挑戰

　　當今汽車、越野車輛、航天航空和國防領域的制造商面臨的挑戰主要是對不斷縮短設計周期，同時保持或提高質量的需求。在電氣設備增加，以及源于增加成品定制化服務的市場需求而使復雜性提高的形勢下，必須實現這一目標。定制化服務則是滿足數量不斷增長的客戶定制選擇。客戶選擇的增加及其選擇的組合將促使電氣系統配置數量呈現出爆炸式增長；然而，合成技術需要跟上這一發展步伐，并且應對與設計相關的持續挑戰，但許多制造商在這兩個層面均不成熟且滯后。

　　高效的系統設計需要制造商內部各個部門，以及與眾多致力于單獨系統和子系統的供應商之間開展合作。目前的流程仍十分依靠人工處理，通常采用文檔，并且極其依賴從一個設計步驟到下一設計步驟的設計數據的轉錄。從邏輯連接數據，到詳細的接線原理圖及隨后的物理線束設計的過渡是一個明顯的例子。電氣和機械數據的合成則是另外一個例子。設計數據可能來源于制造商內部及其供應商。這些開發用于汽車內合成（例如音響系統）的邏輯系統的公司通常是主要負責合成這些系統的原始設備制造商 （OEM） 的供應商，而線束制造商幾乎總是第三方。

　　V 模式

　　單個設計步驟之間的相互關系具有多種表現方式。表述各設計步驟之間的關系，以及把這些步驟映射到時間維度和設計驗證維度上時， “V 模式”系統工程顯得極為重要。

　　V 模式系統工程可展示需求定義的最初步驟如何被分解，首先是分解為單個功能，然后是用于執行的相關功能。這些功能必須結合在系統上并配置在物理設備或車載軟件上。這種邏輯設計與汽車、卡車或飛機等所有車型的機械定義關聯起來，然后最終由物理配線系統連接，而該系統最終被劃分成可以生產和安裝的各種線束。這些車型一旦售出，就需要在其使用年限中提供維修服務直到被拆卸。維修要求是車輛與集成電路 （IC） 或印刷電路板 （PCB） 等電氣零件之間使用年限的主要區別，需要進行規劃以維護公司形象。

　　“V”周期還有一個與其密切關聯的時間表，而各家制造商的一個主要目標是縮短這個周期或“壓縮 V 模式”。壓縮 V 模式可帶來豐厚的回報，還能對縮短上市時間、降低成本并帶來質量的必然提升產生重大影響。此外，如果您認為上市時間已經足夠（只需比同行競爭者更快），接著縮短周期可留出時間，以進行更多的設計迭代來進一步降低成本或提高質量，這進而可以降低維修成本并提升品牌形象。

　　基礎

　　“壓縮 V 模式”需要設計和驗證機構在許多方面進行完善。一個較好流程的基礎是數據連續性和設計自動化，它們被看作是 Capital 電氣設計工具的主要基礎元素。

　　數據連續性：在設計領域內和領域之間必須實現大量的數據流動，以提高設計各步驟間的透明度，并能夠在整個設計步驟中以安全可控的方式對設計變更提供指導與支持。該公司將其稱為“數字連續性”。業內尚未實現各步驟間完全的數據流動，但這確實是一項宏遠目標。

　　設計自動化：從管理文檔至處理作為設計核心的設計數據包，這種轉變為軟件開發商帶來了空前的發展機遇，可有助于實現與設計相關的流程的自動化。這將提高生產力，最為重要的是，它還將提升對其相應產生的設計的“正確地構建”能力。換而言之，如果一個設計步驟的各要素實現了自動化處理并且設計數據可對應預定義設計規則和流程限制要求，它將按符合要求的定義生成結果。設計自動化還可減少所需驗證的次數，還可使 V 模式右側更加垂直并縮短周期。

　　電氣設計合成

　　在 Capital 中，電氣設計專家的專門技能可編寫成一套規則并應用所有設計層面，以提升連續性和質量。生成電氣設計的主要步驟如下：

　　剎車、音響和配電等汽車子系統被看作是邏輯連接。這些多個子系統被收集到一起并以整車二維平面圖進行合成。而這種平面圖是從三維機械設計中生成的電氣布局。

　　利用這些數據，以及該車型確定的客戶與工程設計配置，合成引擎可以為所有車型配置自動生成最佳的配線設計。公司相關規則在合成過程中采用，并成為該設計完成時最終驗證的依據。這種“創新式設計”過程代表了電氣平臺設計方式方面取得了一項巨大進步，而數據連續性可確保多種渠道的規范和設計數據可加以整合，設計合成“引擎”可實現詳細設計流程的自動化。這些成果是正確的構建的，因為它符合設計工具內建的規則，可減少 V 模式系統驗證階段所需的時間和工作量。電氣設計可利用合成模擬工具開展深入認證，以計算正確的配線尺寸甚至進行更廣泛的行為驗證如失效模式影響分析 （FMEA）。

　　在配線規格確定并經過驗證之后，配線數據將與定義的三維線束結合，并自動生成二維線束圖紙。所有機械零件均可實現三維和二維之間的同步，從而為車型各種線束提供完整且可選配的線束定義。然后線束工程師接管線束設計并完成線束設計的規范、零件號的自動選擇并按需進行的相關計算。在向制造（Build）發布數據前，最后執行一系列標準和自定義的設計規則檢驗，確保設計符合規范。

　　額外的功能可擴展電氣設計自動化能力。“合成”過程可使電氣設計師利用最初設計階段極其詳盡的模型進行優化。設計過程中各步驟間的數據連續性可以簡化執行和設計變動的驗證過程，包含制造設計信息例如成本的設計數據可以進行快速處理，而且還可以用于完善上游設計決策。數據連續性可使技術文檔工程師從初始配線和機械數據中直接創建服務文檔，無須進行大量的人工轉錄工作。數據連續性和設計自動化是實現所有這些性能的主要基礎。

　　總結

　　當今制造商面臨的挑戰是推動對縮短設計周期，同時提高質量的需求。這兩個層面必須同時實現，因為電氣設備及其產生的電氣復雜性不斷增加。這些挑戰正在推動新一代電氣設計工具的開發，并配有可以提高數據連續性、設計自動并與 MCAD 和 PLM（產品生命周期管理）等相鄰系統進行靈活整合的 IT 架構。

　　Capital 等工具使各個組織能從概念到制造與服務實現“V 模式系統”轉變，從而利用平臺進行電氣數據管理。電氣設計數據能以更加可控的方式創建并加以管理，而其自動化和驗證為各步驟的電氣設計活動提供支持。 Capital 可與其它企業系統進行整合，從而發揮 ePLM 系統的作用，對日常“進行中”和“發布”各個層面電氣設計數據進行管理，滿足企業主系統生成與存檔的需求。

　　所以，Capital 外在的吸引力在于其強大的設計功能，但重要的是認識到基礎的數據管理系統，這使 Capital 能進一步推動在當前實現平臺化工程方式的轉變。