（轉(zhuǎn)）

ATK公司線 束設(shè)計(jì) 團(tuán) 隊(duì) 在 遠(yuǎn) 小 于 已 經(jīng) 取 消 的 戰(zhàn) 神 一 號(hào) 項(xiàng) 目 團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，順利完成了美國國家航空航天局（NASA）委托更換助推火E3.Series 線束圖箭 動(dòng) 力 的 航 天 飛 機(jī) 線 束 設(shè) 計(jì) 的 任 務(wù) ， 這 主 要 得 力 于 新 的 線 束 設(shè) 計(jì) 軟 件 紙：新的設(shè)計(jì)方法，E3.Series，而不是大量的物理樣機(jī)和昂貴的測試實(shí)驗(yàn)室。

新一代人類太空探索動(dòng)力ATK 公司是美國國家航空航天局（ N A S A ）研制的未來 太 空 發(fā) 射 系統(tǒng)（SLS）的固定火箭助推器的主要承包商，SLS 主要用于取代逐漸退休的航天飛機(jī)。SLS 將用于航空載人并作為人類探索宇宙的基石。美國宇航局計(jì)劃 2017 年在肯尼迪航天中心完成無人首飛試驗(yàn)和 2021 年發(fā)射第一艘載人試驗(yàn)飛行。ATK 設(shè)計(jì)的固定火箭助推器將安裝在發(fā)射臺(tái)兩側(cè)，在起飛的前兩分鐘持續(xù)點(diǎn)燃，提供火箭離開地球軌道約 80% 的初始推力。兩分鐘后，一次性的助推器將墜入大西洋。

ATK公司最近對(duì)用于S L S的火箭助推器進(jìn)行了三次成功的靜態(tài)點(diǎn)火試驗(yàn) ，它的5段助 力電機(jī)源于戰(zhàn)神一號(hào) ，如 圖 1 所 示 。 最 近 一 次 電 機(jī) #3（DM-3）測試是 NASA 歷史上最重的裝載儀表的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，它攜帶了 970 個(gè)以上的儀器測量，主 要 測 試 3 7 個(gè) 項(xiàng) 目 性 能 指 標(biāo)。DM-3 測試成功標(biāo)志著火箭的初步設(shè)計(jì)審 查 （ P D R ） 階 段 完 成 ， 使 得 2 0 1 7 年 的 發(fā) 射 邁 進(jìn) 了 堅(jiān) 實(shí) 的 一 步 。 隨 著 PDR 的順利完成，ATK 公司的 SLS 助推器將進(jìn)行關(guān)鍵的設(shè)計(jì)評(píng)審（CDR），在此階段將進(jìn)行一些列的靜態(tài)試驗(yàn)。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

運(yùn)載火箭的動(dòng)力來源于助推器強(qiáng)力助推，并且其控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，如同你需要控制高達(dá) 17000  mph 的車速。作為 ATK 公司的 PLM 過程控制人員 Nathan Holyoak 這樣說“我們就是用傳統(tǒng)經(jīng)典的方法進(jìn)行戰(zhàn)神一號(hào)的設(shè)計(jì)和線束制造的。”在第一階段 ， 技術(shù)人 員 需 要 建 立 一個(gè)全尺寸模 擬 的 戰(zhàn) 神 一 號(hào) 組 件 和 繩 子 ，來模擬 整 個(gè) 電 纜 的 運(yùn) 行 情 況 ， 如 圖 2所示 。 木 箱 被 用 來 模 擬 電 子 元 件 ，

鋼絲繩的直徑不同用于確定該區(qū)域能夠裝載多少電纜。所有的電纜的信息儲(chǔ)存在一張巨大的表格內(nèi)，主要包含電纜連接信息和各種計(jì)算信息，

例如電壓壓降計(jì)算等。電氣原理設(shè)計(jì)主要采用微軟 Visio 和機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助軟件（MC A D ） 。 AT K 公 司 還 建 立 了 一 些 測 試 實(shí) 驗(yàn) 室 ， 用 于 工 程項(xiàng)目實(shí)際的線束模擬和分析。“模型和龐大電纜表格數(shù)據(jù)需要多個(gè)專職工程師人工維護(hù)，而且管理起來也費(fèi)時(shí)費(fèi)力。” Holyoak 訴苦現(xiàn)狀，“人工維護(hù)很難保證電子表格的數(shù)據(jù)正確性，大部分時(shí)間花費(fèi)在實(shí)物的測量和不斷的計(jì)算，并一遍一遍地輸入回表格和數(shù)據(jù)核查。MCAD 圖紙可以顯示非常精準(zhǔn)的線束照片，卻無法自動(dòng)得到需要獲取的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)師進(jìn)行電路圖和原理圖的繪制也很耗時(shí)，主要原因是手工制作和項(xiàng)目更改無法快速更改。此外，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)多數(shù)需要進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)物模型對(duì)照，額外增加了許多旅行費(fèi)用。”ATK 和 NASA 想借鑒戰(zhàn) 神 一 號(hào) 的 項(xiàng) 目 數(shù) 據(jù) 和 經(jīng) 驗(yàn) 用 于  S L S 的 設(shè)計(jì)，但是他們發(fā)現(xiàn) SLS 的線束設(shè)計(jì)與戰(zhàn)神一號(hào)的差別很大，基本上需要從頭 開 始 。 在 S L S 助 推 器 的 合 同 條 款 下 ， AT K 需 要 測 試 和 提 供 新 的 助推器，比原來戰(zhàn)神一號(hào)助推器更加小，但功能卻更多。ATK 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，盡管 SLS 助推器是基于戰(zhàn)神設(shè)計(jì)，但差異很大，他們需要從頭開始構(gòu)建一個(gè)新的模型，新的電子表格和新的圖紙。原有的項(xiàng)目基本無法直接重復(fù)使用。因此他們意識(shí)到需要更好的設(shè)計(jì)過程和方法，在同等條件下，使用較少的人力物力，快速高效的完成合同條款。

新的設(shè)計(jì)方法，使得更少的人更高的效率

“我們決定開發(fā)一個(gè)新的設(shè)計(jì)方法，減少當(dāng)前的密集型重復(fù)勞動(dòng)，這使得我們更加容易應(yīng)對(duì)變化。”  Holyoak 說，“我們寫了一套用于電氣CAD（ECA D ） 系 統(tǒng) 的 需 求 說 明 清 單 。 在 沒 有 實(shí) 驗(yàn) 室 驗(yàn) 證 的 情 況 下 ， 它 必 須 能 夠 與 我 們 的 E C A D 系 統(tǒng) 協(xié) 同 設(shè) 計(jì) ， 快 速 確 定 電 纜 是 否 合 適 。 另外 接 口也需要相應(yīng)的權(quán)限管理，同時(shí)項(xiàng)目的歷史版本的變化需要記錄等功能，最終我們選擇了 E3.Series，因?yàn)樗鼭M足我們所提的所有要求。”在新的電氣設(shè)計(jì)軟件基礎(chǔ)上，ATK 使用 E3.3D Routing Bridge 接口在 E3.Series 中輸出 PLXML.xml 文件，并由西門子 PLM 系統(tǒng)下發(fā)至 NX 軟件 ,完成電氣與機(jī)械 的 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ， 最 終 形 成 一 個(gè) 數(shù) 據(jù) 相 互 一 致 的 電 氣 圖 紙 、 電 纜 報(bào) 表 及 機(jī) 械 模 型 ， 并 統(tǒng) 一 發(fā) 布 最 終 版 本 至 西 門 子 Te a m c e n te r 管 理 系統(tǒng)中。在新的電氣設(shè)計(jì)環(huán)境下，完成的機(jī)械和電氣圖紙實(shí)例。E3.Series 的組件可以自動(dòng)更新組件下的元件，而以往這些都需要手工進(jìn)行一一修改和維護(hù)。E3.Series 可以保證整個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的一致性，并具有多種自動(dòng)檢查功能，例如連接器針腳匹配、連接器匹配問題等。西門子 NX 計(jì)算電纜長度，并通過接口返回至 E3.Series，進(jìn)而可以進(jìn)行電纜的壓降計(jì)算。E3.Series 項(xiàng)目設(shè)計(jì)的圖紙也可以通過存儲(chǔ)為子電路減少設(shè)計(jì)師重復(fù)勞動(dòng)，線束文檔的自動(dòng)生成大大減少了技術(shù)工程師的工作量。

在 E3.Series 和西門子 NX 軟件下，圓滿完成了整個(gè) SLS 項(xiàng)目線束設(shè)計(jì)和開發(fā)，沒有任何物理的模型。E3.Series 內(nèi)部自動(dòng)檢查功能，使得測試實(shí)驗(yàn)室顯得不再重要，因此對(duì) SLS 項(xiàng)目來說，它雖然比戰(zhàn)神一號(hào)項(xiàng)目更具復(fù)雜和挑戰(zhàn)性，卻在大致相同的時(shí)間和更少的資源情況下完成，這也是 ATK 公司在線束設(shè)計(jì)和開發(fā)的一個(gè)里程碑的突破。