動檢查和驗證，數(shù)據(jù)傳遞過程的追蹤和監(jiān)控。在設(shè)計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)計將有4000架客機(jī)投入使用。“十二五”期間，中國政府計劃在航空領(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，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)計能力，相應(yīng)的設(shè)計需求也在不斷增長。因此，Mentor首次在中國舉辦了航空航天電氣技術(shù)論壇。